[发明专利]利用污泥低温烧结制备陶粒的方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料类，提供一种利用污泥低温烧结制备陶粒的方法。

背景技术

近年来，随着我国经济建设和社会的大力发展，带动了我国建筑行业的大力发展，但在这急速发展的过程中，逐渐暴露了较多问题：如我国建筑行业资源消耗量大，资源循环利用率低，建筑能耗在全社会总能耗中所占的比例逐渐升高，并且预计到2020年将达到全社会总能耗的三分之一以上。面对这一系列越来越严峻的问题，如何降低建筑能耗，实现建筑行业向绿色、节能方向发展，成为未来建筑行业所必须选择要走的路。

作为建筑材料中重要的一种类型，轻骨料混凝土因其轻质、高强和保温性能良好在近几年得到了极大的关注，并且也得到了前所未有的发展机遇。在轻骨料原料体系当中，陶粒作为轻骨料的主要原料种类，能否大面积的开发生产应用就成为了轻骨料混凝土能否大面积推广应用的关键。

另一方面，随着我国这些年大面积的城镇化建设，城市污水处理厂的数量也越来越多，并且随着人民生活水平的提高和大众对环境保护的意识加强，我国城镇污水处理量逐年增加，但伴随而来的问题就是污水处理所带来的残留物污泥也会越来越多。据估算，目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量(干重)大约为3000多万吨，预测到2020年我国污泥排放量将突破6000万吨。如何妥善处理处置如此大量的污泥、化害为利、变废为宝、保护环境、实现污泥的资源化利用，已成为我们当前急需解决的问题。

如何合理有效的利用污泥已成为十分严峻的问题。在已有的文献中，对利用污泥制备建筑材料已经有了一定的研究报道，其中有一定量的关于污泥制备烧结陶粒，分析这些文献，主要包括以下内容：

1.关于陶粒烧胀的实现途径。在现有的研究当中，常用途径是通过提高烧结温度和烧结保温时间，或在一定的条件下掺入一定量的烧胀剂来实现。但随着烧结温度和烧结保温时间的延长，会破坏原有陶粒内部良好的微孔，烧结温度越高，陶粒越致密，吸水率越低，密度越大，从而影响到陶粒混凝土的轻质、保温性能。且随着烧结温度和烧结时间的增长，其所消耗的能源也越多，不符合现阶段国家节能减排的总体要求。

2.关于污泥制备陶粒的环境评估：在现有的关于污泥资源化利用的研究报道中，利用污泥制备建筑材料的研究方向主要集中在原材料的配比优化、烧结温度制度的选择和烧结试样的性能探讨这几个方面。而随着国家和社会对环境保护的重视，利用污泥烧结陶粒对环境的影响却还未被得到足够的重视，而这却已成为污泥利用的关键技术瓶颈，而大大限制了污泥制备陶粒等技术的应用，如污泥陶粒烧制过程中产生的二噁英、硫氧化物等污染气体的控制，理应对其进行更加深入的探究并严格控制。

发明内容

本发明的目的在于实现一种利用污泥低温烧结制备陶粒的方法，解决了如何大掺量利用污泥，能在低温条件下烧结且环境污染小的陶粒制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是，利用污泥低温烧结制备陶粒的方法，包括有以下步骤：

1)按照以下组分及含量取料，重量百分比计：干化污泥40％-45％，高碱钙质页岩40％-45％，钡渣12％-18％，磷酸二氢铝0.5％-0.8％，硼砂0.5％-1％；

2)将各组分混合均匀后采用静压力成型法在成球模具中压制成型，成型压力为8Mpa-12Mpa，成型后在80±20℃环境中烘干，经预热，升温，烧结后缓慢降温即可。

按上述方案，所述的干化污泥为由水厂污泥经脱水、烘干获得的含水率不高于10％，经球磨至粒径为0.015-0.03mm的污泥；所述的高碱钙质页岩的粒度要求为≤0.05mm；所述的钡渣为粉磨处理至粒度≤0.05mm；所述的磷酸二氢铝的纯度为≥33％；所述的硼砂为市售五水硼砂，纯度为＞80％。

按上述方案，预热是以2-3℃/min的速度升温至预热温度200℃±20℃，在该温度范围内恒温15min-20min后，升温是再以3-5℃/min的速度升温至500℃-550℃，在该温度范围内恒温保持15min-20min，烧结是以4-8℃/min的温度升温至1000℃-1050℃，在该温度范围内烧结30-40min。

采用上述原材料和方法制备性能良好的陶粒的技术原理主要如下：