申請(qǐng)日2013.10.28
公開(公告)日2016.08.17
IPC分類號(hào)C04B30/00
摘要
本發(fā)明涉及利用煤泥、城市污泥和脫硫灰生產(chǎn)建筑陶粒的方法。以煤泥、城市污泥和脫硫灰為主要原料。優(yōu)選地，是將上述主要原料經(jīng)配料，化學(xué)成分組成范圍為:SiO2：Al2O3：(Fe2O3,K2O,Na2O,CaO,MgO等)質(zhì)量比例為53%～79%：10%～25%：13%～26%。經(jīng)制粒，干燥、焙燒、冷卻制成陶粒。成品陶粒吸水率≤15%，堆積密度范圍≤500kg/m3、筒壓強(qiáng)度≥0.3MPa。技術(shù)指標(biāo)能達(dá)到GBTl7431.1—1998《輕集料及其試驗(yàn)方法》的標(biāo)準(zhǔn)。適合于建筑用的陶粒。
權(quán)利要求書
1.一種利用煤泥、城市污泥和脫硫灰生產(chǎn)的建筑陶粒，其特征在于，所述建筑陶粒的成品吸水率≤15%，堆積密度范圍≤500kg/m3、筒壓強(qiáng)度≥0.3MPa;所述建筑陶粒采用煤泥、城市污泥和脫硫灰為主要原料;所述的主要原料經(jīng)配料，化學(xué)成分組成范圍為：SiO2：Al2O3：(Fe2O3,K2O,Na2O,CaO,MgO)質(zhì)量比例為53%～79%：10%～25%：13%～26%。
2.一種利用煤泥、城市污泥和脫硫灰生產(chǎn)建筑陶粒的方法，包括如下步驟：
(1)將風(fēng)干經(jīng)配料好的的煤泥、城市污泥和脫硫灰破碎、研磨，篩分，得到粒度為120～180um的粉末;
(2)對(duì)煤泥、城市污泥和脫硫灰的成分進(jìn)行化學(xué)分析，然后將三種原料經(jīng)適當(dāng)配料，使之化學(xué)成分組成范圍:SiO2：Al2O3：(Fe2O3,K2O,Na2O,CaO,MgO)質(zhì)量比例為53%～79%：10%～25%：13%～26%;
(3)加入原料重量2～5%的水?dāng)嚭�，制成粒�?～20mm的生料球;
(4)將生料球在105±2℃下干燥1～1.5小時(shí)，干燥至水份小于生料球重量的8%;
(5)再將生料球置于焙燒中以10℃/min的速率升溫至400℃～600℃，預(yù)熱20～35分鐘，再以15℃/min的升溫速率將溫度升高至800～1150℃下焙燒10～125分鐘，最后冷卻至室溫，即得成品。
說明書
一種利用煤泥、城市污泥和脫硫灰生產(chǎn)建筑陶粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種利用煤泥、城市污泥和脫硫灰生產(chǎn)建筑陶粒的方法，屬于固體廢棄物的資源化利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)
煤泥是煤炭洗選加工中的副產(chǎn)品，是由微細(xì)粒煤、粉化骨石和水組成的粘稠物。其化學(xué)組成如下表1：
表1 原料主要化學(xué)成分
煤泥粒度細(xì)、微粒含量多，一般200目的微粒約占70%～90%。另持水性強(qiáng)，水分含量高，雖經(jīng)脫水處理含水一般也在30%以上。煤泥灰分含量高，發(fā)熱不高，一般不適于再做燃料。同時(shí)煤泥黏性較大，還具有一定的流動(dòng)性。因此導(dǎo)致煤泥的堆放、貯存和運(yùn)輸都比較困難。尤其在堆存時(shí)，其形態(tài)極不穩(wěn)定，遇水即流失，風(fēng)干即飛揚(yáng)。結(jié)果不但浪費(fèi)了寶貴的煤炭資源，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，有時(shí)甚至制約了洗煤廠的正常生產(chǎn)，成為選煤廠一個(gè)較為棘手的問題。
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市人口急劇增加，我國(guó)500萬(wàn)人口以上的城市已有10座，而人口超過1000萬(wàn)的城市已有上海、北京、重慶、武漢、天津4座。隨著城市的擴(kuò)大，使得城市用水和污水排放量也急劇增加。而城市污泥問題伴隨著城市化的進(jìn)程而產(chǎn)生，污泥排放量通常占污水總量的0.5%至1%。據(jù)2010年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠2832座，污水處理能力達(dá)1.25×108m3/d，平均運(yùn)行負(fù)荷率為78.95%。每天產(chǎn)生濕污泥達(dá)到17.5萬(wàn)噸，年產(chǎn)生濕污泥6387.5萬(wàn)噸。