[发明专利]一种超轻陶粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超轻建筑陶粒，尤其是涉及一种采用精对苯二甲酸(Pure Terephthalic Acid，PTA)石化沉淀污泥、海泥、淤泥、废石粉等固体废渣为原料的超轻陶粒及其制备方法。

背景技术

污泥是指用物理法、化学法、物理化学法和生物法等处理废水时产生的沉淀物、颗粒物和漂浮物。污泥一般指介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵输送，但它很难通过沉降进行固液分离。悬浮物浓度一般在1％～10％，低于此浓度常常称为泥浆。由于污泥的来源及水处理方法不同，产生的污泥性质不一，污泥的种类很多，分类比较复杂，目前，一般可以按以下方法分类^[1，2]：

(1)按污泥的来源分，主要分为给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥三类。给水污泥是指城市生活用水的过滤、消毒过程中产生的污泥，其主要成分来源于城市给水原水所含颗粒、胶体和部分可溶性物质，以无机物为主。生活污水污泥是指城市污水处理厂处理生活污水过程中产生的污泥，其主要成分为有机物。而工业废水污泥是工业生产过程中产生的废水处理时产生的污泥，以无机物为主，重金属含量较高，且成分复杂，处理十分困难。

(2)按污泥的成分性质分，可以分为有机污泥和无机污泥。以有机物为主要成分的称为有机污泥，其主要特征是有机物含量高，易腐化发臭，比重较小，颗粒较细，含水率高，且不易脱水。它是呈胶状结构的亲水性物质，易用管渠输送。其中往往还含有很多植物营养元素、寄生虫卵、致病微生物及重金属离子等。初次沉淀池、二次沉淀池的沉淀物均属有机污泥。以无机物为主要成分的称为无机污泥，又称沉渣，其主要特性是颗粒较粗，比重较大，易于脱水，但流动性差，不易用管渠输送，也不易腐化。主要来自沉砂池、某些工业废水的物理以及化学处理过程中的沉淀物。

(3)按污泥在不同的处理阶段分，又可分为生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干化污泥、干燥污泥以及污泥焚烧灰等。

(4)按水处理的阶段分，还可分为初沉污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥与化学污泥(深度处理污泥)等。

随着各地城市污水处理设施的兴建及污水处理率的提高，国内污水厂污泥产量越来越大，且其成分相对于工业废水污泥更为简单，是国内外在污泥无害化、资源化综合利用领域的主要研究对象。污泥陶粒最早由Nakouzi S.等提出，是以污泥为主要原料，掺加适量辅料，经过成球、焙烧而成的。由于陶粒密度小，内部多孔，形态成分较均一，且具有一定强度和坚固性，因而具有质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的隔绝性等多功能特点，利用陶粒这些优异的性能，可以将它广泛应用于建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门。

杜欣等^[3，4]使用北京清河污水处理厂的脱水污泥作为主要原料，综合考虑强度与经济性，适宜的物料配比是干污泥50％、粉煤灰30％～40％、粘土10％～20％，并加入废石粉。综合考虑产品性能与经济性，污泥最大掺加量可达80％，烧结工艺为350℃预热20min，1060℃烧结15min。

黄川等^[5]使用重庆市井口污水厂脱水消化剩余污泥和重庆珞璜电厂粉煤灰为主要原料，建筑工地粘土为辅料。

许韶波^[1]以活性污泥为主要原料，添加一定量的高岭土、粉煤灰等，原料造粒后经100～110℃干燥，400℃预热20min，再经1150℃烧胀5min。

岳敏等[6]以污泥作为主要原料，添加粉煤灰与粘土作为辅料，可以烧制出性能良好的陶粒。污泥与辅料的最佳质量配比为污泥∶粉煤灰∶粘土＝2∶3∶1，烧制陶粒的最佳工艺条件为：干燥时间1h，预热温度300℃，预热时间20min，焙烧温度1100℃，焙烧时间8min。最佳条件下烧制的陶粒的比表面积为4.222m²/g，堆积密度为635kg/m³，颗粒密度为1146kg/m³，孔隙率为22.4％，盐酸可溶率为0.18％，破碎率为0.4％。

贺君等^[7]设计了以天津凌庄自来水厂的给水厂污泥和天津东郊污水处理厂的污水厂污泥2种污泥为原料焙烧陶粒的工艺流程。通过实验，研究了其工艺过程中的影响因素并确定了工艺参数。性能检验结果表明，添加量为30％的混合污泥陶粒，在1140℃焙烧5min，可得到强度标号为40MPa的高强陶粒。