CN101565297B

CN101565297B - 一种污泥钢渣超轻陶粒及其制备方法

Info

Publication number: CN101565297B
Application number: CN2009100163027A
Authority: CN
Inventors: 岳钦艳; 齐元峰; 高宝玉; 文毅章; 吴苏清; 于慧; 岳敏
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: CN101565297A

Abstract

本发明涉及一种污泥钢渣超轻陶粒及其制备方法，原料组分重量份为：干化污泥10-35份，转炉钢渣10-25份，粘土30-80份；按比例称取经过烘干粉碎后的干化污泥、转炉钢渣和粘土，加水搅拌制成生料球，置于常温下干燥，再放入电阻炉中烧制即得。本发明工艺简单，制备的超轻陶粒外观为深褐色或者黑褐色表面粗糙的球状固体，堆积密度为400-500kg/m³，颗粒密度为760-925kg/m³，在水中可以漂浮，吸水率为4.0-6.0％，膨胀率为17-30％，具有轻质、高强度、吸水率小、比表面积大等特点。

Description

一种污泥钢渣超轻陶粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种污泥钢渣超轻陶粒及利用城市污水厂的脱水污泥与转炉钢渣烧制超轻陶粒的方法，属环境科学技术领域。

背景技术

脱水污泥是由代谢的微生物尸体和吸附物组成，排放时含水量在99％以上，经机械脱水后呈泥土状，含水率仍达80％左右。由于现有的城市排水***大多有工业废水排入，致使脱水污泥中有害物质增多，有害物质在土壤中积累和病毒污染等使脱水污泥处理日趋困难。国外一些发达国家和地区目前正采用焚烧的方法处理脱水污泥，这可以避免有害物质在土壤中的积累和防止病毒的污染等一系列问题，但是处理费用昂贵，成本在每吨污泥(含水80％)200元左右。脱水污泥处理问题已成为发展污水处理的障碍之一，国家和不少地方的环保部门都把它列为重要的环保研究课题。

随着钢铁工业生产技术的快速发展和提高，钢产量迅速增加，伴随产生大量的固体废弃物，包括尾矿、冶炼渣、尘泥、粉煤灰和炉渣及工业垃圾等固体废物，其中钢渣和铁渣就占41％。世界各国的钢铁企业，每生产1吨粗钢会排放约130kg的钢渣、300kg含铁粉渣及其他废料。全世界每年排放钢渣量约1-1.5亿吨，我国国内积存钢渣已经有1亿吨以上，并且每年仍以数百万吨的排渣量递增。国内钢铁企业大多都使用转炉炼钢，所以转炉渣就占了钢渣总量的绝大部分。又因转炉渣难被利用，因此造成堆积。钢渣的堆放不仅占用了大量农田、污染了环境，而且常常由于堆放地的限制造成排渣不畅，影响钢铁企业的正常生产

当前超轻陶粒主要是利用页岩，砂岩等进行烧制，有的也适量的添加河底泥用于超轻陶粒的烧制。CN101215146A公开了一种油母页岩渣超轻陶粒及其生产工艺，它是由油母页岩渣、发气材料、塑化材料及稳定发气材料按一定重量份配比组成。经过物料粉磨、预加水搅拌、皮带机输送、双轴搅拌机搅拌、造粒机造粒，然后经皮带机送入双筒回转窑烘干、预热，温度逐渐升至850℃左右，最后进入双筒回转窑焙烧。CN101215149A公开了以污泥为主原料的超轻陶粒的制备方法，陶粒配方以废玻璃粉和污泥为主料，以氟硅酸钠和硼砂之一为辅助原料，低温850℃～950℃烧成污泥玻璃超轻陶粒。配方中城市生活干污泥含量为20％～70％，废玻璃粉25％～75％，辅助原料2％～6％。

目前尚未见用城市污水厂污泥和转炉钢渣混合烧制超轻陶粒公开报道。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种污泥钢渣超轻陶粒及其制备方法。该方法工艺简单、方便，污泥添加量可达30％以上，转炉钢渣添加量可达25％。

