CN102515706A - 一种高性能陶粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能陶粒及其制备方法，属于建筑材料技术领域。为解决现有技术中采用淤泥、污泥烧制的陶粒的性能达不到高性能陶粒的强度要求，且各原料的组成不合理及生产成本高的技术问题。本发明提供一种高性能陶料，该陶粒包括以下成份的重量百分数组成的原料制成：淤泥：40％～60％；脱水污泥污泥：10％～20％；页岩：30％～40％。还提供了该高性能陶粒的制备方法，该方法包括以下步骤：a、混料、b、造粒和c、预热、烧胀三个步骤，得高性能陶粒成品。本发明的高性能陶粒具有堆积密度、筒压强度和吸水率性能高。且方法具有工艺流程简单，投资费用低，能耗低的优点。

Description

一种高性能陶粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种陶粒，尤其涉及一种高性能陶粒及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高等性能方面，特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成份较均一，且具有一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀和良好的隔绝性等特点。利用陶粒的这些优异的性能，可以将它广泛应用在建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料等方面。

陶粒按其密度和强度的不同可以分为超轻陶粒(堆积密度≤500kg/m³、陶粒混凝土强度5～15MPa)、普通陶粒(堆积密度500～700kg/m³、陶粒混凝土强度15～35MPa)、高性能陶粒(堆积密度700～900kg/m³、陶粒混凝土强度30～60MPa)。其中高性能陶粒是指强度较高、吸水率较低、密度较小的焙烧或免烧陶粒，国外一般称为高性能轻集料，而在我国也可称为高强陶粒。而在我国上述各种陶粒的应用比例情况为，陶粒混凝土小型砌块占75％左右，多数采用超轻陶粒和普通陶粒；陶粒混凝土板材(包括空心隔墙条板、复合保温墙板、楼板等)占11％左右，主要采用普通陶粒和超轻陶粒；而现浇高强陶粒混凝土(超高层框架建筑、大型桥梁工程等)占2.4％左右，全部采用高强陶粒，高强陶粒在结构工程中的应用，可降低构件自重25％左右，节约钢筋5％、降低综合造价3％～4％。另外，高强陶粒在桥梁工程中的应用，尤其是在软土地基、大跨度桥梁上的应用，更能体现出其技术经济的优势，可降低造价成本5％～15％。因此，高性能陶粒的优越性能，早已引起世界各国的关注。

目前，现有的高性能陶粒基本上是采用粘土、页岩等天然原料和粉煤灰烧制而成的。其中的粘土原料大部分取自耕地，不符合可持续发展的战略；另一方面，随着粉煤灰的综合利用率的大幅度提高，其价格也随之提高，相应的增加了陶粒的生产成本。而采用页岩烧成的页岩陶粒，虽然采用的页岩不占用耕地，但是由于各地区的页岩的化学组成情况不同，很难保证页岩陶粒的性能，也相应的增加了工艺难度，页岩陶粒的烧胀温度要高出粘土陶粒的烧胀温度200℃甚至更高，增加了生产能耗；另外，如果跨地区选用页岩，同样增加了生产成本，也不利于实际工业生产。为此，现有技术中有利用污泥中含有大量的有机质，可有效降低陶粒的烧胀温度，提高陶粒的烧胀系数，通过在页岩粉中掺入一定量的污泥或淤泥改善混合料的组成成份，从而使其烧制的陶粒成品具有更优良的性能，但是国内现有技术中利用污泥页岩烧制的陶粒，主要趋向于超轻陶粒的研究，其污泥的掺入量不超过10％(干基)，而页岩的掺入量在50％～95％，主要还是以页岩为主原料制成陶粒。其工艺过程中污泥的掺入量少，不能大量的消耗城市污泥，从而不能达到污泥资源化的最大化利用，且其工艺过程中的烧成温度也较高，介于1175℃～1225℃，大大的增加了生产能耗，不符合节能生产。

现有技术中也有采用淤泥、污泥为主原料制成陶粒及其陶粒的制备方法。如中国专利申请(公开号：CN：101747050A)一种利用城市污泥烧制高性能陶粒的方法，该方法包括以城市污泥、粉煤灰和河底淤泥为原料，将城市污泥、粉煤灰和河底淤泥按如下质量百分比进行混合，城市污泥30.0％～45.0％，粉煤灰20.0％～40.0％，河底淤泥20.0％～40.0％，将各原料按上述比例加入到预混搅拌机中搅拌，并以每100g混合料掺加45～50g水的比例加水搅拌至粘稠状后，制成生料球，充分干燥备用。然后将干燥后的生料球放入电阻炉中在700℃～800℃的温度下预热40～45分钟，再迅速转移至高温炉中，在1200℃～1250℃的温度下烧制30～35分钟，然后在15～20分钟内均匀降温至1130℃～1180℃，出炉冷却，即获得高性能陶粒成品。该方法虽然部分的解决了淤泥、污泥的综合利用问题，但是由于该方法采用粉煤灰原料，生产成本较高，而且其烧胀高温也较高，相应的增加了生产能耗，同样也增加了生产成本，不利用于工业化生产。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种高性能陶粒及其制备方法，具有陶粒原料组成合理、得到的陶粒性能好，而且该方法具有工艺过程简单、能耗低的目的。