專家預(yù)測(cè)，2020年全國(guó)的污水排放量將達(dá)到5.36×108m3/d，污泥排放量將達(dá)24000萬(wàn)噸以上。通常污泥的處理與處置費(fèi)用約占污水處理總費(fèi)用的30%～40%，因此，如何妥善處置這些數(shù)量日益龐大、高度集中的有機(jī)固體廢棄物，是污水處理廠最頭痛的問題之一。城市污泥的成分非常復(fù)雜,是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)和被其吸附的有機(jī)物、無機(jī)物組成的集合體,除含有大量的水分外,還含有難降解的有機(jī)質(zhì)、重金屬、寄生蟲(卵)、致病菌和病毒等有毒有害物質(zhì),城市污泥未經(jīng)恰當(dāng)處理處置的污泥進(jìn)入環(huán)境后，直接給水體和大氣帶來二次污染，不但降低了污水處理系統(tǒng)的有效處理能力，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類的活動(dòng)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。表2為我國(guó)部分城市污泥的主要成分。
表2 我國(guó)部分城市污泥的主要成分/w%
注：“-”表示文獻(xiàn)中缺少該數(shù)值。
脫硫灰是發(fā)電廠煙氣脫硫的產(chǎn)物。目前采用的干法、半干法煙氣脫硫工藝具有脫硫產(chǎn)物為干粉狀和耗水率低的優(yōu)點(diǎn)，很好地克服了濕法脫硫工藝的一些問題和不足，而且投資低、占地少，與機(jī)組配合特性良好，尤為適合我國(guó)的國(guó)情，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。然而，干法、半干法脫硫灰的處置與綜合利用一直是技術(shù)使用方十分關(guān)注而又沒有很好解決的問題。干法、半干法脫硫工藝產(chǎn)生的脫硫灰，是脫硫產(chǎn)物和粉煤灰的混合物，由除塵器一起排出。其成分和物理、化學(xué)性質(zhì)與普通粉煤灰已有很大差別，因此其利用方式和范圍受到了限制。表3為脫硫灰的化學(xué)組成。
表3 脫硫灰的化學(xué)成分和礦物組成
陶粒是一種陶瓷質(zhì)地的人造顆粒，主要化學(xué)組成為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等金屬氧化物。作為一種建筑用輕集料，具有密度小，質(zhì)輕、綜合強(qiáng)度高、防火性能好、耐風(fēng)化等各項(xiàng)功能，是最優(yōu)良的輕質(zhì)建筑材料。因?yàn)樘樟？山鉀Q重量、防火、隔熱、保溫等工程上的難題，具有本質(zhì)耐風(fēng)化、價(jià)廉物美、環(huán)保、容易制作等優(yōu)點(diǎn)，大量應(yīng)用于預(yù)制墻板(干墻)、間墻、輕質(zhì)混凝土、屋面保溫、混凝土預(yù)制件、小型輕質(zhì)砌塊、陶粒磚等，亦可用于園藝、花卉、市政及無土栽培等市場(chǎng)。過去燒結(jié)陶粒都是以粘土為主要原料，浪費(fèi)大量耕地土壤，目前大都以工業(yè)廢棄物為原料作為陶粒的原料。
燒制超輕陶粒時(shí),原料的化學(xué)成分按其作用可分為3類。一是成陶成分,在陶粒燒制過程中起支撐骨架作用,主要化學(xué)成分為SiO2和Al2O3,在原料中占3/4左右。二是起助熔作用的熔劑氧化物,起調(diào)節(jié)原料熔點(diǎn)的作用,主要化學(xué)成分為Na2O、K2O,、FeO、MgO等。三是產(chǎn)氣成分,物料所含的C、Fe的氧化物在高溫時(shí)產(chǎn)生氣體(主要是CO,CO2)，起膨脹作用。
由上分析可看出，煤泥、城市污泥和脫硫灰中含有豐富的SiO2、Al2O3、Fe2O3、以及Na2O、K2O,、CaO、MgO等，能夠?yàn)樘樟５臒铺峁┮欢ǖ某商展羌芎彤a(chǎn)氣成分等無機(jī)元素，另都還有大量有機(jī)物，有較高的熱值，在陶粒燒制過程中可以提供一部分能量。污泥碳化后又能得到大量C，為陶粒的膨脹提供充足的成氣物質(zhì)，滿足燒制陶粒的基本要求。故本發(fā)明專利提出將煤泥、城市污泥和脫硫灰三種原料經(jīng)適當(dāng)配料，使之化學(xué)成分組成中SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O，Na2O，CaO，MgO等質(zhì)量比例在一定范圍內(nèi)，經(jīng)制粒，干燥、焙燒、冷卻制成用于建筑用陶粒。該陶粒因具有級(jí)配連續(xù)、導(dǎo)熱系數(shù)低、質(zhì)輕、強(qiáng)度高、隔音、保溫耐火、耐化學(xué)、耐細(xì)菌腐蝕及抗震、抗凍等優(yōu)良性能，可被廣泛應(yīng)用于保溫混凝土、結(jié)構(gòu)保溫混凝土、高層結(jié)構(gòu)混凝土，及建筑預(yù)制件承重的、非承重的陶粒砌塊、大型墻板、夾心墻板現(xiàn)澆工程有：承重或圍護(hù)、隔熱抗震的陶�；炷�;建筑保溫的有：陶粒溫塊、瓦、隔熱保溫墊層及內(nèi)襯等。
