CN102863202B - 一种掺配城市生活污泥生产烧结砖的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结砖的制备方法，将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥按照质量比57-59：10-12：14-16：15-17的比例在搅拌机中混合搅拌，其中粘土、页岩、煤矸石由箱式供料机控制混合量，城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机，然后城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机落入下道的污泥烧结砖水平螺旋输送机进行处理，搅拌时间2-3分钟，搅拌机的转速48r/min，搅拌后的混合物含水率18%-19%；再挤出成型，脱水至7%-8%；再经过烧结得到烧结砖成品。本发明的方法制备工艺简单，大大节省了成本，不需要二次脱水，制得的烧结砖力学性能好，保温效果好。

Description

一种掺配城市生活污泥生产烧结砖的制备方法

技术领域

本发明属于制砖技术领域，具体涉及一种掺配城市生活污泥生产烧结砖的制备方法。

背景技术

现在一般的污水处理厂每天污水处理后所产生的污泥约40立方米，每年产生的污泥约14600立方米，污泥所含的成分极其复杂，含水率约80%，含有机物，无机物，多种菌类。当前处置办法，主要是排放到垃圾场堆放，填埋。堆放高度按两米计算。每年堆放的污泥须占地7300平方米（约11亩）。不仅占用大量土地，而且污泥的恶臭，给空气造成严重的污染，长期堆放，雨水渗透，也会给地下水造成污染。面对污泥排放，给环境造成二次污染的问题，引起环保局的高度重视，把污泥处置，环境保护，综合利用变废为宝立为专题，进行研究探索，寻找新的处置方案。

现在掺配污泥生产烧结砖，具有以下缺点：

污泥需经二次脱水，目前污泥二次脱水有两种方法：1.自然脱水，污泥通过风吹太阳晒，使其脱水，降低含水率。这种脱水周期长，受自然条件影响大，要占用大量的场地，要盖防雨棚，要费人力物力进行翻倒。更重要的是污泥的恶臭，严重污染空气环境。2.机械脱水，污泥机械脱水，要增加许多机械设备，要消耗大量的热能和电能，同时也会污染环境，增加生产成本，不符合国家节能减排的政策。

现有的污泥掺配均是人工掺配，劳动强度大，掺配不均匀，影响掺配效果的问题，最主要的是在掺配过程中，要求污泥掺配要均匀，砖坯的成型水份主要靠污泥的掺配量来控制，污泥掺配量过少，砖坯成不了型。污泥掺配量过大，坯体强度低，坯体变形。所以根据砖坯的成型水分，严格控制污泥的掺配量。还要求污泥掺配量随时可以调整，因为粘土的自然含水率受自然条件影响很大，所以粘土的自然含水率波动范围较大，引起污泥的掺配量也要随时调整，以保证砖坯有一个合理的，稳定的成型水分。污泥是一种非固体，又非液体的物质，是一种黑色，有恶臭，黏糊状的物质。采用建材行业通用的胶带供料机、圆盘供料机、振动给料机等，均完不成污泥的掺配工作。

并且现有采用生活污泥制备的烧结砖，其产品的各项力学性能指标都比较低，不符合国家标准。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺配城市生活污泥生产烧结砖的制备方法，制备工艺简单，大大节省了成本，不需要二次脱水，制得的烧结砖力学性能好，保温效果好。

本发明所采用的技术方案是，一种掺配城市生活污泥生产烧结砖的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1

将粘土、页岩、煤矸石、进行预处理；

城市污泥运回后，直接送入污泥库；

步骤2

将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥按照质量比57-59：10-12：14-16：15-17的比例在搅拌机中混合搅拌，其中粘土、页岩、煤矸石由箱式供料机控制混合量，城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机处理，然后城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机落入下道的污泥烧结砖水平螺旋输送机进行处理，将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥同时送入搅拌机中搅拌，搅拌时间2-3分钟，搅拌机的转速48r/min，搅拌后的混合物含水率18%-19%；

步骤3

将搅拌好的混合物通过输送机输入真空挤出机挤出成型，得到砖坯；

步骤4

将步骤3得到的砖坯自然干燥，将砖坯水分脱至7%-8%；

步骤5

将脱水后的砖坯放入轮窑烧结，砖坯逐渐缓慢升温3小时至300℃度，将砖坯内残余水分排出；逐渐升温至600℃，为烧成恒温阶段作准备；烧成温度在950℃-980℃，恒温2小时；最后空冷直至常温，即得到烧结砖成品。