本发明的目的之一是通过下列技术方案来实现的：一种高性能陶粒，该陶粒包括以下成份的重量百分数组成的原料制成：

淤泥：40％～60％；污泥：10％～20％；页岩：30％～40％；所述的生物污泥为脱水污泥。

本发明的上述一种高性能陶粒，采用淤泥和污泥作为其中的原料，提高了淤泥和污泥资源的综合利用率，能够实现较大化的利用污泥，减少淤泥和污泥对环境污染的压力。上述的污泥为污水处理厂中产生的污泥，污水处理厂产生的污泥有机物含量高，污染性大，所以，本发明能够有效的降低污泥对环境的污染，有利于环境保护；另一方面，由于污水处理厂产生的污泥中含有大量的有机质，可有效的降低陶粒的烧胀温度，提高陶粒的烧胀系数。但是由于污水处理厂产生的污泥其自身的含水率较高，不利于直接用于制备陶粒料球。所以，烧制陶粒用污泥要经过深度脱水处理后使其含水率降至烧制陶粒所需的范围内的脱水污泥。而淤泥、污泥在干燥过程中较复杂、能耗也较高；另外，如果单单采用淤泥、污泥，不掺入页岩材料，烧制的陶粒容重轻，强度较低，达不到高性能陶粒的要求。而本发明中作为原料之一的页岩其含水率极低，通过掺入页岩，一方面，可以有效的改善混合料中的组成成份，使成份得到改性，大大的提高了陶粒成品的强度性能；另一方面，能够进一步减少混合料的含水率，可以减少对原料的均化、陈化时间。即提高了生产效率，降低了生产成本，而且得到的陶粒成品完全能够达到高性能陶粒的要求。

本发明的上述的一种高性能陶粒中，所述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：

SiO₂：65％～70％；        Al₂O₃：18％～21％；

Fe₂O₃：5.0％～6.0％；     CaO：0.1％～0.5％；

MgO：1.5％～2.2％；       烧失量：3.0％～5.0％；

其余为杂质。由于不同地区的页岩，其化学成份的组成有一定的差别。因此，其烧制的陶粒成品的性能也会有一定的差别。本发明主要选用浙江台州地区的页岩作为烧制上述陶粒的原料。且本发明的上述化学成份组成的页岩，是结合了本发明烧制陶粒的原料中淤泥和脱水污泥的组成情况，同时还考虑到烧胀温度等工艺条件方面的因素。使本发明的高性能陶粒的各组成情况更合理，性能更优越。作为进一步的优选，所述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：

SiO₂：66％～68％；        Al₂O₃：19％～20％；

Fe₂O₃：5.3％～5.8％；     CaO：0.2％～0.4％；

MgO：1.8％～2.0％；       烧失量：3.5％～4.5％；

其余为杂质。

本发明上述的一种高性能陶粒中所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比如下：

SiO₂：30％～45％；        Al₂O₃：8.0％～18％；

Fe₂O₃：4.0％～6.0％；     CaO：2.0％～3.0％；

MgO：1.5％～4.0％；       烧失量：25％～50％；

其余为杂质。

由于污水处理厂的污泥具有有机质含量高和对环境污染大的特点，其污水处理厂产生的污泥烧失量远高于一般的城市污泥，在实际烧制陶粒过程中很难控制。一方面，有机质能够有效降低烧胀温度，降低了生产能耗；另一方面，在改善陶粒烧胀过程中陶粒的膨胀性能的同时，也影响了陶粒成品的强度性能。为了综合考虑陶粒的性能及工艺过程，本发明通过对污泥的成份进行一定的改性，使污泥中化学成份的组成及烧失量方面都能够达到改善，组成更合理，使达到更佳效果。通过在污泥脱水过程中加入页岩对污泥进行改性后得到脱水污泥。因此，作为进一步的优选，上述所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比如下：

SiO₂：40％～42％；         Al₂O₃：15％～17％；

Fe₂O₃：4.1％～4.8％；      CaO：2.2％～2.5％；

MgO：2.5％～3.8％；        烧失量：26％～30％；

其余为杂质。采用上述的脱水污泥，能够进一步保证得到的陶粒达到高性能陶粒的要求，还能够使工艺过程中能耗降低，更有利于工业生产；同时，本发明对污泥的用量相对较大，能够很好的解决污水处理厂的污泥对环境的污染问题。