术语说明：

陶粒分为轻质陶粒和超轻陶粒，超轻陶粒是指堆积密度小于500kg/m³的陶粒，堆积密度高于500kg/m³的陶粒为轻质陶粒。

本发明的技术方案如下：

一种污泥钢渣超轻陶粒，其特征是原料组分如下：

干化污泥10-35份，转炉钢渣10-25份，粘土30-80份。

该超轻陶粒堆积密度为400-500kg/m³，颗粒密度为760-925kg/m³，吸水率为4.0-6.0wt％，膨胀率为17-30％。

优选的，一种污泥钢渣超轻陶粒，原料组分为：干化污泥30份，转炉钢渣25份，粘土45份。

本发明的污泥钢渣超轻陶粒的制备方法，步骤如下：

(1)脱水污泥经干化处理，转炉钢渣和粘土烘干处理，将三种原料破碎，用100目筛进行筛分，颗粒直径≤0.15mm；

(2)按比例称取步骤(1)处理好的干化污泥、转炉钢渣和粘土，混合均匀，加水搅和制成生料球；

(3)将生料球置于常温下干燥10小时-15小时，再将生料球在350℃-380℃预热10分钟-20分钟，置于1050-1100℃的管式电阻炉中烧制5分钟-15分钟，将烧制好的陶粒取出，冷却至室温，即得超轻陶粒。

优选的，上述步骤(2)干化污泥、转炉钢渣和粘土的重量比为30∶25∶45。

步骤(2)的加水量不做特别限定，以能制成生料球为宜，水分将在后序步骤中除去。

本发明工艺简单，制备的超轻陶粒外观为深褐色或者黑褐色表面粗糙的球状固体，堆积密度为400-500kg/m³，颗粒密度为760-925kg/m³，在水中可以漂浮，吸水率为4.0-6.0wt％，膨胀率为17-30％，具有轻质、强度高、吸水率小、比表面积大等特点。

本发明制备的超轻陶粒可用于生化流化床和曝气生物滤池的填料，也可以用于生产轻质或超轻陶粒砖，轻质或超轻陶粒混凝土砌块，也可以作为生产轻质混凝土板材中的石子和部分砂的替代物。

用脱水污泥配合转炉钢渣生产超轻陶粒，纯干化污泥用量可达30％以上，转炉钢渣添加量可达25％左右，总废物添加量为55％以上。生产的陶粒按照500号(堆积密度500公斤/立方米)超轻陶粒计算：纯干化污泥用料150公斤(相当于含水量为80％的脱水污泥750公斤)，钢渣消耗量为125公斤。因此脱水污泥调配钢渣研制轻质陶粒将能“干净”地处理脱水污泥及转炉钢渣，避免农用带来的不良后果，化害为利，变废为宝，大大地降低专门用于处理脱水污泥及转炉钢渣的费用。有利于经济可持续发展。

附图说明

图1是本发明制备的超轻陶粒表面在200倍显微镜下观察的表面结构图。

图2是本发明制备的超轻陶粒截面在200倍显微镜下观察的表面结构图。

图3是生陶粒的外观图。

图4是本发明制备的超轻陶粒外观图。

图5是本发明制备的超轻陶粒和生料球在水中1h时的沉浮效果对比图。左为生料球，右为超轻陶粒产品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，实施例中所用原料情况如下：

各原料中主要无机化学成分表(％)

原料	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO	K₂O+Na₂O
							污泥灰分	47.98	14.79	6.19	4.08	12.86	4.61
粘土	75.57	12.51	3.73	2.02	1.51	3.62
							转炉钢渣	11.54	7.48	17.70	6.36	48.18	2.94

实施例1.