本发明的有益效果是，把污水厂拉回来的湿污泥，直接掺配到粘土、页岩、煤矸石中生产烧结砖。污泥不需要进行二次脱水。减少了生产工序，生产工艺简单，不需二次搬运，降低了生产成本。污泥进厂后，直接存入污泥库，由污泥烧结砖水平螺旋喂料机、污泥烧结砖垂直螺旋喂料机输送，解决了人工掺配劳动强度大，掺配不均匀，影响掺配效果的问题，将按一定量掺配到粘土中去，不会对环境造成二次污染。污泥中有机物的热能和污泥中的含水得到充分利用，据测定，每吨干污泥燃烧的热值相当0.24吨原煤，降低了煤耗和生产用水。降低了生产成本。不仅充分利用污泥中的热能，而且将污泥中的水份全部利用。污泥中的有机物燃烧，无机物存在烧结砖中，不会产生固体废料，在950℃-980℃的高温下焙烧，污泥中的各种菌类得到彻底消灭。制砖过程中能消耗大量城市生活污泥，在“循环经济”中能变废为宝物尽其用，对于节约型社会发展有着重要意义。制得的烧结砖具有较好的保温隔热性能，与现有的烧结砖相比，保温效果提高了30%左右，大幅降低了制冷、采暖成本，节约了建筑能耗。

附图说明

图1是本发明方法中污泥烧结砖垂直螺旋喂料机的结构示意图。

图2是本发明方法中污泥烧结砖水平螺旋输送机的结构示意图。

图中，1.污泥仓，2.垂直螺旋，3.蜗轮减速机，4.调速电机，5.皮带轮a，6.皮带轮b，7.传动皮带，8.电动机，9.连接器，10.减速机，11.水平螺旋，12.输泥管，13.污泥刀，14.污泥压缩段。

具体实施方式

本发明掺配城市生活污泥生产烧结砖的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1

先将粘土、页岩、煤矸石、进行预处理；

粘土预处理的过程是：由推土机来回推翻，粘土匀化，匀化后的粘土送入供土箱，供土箱将粘土连续均匀地送入圆筛，在圆筛中剔除杂质，再送入细碎对滚，进一步将粘土粉碎，粉碎后的粘土送入粘土库。

页岩预处理的过程是：由供料箱送入锤式粉碎机将页岩粉碎，页岩粉碎后的粒度要求小于3mm。粉碎后的页岩送入页岩库。

煤矸石预处理的过程是：送入锤式粉碎机将煤矸石粉碎，煤矸石粉碎后的粒度要小于3mm。粉碎后的煤矸石送入煤矸石库。

城市污泥运回后，直接送入污泥库，不需要预处理。

步骤2

将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥按照质量比57-59：10-12：14-16：15-17的比例在搅拌机中混合搅拌，其中粘土、页岩、煤矸石由箱式供料机控制混合量，城市污泥掺配量由污泥烧结砖垂直螺旋喂料机控制，城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机落入下道的污泥烧结砖水平螺旋输送机进行处理，在污泥烧结砖水平螺旋输送机出口处依次设置有污泥压缩段、污泥刀，城市污泥通过污泥压缩段被压缩，再通过污泥刀将城市污泥切成碎块，然后将上述四种原料同时送入搅拌机中搅拌，搅拌时间2-3分钟，搅拌机的转速48r/min，搅拌后的混合物含水率18%-19%。

其中，污泥烧结砖垂直螺旋喂料机的结构，如图1所示，包括污泥仓1以及在污泥仓1上设置的垂直螺旋2、传动***与调速电机4，调速电机4通过传动***与垂直螺旋2动力连接。调速电机4上设置有皮带轮a5。传动***包括蜗轮减速机3和传动皮带7，蜗轮减速机3上设置有皮带轮b6，皮带轮b6通过传动皮带7与调速电机4的皮带轮a5动力连接，蜗轮减速机3与垂直螺旋2机械连接，垂直螺旋2设置在污泥仓1内。

将城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机处理的具体过程是，调速电机4运行时，其上设置的皮带轮a5随之转动，皮带轮a5与皮带轮b6通过传动皮带7连接，带动涡轮减速机3转动，从而带动垂直螺旋2转动，垂直螺旋2转动时，污泥仓1内的城市污泥随着垂直螺旋2的转动被挤出，调节调速电机4的转速，即可控制垂直螺旋2的转动速度，从而控制济出的污泥量，城市污泥落入下道的污泥烧结砖水平螺旋输送机。

污泥烧结砖水平螺旋输送机的结构，如图2所示，包括依次设置的动力传输***、水平螺旋11、输泥管12、污泥压缩段14和污泥刀13，水平螺旋11的螺旋部分以及污泥压缩段14、污泥刀13设置在输泥管12内，污泥压缩段14设置在输泥管12末端，污泥刀13与水平螺旋11固定连接且设置在污泥压缩段14出口处，动力传输***包括电动机8、连接器9和减速机10，电动机8通过连接器9与减速机10动力连接，减速机10与水平螺旋11动力连接，水平螺旋11设置在输泥管12内。

