[发明专利]一种利用污水污泥、粉煤灰烧轻质电气石陶粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明一种利用污水污泥、粉煤灰烧轻质电气石陶粒的制备方法。

背景技术

现今，由于城市人口的增多以及工业的发展，城市污水的处理量也在迅速增多，同时污水处理过程中产生的污泥量也相应的迅速增长，这也增加了污泥处理的费用，而污水污泥的处理技术目前尚未成熟，很多企业采用填埋堆积的方法，给环境带来了二次污染，因此污水污泥的处理目前仍是有待解决的环境难题之一。目前火力发电厂规模随着人们需电量的增加而逐渐变大，粉煤灰作为生产废物，里面含有大量的硫化物，对环境造成的危害较大。因此如何处置这些容易造成环境污染污水污泥与粉煤灰以及其资源化利用是目前面临的一个热点。近些年电气石作为一种新型的环保材料逐步进入污水处理领域，它具有永久性自发极化性、发射远红外与释放负离子等特点，因此能够达到很好的水质净化效果，所以在水治理领域电气石材料的研究十分重要。

当前，利用污水污泥或粉煤灰进行材料化，如制作混凝土填料、制砖、制陶粒等在国内外已经取得了一些研究成果，但是存在不足，就是几乎所用研究的污泥制陶粒基本上都是把污泥或者粉煤灰作为其中一种原料添加剂，它们本身使用率不是很高；并且即使有烧结出来的陶粒也存在密度偏高，吸水率等问题。电气石的材料化研究在国内外也已经取得了一些成果，但是电气石陶粒的制备工艺尚未完善，烧制出的陶粒密度很高，比表面积、孔容积很小，这严重影响陶粒的品质，这不仅约束了陶粒制品的应用，而且也严重地限制了陶粒生产企业的发展。

发明内容

本发明的目的是为了制备一种廉价高效的生物陶粒滤料，在这个过程中利用电气石的净化能力，同时解决污泥处理的难题及粉煤灰的资源化利用问题；提供一种利用污水污泥、粉煤灰烧轻质电气石陶粒的制备方法。

本发明是这样实现的：按以下步骤制备，

一、将电气石、污水污泥与粉煤灰在105℃干燥箱中干燥20min，使其含水率30%～40% ；

二、将干燥后的电气石、污水污泥与粉煤灰分别进行破碎并筛分使破碎颗粒≤ 100 μm，然后分别保存电气石颗粒、污水污泥颗粒与粉煤灰颗粒；

三、将处理后的电气石颗粒、污水污泥颗粒与粉煤灰颗粒进行X射线荧光分析（XRF）测定得到它们各自的成分比例；

四、根据上步得到的成分比例确定电气石颗粒、污水污泥颗粒与粉煤灰颗粒按质量百分比30%:40%:30%进行混合，得到干的混合材料；其中SiO₂含量为35.38%，Al₂O₃含量为22.33%，Fe₂O₃含量为8.96%，CaO含量为2.67%，MgO含量为0.14%；

五、将添加剂、助熔剂与水加入干的混和材料中，上述所用的添加剂为水玻璃，助熔剂为氢氧化钠，水玻璃及氢氧化钠的加入量分别为干混料总质量的8%和25%，每10g干混料添加6～8 mL的水；搅拌后，在颗粒机上挤压成型，得粒径为6～10mm的陶粒胚体，自然晒干；

六、将自然晒干的陶粒胚体放入马弗炉中，以6～15℃/min的升温速度逐渐升温，升温至200℃保温20 min，冷却至室温；然后升温至400℃保温20 min，冷却至室温；再升温至600℃保温20 min，冷却至室温；最后升温至温度800℃，保温30min，自然冷却至室温得轻质陶粒，即完成污水污泥与粉煤灰烧轻质电气石陶粒的制备。

本发明的优点是，以电气石、城市污水污泥、发电厂粉煤灰为原料，对于污水污泥和粉煤灰的资源化利用提出了一种新思路；另外二者均为废弃物，大大降低了生产陶粒的成本，同时减轻了污水污泥和河道底泥等固废堆放对周边环境造成的污染，实现了资源的再利用，遵从国家关于构建两型社会的倡导，具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。而电气石原料的加入可以提高陶粒污水处理效能，从而得到高效廉价的产品。

本发明污水污泥中的无机成分主要组分为SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃等，同时污水污泥中还含有大量的有机成分，在高温制备过程中有机质可以生成小分子气体物质如O₂、CO₂、CO 等，这样有利于形成多孔轻质陶粒。粉煤灰与电气石中富含构成陶粒的主要成分的SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃，CaO和MgO等无机成分，这有利于形成吸水率小的陶粒。