(1)脱水污泥经干化处理，钢渣、粘土烘干处理后将三种原料破碎，用100目筛进行筛分(颗粒直径≤0.15mm)；

(2)分别称取烘干粉碎后的污泥、粘土和转炉钢渣10wt％，80wt％，10wt％混合均匀，加水适量搅和至呈粘糊状，然后用常规方法制成生料球；

(3)将生料球置于室温处干燥15小时；

(4)再将生料球放入350℃箱式电阻炉，预热时间20分钟；迅速转移到1100℃管式电阻炉焙烧8分钟；自然冷却至室温，制得超轻陶粒。

制备的超轻陶粒外观为深褐色或亮黑色表面粗糙的球状固体，堆积密度为421kg/m³，颗粒密度为760kg/m³，在水中可以飘浮，吸水率为4.0wt％，膨胀率为30％。

对比例1：

配料为污泥10wt％，粘土90wt％所生产的超轻污泥陶粒，烧结温度1150℃、堆积密度331kg/m³、颗粒密度735kg/m³、吸水率5.3wt％、膨胀率40％。与对比例1相比实施例1的产品密度有所上升，吸水率和膨胀率都降低，两者均属于超轻陶粒的范畴，并且钢渣的添加(10wt％)降低了陶粒生产所需粘土量和烧结所需的温度，节约了成本、降低能耗。

实施例2.

(1)三种原料的处理同实施例1；

(2)分别称取烘干粉碎后的污泥20wt％、粘土65wt％和转炉钢渣15wt％混合，搅拌均匀然后加水搅拌至呈粘稠状，用常规方法制成生料球；

(3)将生料球置于室温处干燥10小时；

(4)再将生料球放入370℃箱式电阻炉，预热时间15分钟；迅速转移到1080℃管式电阻炉焙烧10分钟；自然冷却至室温，制得超轻陶粒。

制备的超轻陶粒外观为深褐色或者黑褐色表面粗糙的球状固体。堆积密度为454kg/m³，颗粒密度为886kg/m³，在水中可以飘浮，吸水率为5.5wt％，膨胀率为27％。

对比例2：

配料为污泥20wt％，粘土80wt％所生产的超轻污泥陶粒。烧结温度为1150℃、堆积密度357.3kg/m³、颗粒密度828kg/m³、吸水率7.4wt％、膨胀率35％。对比例2与实施例2两者均属于超轻陶粒的范畴，实施例2钢渣的添加(15wt％)较大降低了陶粒生产所需粘土量和烧结所需的温度，增加了废物的处理量，节约了成本、降低能耗。

实施例3.

(1)脱水污泥经干化处理，钢渣、粘土烘干处理后将三种原料破碎，用100目筛进行筛分，颗粒直径≤0.15mm；

(2)分别称取烘干粉碎后的污泥30wt％、粘土45wt％和转炉钢渣25wt％混合，搅拌均匀然后加水搅拌至粘稠状，然后用常规方法制成生料球；

(3)将生料球置于室温处干燥20小时；

(4)再将生料球放入380℃箱式电阻炉，预热时间20分钟；转移到1050℃管式电阻炉焙烧15分钟；自然冷却至室温，制得超轻陶粒。

所制备的超轻陶粒外观为深褐色或亮黑色表面粗糙的球状固体，堆积密度为487kg/m³，颗粒密度为925kg/m³，在水中可以飘浮，吸水率为6.0wt％，膨胀率为17％。

所制备的超轻陶粒表面和内部SEM结构如图1和图2所示。干燥好的生料球外观如图3所示。超轻陶粒外观如图4所示，超轻陶粒和生料球在水中1h时的状态对比如图5所示。

对比例3：

配料为污泥30wt％，粘土70wt％所生产的超轻污泥陶粒，烧结温度为1150℃、堆积密度460kg/m³、颗粒密度895kg/m³、吸水率9.4wt％、膨胀率32％。对比例3与实施例3的产品均属于超轻陶粒，实施例3钢渣的添加(25wt％)大大降低了陶粒生产所需粘土量同时增加了废物钢渣的利用量，节约了成本、降低能耗。

Claims

1.一种污泥钢渣超轻陶粒，其特征是原料组分重量份如下：

干化污泥10-35份，转炉钢渣10-25份，粘土30-80份；

该超轻陶粒堆积密度为400-500kg/m³，颗粒密度为760-925kg/m³，吸水率为4.0-6.0wt％，膨胀率为17-30％；

是按以下方法制备的：

2.如权利要求1所述的超轻陶粒，其特征在于所述干化污泥、转炉钢渣和粘土的重量比为30∶25∶45。