污泥烧结砖水平螺旋输送机的处理城市污泥的具体过程是，电动机8运行时，通过连接器9带动减速机10，减速机10带动水平螺旋11转动将输泥管12内的污泥送至污泥压缩段14并挤出，污泥压缩段14外设置的污泥刀13与水平螺旋11固定连接，污泥刀13将挤出的污泥均匀切块，从而控制了污泥的体积大小，保证了产品质量；提高了生产效率。

在步骤2当中，搅拌机是连续双轴搅拌机，连续供料，连续出料。城市污泥掺配量的大小，由调速电机4来完成。污泥烧结砖垂直螺旋喂料机旋转的快，污泥的挤出量大；旋转的慢，污泥的挤出量小，控制城市污泥按比例加入，使得城市污泥的含水量有变化时调整城市污泥加入量。

按比例加入页岩，加入页岩可以增加粘土塑性，提高烧成温度，提高产品质量。煤矸石加入量按热值计算，煤矸石的平均热值6200kj／kg，每块标砖加入热值2900kj。采用污泥烧结砖垂直螺旋喂料机可以随时调整城市污泥的掺配量，并且城市污泥掺配均匀，污泥进入搅拌机的块径很小，搅拌机将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥搅拌的均匀度大幅提高，保证了砖坯的成型质量。

步骤3

将搅拌好的混合物通过输送机输入真空挤出机挤出成型，得到砖坯。

步骤4

将步骤3得到的砖坯自然干燥，将砖坯水分脱至7%-8%。

步骤5

将脱水后的砖坯放入轮窑烧结，烧结的具体过程分为五个阶段：

阶段1：砖坯排除残余水分阶段

砖坯逐渐缓慢升温3小时至300℃度，将砖坯内残余水分排出。

在这一阶段中主要是排出砖坯中残存的自由水分和大气吸附水份。再排出砖坯中水分时，会留下气孔，使其具有透气性，有利于下一阶段反应的进行。在烧成过程中，要防止升温过快。因为水分急剧汽化，会造成开裂，所以在水分排除阶段应缓慢升温，

阶段2：分解氧化阶段

砖坯逐渐升温至600℃，为烧成恒温阶段作准备。

这一阶段水分继续挥发，砖块质量将减轻，气孔率增加，其硬度与机械强度也相应增加。

阶段3：烧成恒温阶段

烧成温度在950℃-980℃，恒温2小时。

在这一阶段，砖坯坯体中的各种物理、化学反应完成，坯体强度增加。为了使物理化学反应趋于完全、稳定、充分，所以需要恒温一段时间。

阶段4：冷却阶段

在高温烧成后使烧成的产品空冷直至常温，即得到烧结砖成品。

为了保证产品质量，冷却要缓慢，不能急聚冷却。

在本发明当中，加入的生活污泥本身是一种黏糊状物料，有一定的润滑作用，加污泥后生产出的砖坯表面较以前光滑。本发明当中由于在挤出成型过程中必须保证成型水份在18%-19%，成型水份过高或过低，都会影响成型质量。这就要求根据粘土量的大小和粘土自然含水率的大小，随时通过垂直螺旋输送喂料机来调整城市污泥的掺配量。污泥烧结砖垂直螺旋喂料机，可以对污泥参配量进行实时调整，通过对调速电机转速的调节来控制垂直螺旋的转速，从而控制污泥的输出量，解决了现有生产过程中污泥参配量控制困难造成的次品率高、生产成本高、生产效率低的问题。污泥烧结砖水平螺旋输送机，通过污泥刀将压缩好的污泥均匀切块，从而控制了污泥的体积大小，解决了现有生产过程中污泥体积过大，导致污泥难以与其它物料充分均匀混合，影响产品质量的问题。

本发明与现有技术相比，最大的创新在于：

（1）污泥不需第二次脱水，直接掺到粘土、页岩、煤矸石中生产烧结砖。

（2）污泥烧结砖垂直螺旋喂料机，解决了污泥这种特殊材料的定量输送问题，定量准确，调整灵活是污泥掺配的关键设备。

（3）将大块污泥，在水平螺旋输送机出口处通过压缩，削刀，将污泥切成碎块，保证搅拌机搅拌均匀，保证砖坯的成型质量，这是掺配污泥成功的必要步骤。

本发明的城市污泥制砖技术是一种直接将城市湿污泥掺配石粘土、页岩、煤矸石中进行搅拌，挤出成型的烧结砖技术，该法应用可以有效利用污泥中潜在热值，节约污泥处理成本及制砖成本。