本发明上述的一种高性能陶粒中所述的淤泥选用河道淤泥或打桩淤泥中的一种或两种。由于上述的淤泥含水率相对较低，经过一般处理之后，其含水率都在20％左右，可以直接用于烧制本发明的高性能陶粒，上述的淤泥的化学成份与粘土的化学成份相近，因而采用上述的淤泥作为本发明的高性能陶粒的主原料之一能够保证陶粒的性能。作为进一步的优选，上述所述淤泥的化学成份及其重量百分比如下：

SiO₂：60％～70％；        Al₂O₃：15％～20％；

Fe₂O₃：3.0％～5.0％；     CaO：0.1％～0.5％；

MgO：1.5％～2.5％；       烧失量：5.0％～8.0％；

其余为杂质。

本发明的上述一种高性能陶粒中所述的淤泥的含水率为10％～15％；所述的脱水污泥的含水率为50％～66％。由于污泥的含水率高，且污泥非常细腻，在脱水过程很难处理，尤其是将含水率处理到30％以下后更难处理，从而大大的增加了实际生产成本。而本发明通过改性，使烧制上述陶粒的各原料组成更合理，选用上述的脱水污泥的含水率为50％～66％，能够使烧制的陶粒达到高性能陶粒的要求，而且还有利于后续的陶粒烧制工艺的处理。与现有技术中选用脱水污泥的含水率要求达到30％左右，甚至更高的要求相比，远远的改进了对污泥的脱水处理过程，降低了污泥脱水处理的生产成本，且性能也较好。

本发明的另一个目的是通过下列技术方案来实现的：一种高性能陶粒的制备方法，该方法包括以下步骤：

a、混料：将污泥脱水后，按照重量百分比为；淤泥为40％～60％；脱水污泥为10％～20％；页岩为30％～40％的原料比例进行配料后，进行均化、陈化处理，得到混合物料；

b、造粒：将上述得到的混合物料经过挤压机挤出，再进行造粒，形成料粒；

c、预热、烧胀：将上述料粒进行预热，预热的温度为300℃～500℃，预热的时间为10～30分钟；预热后进行烧胀，烧胀温度为1075℃～1200℃，烧胀时间为5～30分钟，烧胀后冷却，得高性能陶粒成品。

上述步骤a中所述的脱水污泥是采用以下方法得到的：向污水处理厂产生的污泥中加入絮凝剂和页岩，搅拌混合均匀后，再放入压滤机中进行脱水处理，得到陶粒制备用脱水污泥，所述的脱水污泥的含水率为50％～66％。所述的含水率为重量含水率。上述的压滤机为本领域的常规设备，作为优选，所述的压滤机为高效隔膜压滤机，高效隔膜压滤机也是本领域的常规设备。由于污水处理厂产生的污泥的含水率在80％～85％左右，含水率高，其较高的有机质不利于较大量掺入原料制备陶粒，因此影响污泥的资源化利用。为改善其组成成分及最终含水率，使其达到陶粒原料制备的最佳范围。本发明通过加入絮凝剂和页岩，一方面有利于污泥脱水的处理，另一方面通过加入页岩对污泥进行改性，使污泥的化学成份组成更合理，能够提高烧胀过程中陶粒的性能。上述所述的絮凝剂为PAC、PAM中的一种或两种。所述的PAC为聚合氯化铝，所述的PAM为聚丙烯酰胺。通过加入上述的絮凝剂能够有效的控制污泥中的含水率，使最后得到的脱水污泥的含水率达到要求，同时也简化了污泥脱水的处理过程，操作更容易。作为优选，上述絮凝剂由PAC和PAM两种组成，以污水处理厂产生的污泥的用量为重量基准，絮凝剂PAC的用量为3％～5％，絮凝剂PAM的用量为0.01％～0.05％。上述絮凝剂的用量为重量百分数，即絮凝剂PAC的用量为污水处理厂产生的污泥的用量的重量的3％～5％，絮凝剂PAM的用量为污水处理厂产生的污泥的用量的重量的0.02％～0.05％。加入上述优选范围内的絮凝剂及用量，污泥脱水处理过程更方便，效果更佳。

上述步骤a中所述的均化、陈化处理是将原料按比例配料后放入轮辗机中使混合均匀，然后再堆放陈化5～7天。通过陈化使混合物料中各原料混合更均匀，能使混合物料的含水率降低，所述的混合物料的含水率为18％～22％。

上述步骤b中通过将混合物料先经过挤出机挤出，是为了提高产品的密实度，从而提高陶粒的强度性能，使混合物料先经过挤出机挤出处理后，造粒后得到的料粒密实度更高，从而能够提高陶粒的强度性能，而且密实度的提高，能够使陶粒对污泥中重金属的固化能力更高。上述所述的挤出机为本领域的常规设备。

