[发明专利]污水污泥页岩陶粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种用于轻质节能建材的陶粒及其制备方法。

背景技术

陶粒是以粘土、页岩、粉煤灰等为原材料，经加工成球形，再经高温快速焙烧膨胀而成，是一种轻质且有一定强度的内部为蜂窝多孔状的轻集料。陶粒可用于生产轻集料混凝土、混凝土砌块等建材产品，使用了陶粒的混凝土产品可以明显降低建筑物自重、增强建筑物抗震能力、显著提高建筑物的保温隔热性能、大幅度降低建筑物的能耗等，其中，陶粒的轻质性能越好，建筑物的自重降低、保温隔热等性能提升也越大。同时，轻质陶粒不仅是建筑节能降耗的新型建筑材料，而且还在污水处理、花卉栽培等领域有广泛的应用前途。

目前，我国陶粒的生产总体还处于小规模、高能耗、低品质、品种单一的状况，这很大程度上是由于很多陶粒厂家选择的原材料不合理、制备工艺不合理等导致的。另外，我国陶粒市场还主要是以普通陶粒为主，缺乏轻质陶粒，特别是超轻陶粒产品，而建筑节能又对轻质陶粒，特别是超轻陶粒有大量需求。因此，研究陶粒的原料配方，开发合理的制备方法，增加轻质陶粒产品的比例，是陶粒工业发展的一个重要方向。目前，我国轻质陶粒产品主要以粘土陶粒为主，以粘土为原料虽然能生产出相对轻质的陶粒，但是会消耗大量的粘土资源，破坏耕地，不符合国家保护耕地的政策，现在，以粘土为主要原料的一些陶粒厂家的发展空间越来越小，甚至已经停产倒闭。另外，以粉煤灰为主要原料的粉煤灰陶粒虽然能大量利废，但是，陶粒产品吸水率高，膨胀率小，难以生产优质的轻质陶粒。纯粹以页岩为原材料烧制的陶粒，对页岩矿品质要求苛刻，烧胀温度高，膨胀率低，生产能耗大，经济技术效益较低。如公开号为CN 1413952A的“超轻页岩陶粒”专利，公开了一种单独采用页岩为原材料的超轻陶粒的生产方法，虽然其生产的陶粒堆积密度很小，但是，对原料成分要求严格，页岩的化学成分要求为：SiO₂为56.2～59.1％，Al₂O₃为15.7～17％，Fe₂O₃为7.2～8.1％，CaO为3.1～4.3％，WgO为2.5～3.2％，SO₃为0.04～0.06，烧失量为7.9～8.3％，粘土矿物成分的总量要求大于40％，对页岩组成范围要求很窄，没有普适性，另外，它需要额外加入10～12％的水分，耗费水资源，总含水量要控制达到40～45％，总含水量过高，同时烧成温度高达1300℃～1450℃，这使得窑内烧制的能耗很大。在利用污(淤)泥制备陶粒方面，也已有一些报道，但是由于污(淤)泥本身的含水率很高，因此，一般制备方法上都有脱水、烘干的过程。如公开号为CN 1149038A的“淤泥陶粒及其制备方法”专利，公开的制备方法需要自然脱水、机械脱水、烘干等过程，这就增加了对原材料堆场要求和热能消耗。又如公开号为C04B 18/30的“生产垃圾陶粒和污泥陶粒的方法”专利中，对污泥陶粒的生产方法中也需要自然脱水和机械脱水过程，并要求达到污泥含水率≤35％，而且需与粘土进行混合，会消耗一定的粘土资源。

发明内容

本发明目的在于针对现有陶粒产品及其制备方法的不足，提供一种污水污泥页岩陶粒及其制备方法，具有原料来源广泛而充足，不占用土地资源，而且能有效的利用废弃物，保护环境，其制备方法简单，能耗较低，陶粒产品的性能好、比强度高、吸水率低等特点，另外，本发明的方法不但能制备出普通轻陶粒产品，还能制备出300级的超轻陶粒。

本发明的机理为：高温状态下，陶粒原料中的粘土矿物和氧化物等产生一定程度的熔化形成具有塑性又有一定粘性的玻璃化矿物，同时陶粒中一些组分会产生一定的气体，这部分气体包含在陶粒之中，陶粒就能产生膨胀，温度降低后陶粒外部形成一层薄的玻化硬壳，从而形成一种轻质的球形颗粒。本发明的陶粒是利用页岩经高温焙烧后能形成较多的莫来石、石英等矿物组分，有利于提高陶粒的强度，页岩高温焙烧后，材质致密，吸水率很低的特点，也使得陶粒的吸水率降低，同时利用污泥的有机质提供陶粒的膨胀组分，也提供了一定的燃烧热值，减少烧制陶粒的煤耗，另外，利用污水污泥的化学组成来改善混合原料后的化学组成，既增加陶粒的膨胀性能，也降低了陶粒的焙烧温度，减少了焙烧能耗。此外，适当量的引入普通石灰石等作为助熔外加剂，改善陶粒的烧胀性能。

实现本发明目的的技术方案是：一种污水污泥页岩陶粒的组分及重量百分数如下：

页  岩：  50～95％

污水污泥：5～50％

外加剂：  0～5％