[发明专利]一种含高掺量污泥的核壳轻集料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含高掺量污泥的核壳轻集料及其制备方法。该核壳轻集料，包括内核与外壳，内核和外壳的质量比为2:1～3:1；其中：按质量百分数计，内核包括以下组分：85～95％的干化污泥，3～7％的针铁矿，2～8％的类水滑石；外壳包括以下组分：70～85％的淤泥，10～15％的干化污泥，4～10％的光纤微粉，1～5％的钢渣。通过将外壳粉料包覆在内核胚体表面后在转速为2.5～3r/min的回转窑中1120～1200℃下烧结8～12min制备得到。该核壳轻集料的内核原料以污泥为主，污泥掺量高，且具有致密的外壳结构，强度高，吸水率低，制备工艺简单，原料成本低，易应用于实际生产和快速推广。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种含高掺量污泥的核壳轻集料及其制备方法。

背景技术

随着国家的发展，城市化进程也越来越快，作为城市化生活副产物的污泥产量相应的也越来越大，这些污泥含水率高、强度低，并且往往含有病原菌、重金属和有毒有害难降解有机物等有害成分。对其进行填埋、焚烧等方式极易造成二次污染，如产生对环境极其不友好的二噁英等有害物质，故需对其进行资源化利用。

目前，污泥的资源化利用途径主要有堆肥、制作化工原料、制作建筑材料等。污泥制备轻集料作为资源化利用污泥的途径之一，自Nakouzi S.等提出污泥烧制陶粒技术以来，已经受到了广泛关注。例如，吴清仁等对污泥配料烧制陶粒的配方进行了试验研究，结果表明：用不同污水处理厂的生物污泥代替部分黏土能够烧制出符合国家标准的轻质陶粒，且密度随污泥掺量的增加而增大。万琼等利用40％～60％的给水污泥辅以粉煤灰、黏土和玻璃粉，可制备得到堆积密度为0.7636g·cm^-3，吸水率为23.65％的陶粒轻集料，但所用给水污泥中的SiO₂含量偏低，仅为27.30％，需掺入其他Si含量高的物质以弥补给水污泥中Si含量的不足。曲烈等以75％的城市污泥为原料，配以玻璃粉为辅料，制备出吸水率为9.7％，筒压强度为6.8MPa的陶粒轻集料，但其所用城市污泥的含水率高达85％，其热重损失达到了45％，污泥的实际掺量并不高，污泥实际掺入量为30％～45％。

目前关于利用污泥制备陶粒轻集料的技术虽然已经比较成熟，但是能够成功制备出符合国家标准的轻集料的污泥掺量较低。当污泥掺量过高时，由于污泥含量较大和液相减少，导致其内部气体太多而无法被包裹住，从而气体溢出使得料球表面形成较多裂纹，料球的吸水率也急剧增大。此外，目前对烧结污泥制备轻集料的技术中，鲜有提到对污染物如二噁英等的控制手段；研究表明，焚烧温度保持在850℃以上(最好是900℃以上),使二噁英完全分解，另有炉温1000℃,烟气滞留时间1s条件下，99.99％以上的二噁英能被分解。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种含高掺量污泥的核壳轻集料及其制备方法。该核壳轻集料的内核原料以污泥为主，污泥掺量高，且具有致密的外壳结构，强度高，吸水率低，制备工艺简单，原料成本低，易应用于实际生产和快速推广。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种含高掺量污泥的核壳轻集料，包括内核与外壳，内核和外壳的质量比为2:1～3:1；其中：

按质量百分数计，内核包括以下组分：85％～95％的干化污泥，3％～7％的针铁矿，2％～8％的类水滑石；

按质量百分数计，外壳包括以下组分：70％～85％的淤泥，10％～15％的干化污泥，4％～10％的光纤微粉，1％～5％的钢渣。

按上述方案，所述干化污泥为污泥添加絮凝剂处理至含水率为15％～30％后再烘干至完全脱水得到；所述干化污泥的有机质含量为60％～70％。

按上述方案，所述淤泥的细度为0.074～0.080mm；按质量百分数计，所述淤泥中氧化硅含量为60％～70％，氧化铝含量为10％～20％，氧化钙和氧化镁的总含量为1～10％。