上述步骤b中所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒2～5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4～5分钟，造粒后的料粒粒径为5～10mm。上述的对辊造粒采用对辊机进行对辊造粒。对辊机是本领域的常规设备，对辊机中有一对对辊筒，且对辊机中的一对对辊筒的挤出孔径φ的大小是一致的，挤出孔径φ为10mm左右，采用该对辊机生产的陶粒的粒型系数和级配较差，粒径在10mm以下的颗粒含量不足15％，大部分的陶粒的粒径几乎都为10～25mm，其中粒径为15～25mm的颗粒含量占50％以上。为了解决现有的对辊造粒法生产的陶粒粒型系数大和级配差的问题，本发明通过合理分布对辊机中对辊筒的孔径，使对辊机中每个对辊筒分布不同大小的挤出孔径，孔径φ为8～12mm；更优选的，使对辊机中的一个对辊筒的挤出孔径φ为8mm，另一个对辊筒的挤出孔径φ为12mm。作为更进一步的优选，所述的料粒粒径为6～8mm。

上述步骤c中所述的预热的温度为350℃～450℃，预热的时间为15～25分钟。预热温度及时间对陶粒的品质有较大的影响，预热作用是为了使生料球脱水反应进一步加剧，同时碳酸盐的分解及有机质的氧化，为后期得到优异的陶粒成品质量创造有利条件。

作为优选，上述步骤c中所述的烧胀温度为1150℃～1170℃，烧胀时间为10～20分钟。烧胀过程是陶粒成型的关键步骤，通过烧胀使料粒内部气体逸出，形成压力，使坯球膨胀成型为陶粒，而在上述优选的烧胀温度及时间，能够更进一步的提高陶粒的性能，同时还降低了烧胀的温度，降低了能耗，既提高了产品的性能，又降低了生产能耗。

综上所述，本发明具有以下优点：

1.本发明的高性能陶粒具有堆积密度在700～900kg/m³、筒压强度在5.0～9.0MPa和吸水率在3.0％～6.0％的性能参数，完全能够达到高性能陶粒的技术要求，且得到的陶粒的密实性优良，使陶粒对污泥中重金属的固化能力得到了显著的提高。

2.本发明的高性能陶粒采用淤泥、污泥和页岩为原料，能够大量的利用淤泥和污泥，使资源得到更有效的利用，减少了因淤泥和污泥的堆放等因素对环境的污染，使资源得到了综合的利用。

3.本发明的一种高性能陶粒的制备方法，具有工艺流程简单，投资费用低的特点，且利用该方法结合所用的原料，降低了生产能耗，烧制的产品性能优良。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。

以下实施例中所选用的淤泥为浙江省台州市椒江地区的淤泥和浙江省台州地区的页岩材料。

以下表1是实施例1-9用于制备高性能陶粒的各原料的重量百分比(％)：

表1：

实施例1

将页岩磨细成页岩粉，再按照上述表1实施例1中各原料的重量百分比选取淤泥、脱水污泥和页岩，然后放入到轮碾机中进行混合均化处理，混合均化处理时间为10分钟，使各物料混合均匀后，常温下放置堆放陈化5天，进行部分脱水，得到混合物料；

将上述得到的混合物料先经过挤压机挤出后，再进行造粒，形成料粒，先经过挤压机挤出后，再进行造粒，得到的料粒密实度更高，所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4分钟，经过二次造粒后的料粒的粒径为5～10mm；上述采用对辊机进行对辊造粒，并调整对辊机中的一对对辊筒的挤出孔径，使对辊机中每个对辊筒分布不同大小的挤出孔径，孔径φ为8～12mm；

将上述造粒后的料粒放入到双筒回转窑进行预热，预热的温度为300℃，预热时间为30分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1200℃，烧胀时间为15分钟，烧胀结束后将温度降至85℃进行冷却处理10分钟，即得到高性能陶粒成品。

实施例2

将页岩磨细成页岩粉，再按照上述表1实施例2中各原料的重量百分比选取淤泥、脱水污泥和页岩，然后放入到轮碾机中进行混合均化处理，混合均化处理时间为15分钟，使各物料混合均匀后，常温下放置堆放陈化7天，进行部分脱水，得到混合物料；

将上述得到的混合物料先经过挤压机挤出后，再进行造粒，形成料粒，先经过挤压机挤出后，再进行造粒，得到的料粒密实度更高，所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4分钟，经过二次造粒后的料粒的粒径为5～10mm；上述采用对辊机进行对辊造粒，并调整对辊机中的一对对辊筒的挤出孔径，使对辊机中的一个对辊筒的挤出孔径φ为8mm，另一个对辊筒的挤出孔径φ为12mm；

将上述造粒后的料粒放入到双筒回转窑进行预热，预热的温度为500℃，预热时间为30分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1075℃，烧胀时间为25分钟，烧胀结束后将温度降至85℃进行冷却处理10分钟，即得到高性能陶粒成品。

实施例3

将页岩磨细成页岩粉，再按照上述表1实施例3中各原料的重量百分比选取淤泥、脱水污泥和页岩，然后放入到轮碾机中进行混合均化处理，混合均化处理时间为15分钟，使各物料混合均匀后，常温下放置堆放陈化7天，进行部分脱水，得到混合物料；混合物料的含水率为18％～22％；