目前，有關(guān)陶粒及其制備方法的專利很多，主要以粘土、頁(yè)巖、粉煤灰、脫水污泥等為主要原料，也有很多以固廢為主要原料制陶粒的方法，如中國(guó)專利《磷渣陶�！�(專利號(hào)2006l0018458.5)，是將磷礦渣(磷石膏)制成礦粉與鋁質(zhì)原料按配方混合制成球，再通過工業(yè)窯爐加熱煅燒制成陶粒。專利《利用煉鎂還原渣制備陶粒的方法》(專利號(hào)200610201129.4)，以煉鎂還原渣、水泥、石膏、發(fā)氣劑為原料混勻，加水?dāng)嚢柚瞥深w粒狀后經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)或蒸汽養(yǎng)護(hù)得成品。如中國(guó)專利《粉煤灰陶粒生產(chǎn)》(專利號(hào)200810006102.9，申請(qǐng)日2008.2.3)，該發(fā)明將粉煤灰和煤粉混合，攪拌中添加了占混合物料重量3%—6%的水，造粒后在燒結(jié)機(jī)中進(jìn)行燒結(jié)。專利《一種利用污泥制備陶粒輕骨料的方法》(專利號(hào)200710302011.5)，該方法對(duì)含水率75—85%的脫水泥餅進(jìn)行熱干燥得到干污泥，破碎篩分后加入干污泥質(zhì)量18—25%的粉煤灰攪拌，攪拌后用粉末壓片機(jī)擠壓成型得到陶粒輕骨料坯料，將坯料高溫焙燒，自然冷卻后即得到陶粒輕骨料。專利《用油頁(yè)巖渣制備的陶粒及其制備方法》(專利號(hào)2006l0019341.9)，該方法由油頁(yè)巖渣在l000～1300℃燒結(jié)而成，其優(yōu)點(diǎn)在于充分利用油頁(yè)巖渣中礦物成分及可燃成分制備多孔高強(qiáng)陶粒，產(chǎn)品具有一定的附加值。
由以上分析可看出，目前已公開的制陶粒的方法中采用原料多以粉煤灰、污泥、粘土、礦渣等為主要原料，尚未見用煤泥、城市污泥和脫硫灰三者為主要原料混合制備用以建筑用陶粒的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用煤泥、城市污泥和脫硫灰生產(chǎn)的建筑陶粒，以煤泥、城市污泥和脫硫灰為主要原料。
進(jìn)一步的，是將上述主要原料經(jīng)配料，化學(xué)成分組成范圍為:SiO2：Al2O3：(Fe2O3,K2O,Na2O,CaO,MgO等)質(zhì)量比例為53%～79%：10%～25%：13%～26%。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提供一種利用煤泥、城市污泥和脫硫灰生產(chǎn)建筑陶粒的方法，包括如下步驟：
1.首先將風(fēng)干后的煤泥、城市污泥和脫硫灰破碎、研磨，篩分，得到粒度為120～180um的粉末;
2.對(duì)煤泥、城市污泥和脫硫灰的成分進(jìn)行化學(xué)分析，然后將三種原料經(jīng)適當(dāng)配料，使之化學(xué)成分組成范圍:SiO2：Al2O3：(Fe2O3,K2O,Na2O,CaO,MgO等)質(zhì)量比例為53%～79%：10%～25%：13%～26%。
3.配好的原料混合均勻后加入原料重量2～5%的水，在造粒機(jī)上制成粒徑5～20mm的生料球;
4.將生料球在105±2℃下干燥1～1.5小時(shí)，干燥至水份小于生料球重量的8%;
5.再將生料球置于焙燒爐中以10℃/min的速率升溫至400℃～600℃，預(yù)熱20～35分鐘，再以15℃/min的升溫速率將溫度升高至800～1150℃下焙燒10～25分鐘，最后冷卻至室溫，即得成品。
本發(fā)明經(jīng)制粒，干燥、焙燒、冷卻制成陶粒。成品陶粒吸水率≤15%，堆積密度范圍≤500kg/m3、筒壓強(qiáng)度≥0.3MPa。技術(shù)指標(biāo)能達(dá)到GBTl7431.1—1998((輕集料及其試驗(yàn)方法》的標(biāo)準(zhǔn)。適合于建筑用的陶粒。
除了上面所描述的目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明具有的其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)，將作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
