[发明专利]一种高强陶粒及利用城市污泥制备其的方法与系统

说明书

本发明公开了一种利用城市污泥制备高强陶粒的方法与系统，首先利用城市污泥和土造粒得到球核，然后使用污泥球核、粉煤灰、土包覆造粒，再经干燥、焙烧、冷却得到高强陶粒，可以满足结构用混凝土对骨料的强度需求，用于道路、桥梁等工程建设。本发明的益处：①利用城市污泥含有的水分完成成核和造粒过程，全过程不需外加水源，减少耗水以及干燥耗热。②通过包覆造粒使得城市污泥中易挥发有机物的释放由低温段迁移至高温段，使得低温段挥发的臭气迁移至高温段充分分解产生热值，降低恶臭尾气处理难度，同时充分利用了污泥中的热值。③污泥‑土‑粉煤灰多层包覆结构熔点由内到外依次升高，有利于减少陶粒内黑心的产生，能更好地固化污泥中的重金属。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及污泥陶粒的制备，特别涉及一种高强陶粒及利用城市污泥制备其的方法与系统。

背景技术

城市污泥是污水处理厂的必然产物。污泥中含有大量的细菌、病原微生物、重金属等有害物质，使得传统的处理方式如卫生填埋、土地利用、堆肥、焚烧等，极易造成二次污染。如何在污泥减量化、无害化的前提下，实现污泥的资源化利用是城市污泥处置的新方向。

目前市场上主要存在的污泥陶粒主要以粘土、页岩等为主要原料，污泥的掺入量较低，同时制备的陶粒多用作水处理滤料、园林行业用无土栽培的基质等非结构用轻质陶粒。利用城市污泥作为一种主要原料，并辅以粘土以及其他固废制备高强结构用陶粒用于减少道路和桥梁的自重的研究还未见投入工业生产。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高强陶粒及利用城市污泥制备其的方法，主要以城市污水处理厂的出厂剩余污泥、粉煤灰、粘土或工程弃土为原料，通过分散造粒、不加水成球盘造粒、余热干燥、回转窑焙烧制备出结构用高强陶粒，提高了污泥陶粒的密实程度，减少水源消耗及干燥能耗，降低了尾气处理难度和重金属的浸出风险。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高强陶粒，为包覆结构，外层为土和粉煤灰，内层为污泥和土，其外形为球形或椭球形，密度等级700-900级，筒压强度在6.5MPa-11MPa，吸水率小于10％。其组份按干基重量百分比计为：城市污泥10％-40％，粉煤灰10％-80％，粘土或工程弃土10％-80％。

本发明还提供了一种利用城市污泥制备该高强陶粒的方法，包括如下步骤：

步骤1，将经过除杂的土利用窑炉余热在粉磨系统内粉磨；

步骤2，将城市污泥与粉磨后的土在造粒机中分散接触，形成球核；

步骤3，按比例将剩余粉磨后的土与粉煤灰混合均匀，与所述球核在成球盘内接触，在不加水的情况下形成生料球；

步骤4，所述生料球经过低温烘干、高温焙烧、冷却后进入滚筒筛，筛分得到不同粒径高强陶粒产品。

所述城市污泥为经过污水处理工艺处置后的出厂剩余污泥，含水率约为70％-85％；污泥的干基热值一般在2000kcal/kg-3000kcal/kg；污泥燃烧后灰分以硅铝为主，接近粘土组分。

所述的粉煤灰为热电厂外排的二级或三级粉煤灰，主要矿物称为石英和莫来石以及未燃尽的炭。本发明中粉煤灰的含量占干基总重量的10％-80％，在此范围内均能制备高强陶粒。

所述土为粘土或工程弃土，经过除杂后，利用窑炉余热干燥、在球磨机中粉磨，粒度要求大于150目。

步骤2和步骤3中，污泥与土的质量比为1:5～1:2。

所述步骤4中，低温烘干的温度为100～200，高温焙烧温度为900～1200。