将上述得到的含水率为18％～22％的混合物料先经过挤压机挤出后，再进行造粒，形成料粒，先经过挤压机挤出后，再进行造粒，得到的料粒密实度更高，所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4分钟，经过二次造粒后的料粒的粒径为5～10mm；上述采用对辊机进行对辊造粒，并调整对辊机中的一对对辊筒的挤出孔径，使对辊机中的一个对辊筒的挤出孔径φ为8mm，另一个对辊筒的挤出孔径φ为12mm；

将上述造粒后的料粒放入到双筒回转窑进行预热，预热的温度为400℃，预热时间为10分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1100℃，烧胀时间为30分钟，烧胀结束后将温度降至85℃进行冷却处理15分钟，即得到高性能陶粒成品。

实施例4

将页岩磨细成页岩粉，再按照上述表1实施例4中各原料的重量百分比选取淤泥、脱水污泥和页岩，然后放入到轮碾机中进行混合均化处理，混合均化处理时间为15分钟，使各物料混合均匀后，常温下放置堆放陈化7天，进行部分脱水，得到混合物料；混合物料的含水率为18％；上述的脱水污泥是采用以下方法得到的：在污水处理厂产生的污泥中加入絮凝剂和页岩，搅拌混合均匀后，放入高效隔膜压滤机压滤脱水，所述的絮凝剂为PAC，以污水处理厂产生的污泥的用量为重量基准，PAC的用量为3％～5％，经过脱水处理后得到脱水污泥，脱水污泥的含水率为66％；

将上述得到的含水率为18％的混合物料先经过挤压机挤出后，再进行造粒，形成料粒，先经过挤压机挤出后，再进行造粒，得到的料粒密实度更高，所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4分钟，经过二次造粒后的料粒的粒径为5～10mm；上述采用对辊机进行对辊造粒，并调整对辊机中的一对对辊筒的挤出孔径，使对辊机中的一个对辊筒的挤出孔径φ为8mm，另一个对辊筒的挤出孔径φ为12mm；

将上述造粒后的料粒放入到双筒回转窑进行预热，预热的温度为400℃，预热时间为20分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1150℃，烧胀时间为10分钟，烧胀结束后将温度降至80℃进行冷却处理15分钟，即得到高性能陶粒成品。

实施例5

将页岩磨细成页岩粉，再按照上述表1实施例5中各原料的重量百分比选取淤泥、脱水污泥和页岩，然后放入到轮碾机中进行混合均化处理，混合均化处理时间为10分钟，使各物料混合均匀后，常温下放置陈化5天，进行部分脱水，得到混合物料；上述页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：65％；Al₂O₃：21％；Fe₂O₃：5.0％；CaO：0.5％；MgO：1.5％；烧失量：5.0％；其余为杂质。

将上述得到的混合物料先经过挤压机挤出后，再进行造粒，形成料粒，先经过挤压机挤出后，再进行造粒，得到的料粒密实度更高，所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4分钟，经过二次造粒后的料粒的粒径为6～8mm；上述采用对辊机进行对辊造粒，并调整对辊机中的一对对辊筒的挤出孔径，使对辊机中的一个对辊筒的挤出孔径φ为8mm，另一个对辊筒的挤出孔径φ为12mm；

将上述造粒后的料粒放入到双筒回转窑进行预热，预热的温度为300℃，预热时间为30分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1075℃，烧胀时间为25分钟，烧胀结束后将温度降至85℃进行冷却处理10分钟，即得到高性能陶粒成品。

实施例6

将页岩磨细成页岩粉，再按照上述表1实施例6中各原料的重量百分比选取淤泥、脱水污泥和页岩，然后放入到轮碾机中进行混合均化处理，混合均化处理时间为10分钟，使各物料混合均匀后，常温下放置陈化5天，进行部分脱水，得到混合物料；上述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：40％；Al₂O₃：18％；Fe₂O₃：4.0％；CaO：2.0％；MgO：4.0％；烧失量：27％；其余为杂质。

将上述得到的混合物料先经过挤压机挤出后，再进行造粒，形成料粒，先经过挤压机挤出后，再进行造粒，得到的料粒密实度更高，所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4分钟，经过二次造粒后的料粒的粒径为6～8mm；上述采用对辊机进行对辊造粒，并调整对辊机中的一对对辊筒的挤出孔径，使对辊机中的一个对辊筒的挤出孔径φ为8mm，另一个对辊筒的挤出孔径φ为12mm；

将上述造粒后的料粒放入到双筒回转窑进行预热，预热的温度为400℃，预热时间为20分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1150℃，烧胀时间为20分钟，烧胀结束后将温度降至85℃进行冷却处理10分钟，即得到高性能陶粒成品。

实施例7

将页岩磨细成页岩粉，再按照上述表1实施例7中各原料的重量百分比选取淤泥、脱水污泥和页岩，然后放入到轮碾机中进行混合均化处理，混合均化处理时间为10分钟，使各物料混合均匀后，常温下放置陈化5天，进行部分脱水，得到混合物料；上述淤泥的含水率为15％，上述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：70％；Al₂O₃：18％；Fe₂O₃：5.0％；CaO：0.1％；MgO：1.5％；烧失量：4.0％；其余为杂质。

上述的脱水污泥是采用以下方法得到的：在污水处理厂产生的污泥中加入絮凝剂和页岩，搅拌混合均匀后，放入高效隔膜压滤机压滤脱水，所述的絮凝剂为PAM，以污水处理厂产生的污泥的用量为重量基准，PAM用量为0.02％～0.05％，经过脱水处理后得到脱水污泥，脱水污泥的含水率为60％；上述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：45％；Al₂O₃：13％；Fe₂O₃：5.0％；CaO：2.0％；MgO：3.0％；烧失量：29％；其余为杂质。

将上述得到的混合物料先经过挤压机挤出后，再进行造粒，形成料粒，先经过挤压机挤出后，再进行造粒，得到的料粒密实度更高，所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4分钟，经过二次造粒后的料粒的粒径为5～10mm；上述采用对辊机进行对辊造粒，并调整对辊机中的一对对辊筒的挤出孔径，使对辊机中的一个对辊筒的挤出孔径φ为8mm，另一个对辊筒的挤出孔径φ为12mm；

将上述造粒后的料粒放入到双筒回转窑进行预热，预热的温度为400℃，预热时间为20分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1075℃，烧胀时间为30分钟，烧胀结束后将温度降至85℃进行冷却处理10分钟，即得到高性能陶粒成品。

实施例8

将页岩磨细成页岩粉，再按照上述表1实施例8中各原料的重量百分比选取淤泥、脱水污泥和页岩，然后放入到轮碾机中进行混合均化处理，混合均化处理时间为10分钟，使各物料混合均匀后，常温下放置陈化5天，进行部分脱水，得到混合物料；上述淤泥的含水率为14％，所述的淤泥的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：65％；Al₂O₃：15％；Fe₂O₃：4.0％；CaO：0.2％；MgO：2.0％；烧失量：7.0％；其余为杂质。上述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：66％；Al₂O₃：20％；Fe₂O₃：5.5％；CaO：0.3％；MgO：2.0％；烧失量：3.0％；其余为杂质；

上述的脱水污泥是采用以下方法得到的：在污水处理厂产生的污泥中加入絮凝剂和页岩，搅拌混合均匀后，放入高效隔膜压滤机压滤脱水，所述的絮凝剂为PAM和PAC两种组成，以污水处理厂产生的污泥的用量为重量基准，PAM的用量为0.02％，PAC的用量为4％，经过脱水处理后得到脱水污泥，脱水污泥的含水率为58％；上述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：30％；Al₂O₃：8.0％；Fe₂O₃：4.0％；CaO：2.5％；MgO：1.5％；烧失量：50％；其余为杂质。

将上述得到的混合物料先经过挤压机挤出后，再进行造粒，形成料粒，先经过挤压机挤出后，再进行造粒，得到的料粒密实度更高，所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4分钟，经过二次造粒后的料粒的粒径为6～8mm；上述采用对辊机进行对辊造粒，并调整对辊机中的一对对辊筒的挤出孔径，使对辊机中的一个对辊筒的挤出孔径φ为8mm，另一个对辊筒的挤出孔径φ为12mm；

将上述造粒后的料粒放入到双筒回转窑进行预热，预热的温度为450℃，预热时间为18分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1100℃，烧胀时间为15分钟，烧胀结束后将温度降至85℃进行冷却处理10分钟，即得到高性能陶粒成品。

实施例9

将页岩磨细成页岩粉，再按照上述表1实施例9中各原料的重量百分比选取淤泥、脱水污泥和页岩，然后放入到轮碾机中进行混合均化处理，混合均化处理时间为10分钟，使各物料混合均匀后，常温下放置陈化5天，进行部分脱水，得到混合物料；上述淤泥的含水率为12％；上述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：65％；Al₂O₃：21％；Fe₂O₃：5.3％；CaO：0.4％；MgO：1.8％；烧失量：3.5％；其余为杂质。上述的脱水污泥是采用以下方法得到的：在污水处理厂产生的污泥中加入絮凝剂和页岩，搅拌混合均匀后，放入高效隔膜压滤机压滤脱水，所述的絮凝剂由PAC和PAM组成，以污水处理厂产生的污泥的用量为重量基准，PAC的用量为5％，PAM的用量为0.05％，经过脱水处理后得到脱水污泥，脱水污泥的含水率为53％；上述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：40％；Al₂O₃：10％；Fe₂O₃：4.0％；CaO：2.5％；MgO：2.0％；烧失量：35％；其余为杂质。

将上述得到的混合物料先经过挤压机挤出后，再进行造粒，形成料粒，先经过挤压机挤出后，再进行造粒，得到的料粒密实度更高，所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4分钟，经过二次造粒后的料粒的粒径为6～8mm；上述采用对辊机进行对辊造粒，并调整对辊机中的一对对辊筒的挤出孔径，使对辊机中的一个对辊筒的挤出孔径φ为8mm，另一个对辊筒的挤出孔径φ为12mm；

将上述造粒后的料粒放入到双筒回转窑中进行预热，预热的温度为400℃，预热时间为20分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1075℃，烧胀时间为30分钟，烧胀结束后将温度降至85℃进行冷却处理10分钟，即得到高性能陶粒成品。

实施例10

本实施例的高性能陶粒的制备方法与实施例5中的方法一致，其区别在于所述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：68％；Al₂O₃：19％；Fe₂O₃：5.56％；CaO：0.3％；MgO：2.0％；烧失量：3.5％；其余为杂质。所述的预热温度为400℃，预热时间为20分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1100℃，烧胀时间为20分钟。

实施例11

本实施例的高性能陶粒的制备方法与实施例5中的方法一致，其区别在于所述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：67％；Al₂O₃：20％；Fe₂O₃：6.0％；CaO：0.1％；MgO：2.2％；烧失量：3.0％；其余为杂质。所述的预热温度为480℃，预热时间为15分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1150℃，烧胀时间为10分钟。

实施例12

本实施例的高性能陶粒的制备方法与实施例5中的方法一致，其区别在于所述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：67.3％；Al₂O₃：19.3％；Fe₂O₃：5.6％；CaO：0.3％；MgO：1.9％；烧失量：3.6％；其余为杂质。所述的预热温度为380℃，预热时间为20分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1170℃，烧胀时间为15分钟。

实施例13

本实施例的高性能陶粒的制备方法与实施例6中的方法一致，其区别在于其中所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比为SiO₂：43％；Al₂O₃：15％；Fe₂O₃：4.8％；CaO：2.2％；MgO：3.8％；烧失量：30％；其余为杂质。所述的脱水污泥的含水率为50％，所述的预热温度为300℃，预热时间为30分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1075℃，烧胀时间为30分钟。

实施例14

本实施例的高性能陶粒的制备方法与实施例6中的方法一致，其区别在于其中所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比为SiO₂：45％；Al₂O₃：8.0％；Fe₂O₃：6.0％；CaO：3.0％；MgO：1.5％；烧失量：35％；其余为杂质。所述的脱水污泥的含水率为55％，所述的预热温度为500℃，预热时间为10分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1100℃，烧胀时间为18分钟。

实施例15

本实施例的高性能陶粒的制备方法与实施例6中的方法一致，其区别在于其中所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比为SiO₂：40.5％；Al₂O₃：17％；Fe₂O₃：4.1％；CaO：2.4％；MgO：3.8％；烧失量：29％；其余为杂质。所述的脱水污泥的含水率为60％，所述的预热温度为420℃，预热时间为15分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1150℃，烧胀时间为20分钟。

实施例16

本实施例的高性能陶粒的制备方法与实施例7中的方法一致，其区别在于其中所述的淤泥的含水率为10％，所述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：67.3％；Al₂O₃：19.4％；Fe₂O₃：5.6％；CaO：0.3％；MgO：2.0％；烧失量：3.5％；其余为杂质；

所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比为SiO₂：40.5％；Al₂O₃：16.8％；Fe₂O₃：4.1％；CaO：2.3％；MgO：3.8％；烧失量：29％；其余为杂质。所述的脱水污泥的含水率为60％；

所述的预热温度为400℃，预热时间为10分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1150℃，烧胀时间为25分钟。

实施例17

本实施例的高性能陶粒的制备方法与实施例7中的方法一致，其区别在于其中所述的淤泥的含水率为12％，所述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：65％；Al₂O₃：21％；Fe₂O₃：6.0％；CaO：0.5％；MgO：2.2％；烧失量：3.0％；其余为杂质；

所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比为SiO₂：42％；Al₂O₃：18％；Fe₂O₃：6.0％；CaO：3.0％；MgO：2.5％；烧失量：26％；其余为杂质。所述的脱水污泥的含水率为55％；

所述的预热温度为450℃，预热时间为5分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1170℃，烧胀时间为20分钟。

实施例18

本实施例的高性能陶粒的制备方法与实施例8中的方法一致，其区别在于其中所述的淤泥的含水率为15％，所述的淤泥的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：65％；Al₂O₃：20％；Fe₂O₃：4.8％；CaO：0.3％；MgO：1.5％；烧失量：6.0％；其余为杂质；

所述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：67.3％；Al₂O₃：19.4％；Fe₂O₃：5.6％；CaO：0.3％；MgO：2.0％；烧失量：3.5％；其余为杂质；

所述的脱水污泥的含水率为50％；所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比为SiO₂：40％；Al₂O₃：16.8％；Fe₂O₃：4.2％；CaO：2.5％；MgO：3.8％；烧失量：29％；其余为杂质；

所述的预热温度为400℃，预热时间为20分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1150℃，烧胀时间为25分钟。

实施例19

本实施例的高性能陶粒的制备方法与实施例8中的方法一致，其区别在于其中所述的淤泥的含水率为15％，所述的淤泥的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：70％；Al₂O₃：15％；Fe₂O₃：3.0％；CaO：0.5％；MgO：2.5％；烧失量：5.0％；其余为杂质；

所述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：SiO₂：70％；Al₂O₃：19％；Fe₂O₃：6.0％；CaO：0.1％；MgO：1.5％；烧失量：3.0％；其余为杂质；

所述的脱水污泥的含水率为50％；所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比为SiO₂：35％；Al₂O₃：15％；Fe₂O₃：6.0％；CaO：2.0％；MgO：4.0％；烧失量：35％；其余为杂质；

所述的预热温度为400℃，预热时间为20分钟，预热后进行烧胀，烧胀温度为1150℃，烧胀时间为25分钟。

随机选取本发明的上述具体实施例中得到的高性能陶粒成品作为测试样品进行性能测试，具体参数性能见以下表2中的内容。

表2：

从上述表2中的性能参数可以看出，利用本发明的陶粒的原料烧制的陶粒在陶粒粒径、堆积密度、筒压强度和1h吸水率方面的性能完全能够达到高性能陶粒的要求，性能甚至更高，也完全能够达到其它种类的高性能陶粒的性能(如页岩陶粒、粉煤灰陶粒等)。

本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种高性能陶粒，其特征在于：该陶粒包括以下成份的重量百分数组成的原料制成：

淤泥：40％～60％；污泥：10％～20％；页岩：30％～40％；所述的污泥为脱水污泥。

2.根据权利要求1所述的一种高性能陶粒，其特征在于：所述的页岩的化学成份及其重量百分比如下：

SiO₂：65％～70％；          Al₂O₃：18％～21％；

Fe₂O₃：5.0％～6.0％；       CaO：0.1％～0.5％；

MgO：1.5％～2.2％；         烧失量：3.0％～5.0％；

其余为杂质。

3.根据权利要求1所述的一种高性能陶粒，其特征在于：所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比如下：

SiO₂：30％～45％；          Al₂O₃：8.0％～18％；

Fe₂O₃：4.0％～6.0％；       CaO：2.0％～3.0％；

MgO：1.5％～4.0％；         烧失量：25％～50％；

其余为杂质。

4.根据权利要求3所述的一种高性能陶粒，其特征在于：所述的脱水污泥的化学成份及其重量百分比如下：

SiO₂：40％～42％；            Al₂O₃：15％～17％；

Fe₂O₃：4.1％～4.8％；         CaO：2.2％～2.5％；

MgO：2.5％～3.8％；           烧失量：26％～30％；

其余为杂质。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种高性能陶粒，其特征在于：所述的淤泥的含水率为10％～15％；所述的脱水污泥的含水率为50％～66％。

6.一种高性能陶粒的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

a、混料：按照重量百分比为；淤泥为40％～60％；脱水污泥为10％～20％；页岩为30％～40％的原料比例进行配料后，进行均化、陈化处理，得到混合物料；

b、造粒：将上述步骤a得到的混合物料经过挤压机挤出，再进行造粒，形成料粒；

c、预热、烧胀：将上述得到的料粒进行预热，预热的温度为300℃～500℃，预热的时间为10～30分钟；预热后进行烧胀，烧胀温度为1075℃～1200℃，烧胀时间为5～30分钟，烧胀后冷却，得高性能陶粒成品。

7.根据权利要求6所述的一种高性能陶粒的制备方法，其特征在于：步骤a中所述的脱水污泥是采用以下方法得到的：在污水处理厂产生的污泥中加入絮凝剂和页岩，搅拌混合均匀后，再放入压滤机中进行脱水处理，得到陶粒制备用脱水污泥，所述的脱水污泥的含水率为50％～66％。

8.根据权利要求6或7所述的一种高性能陶粒的制备方法，其特征在于：上述步骤b中所述的造粒采用二次造粒，第一次采用对辊造粒2～5分钟，第二次采用造粒滚筒造粒4～5分钟，造粒后的料粒粒径为5～10mm。

9.根据权利要求6或7所述的一种高性能陶粒的制备方法，其特征在于：上述步骤c中所述的预热的温度为350℃～450℃，预热的时间为15～25分钟。

10.根据权利要求6或7所述的一种高性能陶粒的制备方法，其特征在于：上述步骤c中所述的烧胀温度为1150℃～1170℃，烧胀时间为10～20分钟。