实施例1

将粘土、页岩、煤矸石、进行预处理；城市污泥运回后，直接送入污泥库；将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥按照质量比57：12：14：17的比例在搅拌机中混合搅拌，其中粘土、页岩、煤矸石由箱式供料机控制混合量，城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机控制掺配量，然后城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机落入下道的污泥烧结砖水平螺旋输送机进行输送处理，将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥同时送入搅拌机中搅拌，搅拌时间2分钟，搅拌机的转速48r/min，搅拌后的混合物含水率18%-19%；将搅拌好的混合物通过输送机输入真空挤出机挤出成型，得到砖坯；将步骤3得到的砖坯自然干燥，将砖坯水分脱至7%-8%；将脱水后的砖坯放入轮窑烧结，砖坯逐渐缓慢升温3小时至300℃度，将砖坯内残余水分排出；逐渐升温至600℃，为烧成恒温阶段作准备；烧成温度在950℃，恒温2小时；最后空冷直至常温，即得到烧结砖成品。

实施例2

将粘土、页岩、煤矸石、进行预处理；城市污泥运回后，直接送入污泥库；将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥按照质量比59：10：16：15的比例在搅拌机中混合搅拌，其中粘土、页岩、煤矸石由箱式供料机控制混合量，城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机处理，然后城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机落入下道的污泥烧结砖水平螺旋输送机进行处理，将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥同时送入搅拌机中搅拌，搅拌时间3分钟，搅拌机的转速48r/min，搅拌后的混合物含水率18%-19%；将搅拌好的混合物通过输送机输入真空挤出机挤出成型，得到砖坯；将步骤3得到的砖坯自然干燥，将砖坯水分脱至7%-8%；将脱水后的砖坯放入轮窑烧结，砖坯逐渐缓慢升温3小时至300℃度，将砖坯内残余水分排出；逐渐升温至600℃，为烧成恒温阶段作准备；烧成温度在980℃，恒温2小时；最后空冷直至常温，即得到烧结砖成品。

实施例3

将粘土、页岩、煤矸石、进行预处理；城市污泥运回后，直接送入污泥库；将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥按照质量比58：11：15：16的比例在搅拌机中混合搅拌，其中粘土、页岩、煤矸石由箱式供料机控制混合量，城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机处理，然后城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机落入下道的污泥烧结砖水平螺旋输送机进行处理，将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥同时送入搅拌机中搅拌，搅拌时间2.5分钟，搅拌机的转速48r/min，搅拌后的混合物含水率18%-19%；将搅拌好的混合物通过输送机输入真空挤出机挤出成型，得到砖坯；将步骤3得到的砖坯自然干燥，将砖坯水分脱至7%-8%；将脱水后的砖坯放入轮窑烧结，砖坯逐渐缓慢升温3小时至300℃度，将砖坯内残余水分排出；逐渐升温至600℃，为烧成恒温阶段作准备；烧成温度在960℃，恒温2小时；最后空冷直至常温，即得到烧结砖成品。

通过本发明方法制得的烧结砖，表面光滑，色泽一致，几何尺寸准确，无裂纹。标砖的强度等级达MV15，多孔砖的强度等级达MV10，空心砖的强度等级达MV2.5，均达到国家优等品标准。

Claims (4)

1.一种掺配城市生活污泥生产烧结砖的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1

将粘土、页岩、煤矸石、进行预处理；

城市污泥运回后，直接送入污泥库；

步骤2

将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥按照质量比57-59：10-12：14-16：15-17的比例在搅拌机中混合搅拌，其中粘土、页岩、煤矸石由箱式供料机控制混合量，城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机处理，然后城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机落入下道的污泥烧结砖水平螺旋输送机进行处理，将粘土、页岩、煤矸石、城市污泥同时送入搅拌机中搅拌，搅拌时间2-3分钟，搅拌机的转速48r/min，搅拌后的混合物含水率18%-19%；

步骤3

将搅拌好的混合物通过输送机输入真空挤出机挤出成型，得到砖坯；

步骤4

将步骤3得到的砖坯自然干燥，将砖坯水分脱至7%-8%；

步骤5

将脱水后的砖坯放入轮窑烧结，砖坯逐渐缓慢升温3小时至300℃度，将砖坯内残余水分排出；逐渐升温至600℃，为烧成恒温阶段作准备；烧成温度在950℃-980℃，恒温2小时；最后空冷直至常温，即得到烧结砖成品；

其中，所述污泥烧结砖垂直螺旋喂料机，包括污泥仓（1）以及在污泥仓（1）上设置的垂直螺旋（2）、传动***与调速电机（4），所述调速电机（4）通过传动***与垂直螺旋（2）动力连接，调速电机（4）上设置有皮带轮a（5），所述传动***包括蜗轮减速机（3）和传动皮带（7），所述蜗轮减速机（3）上设置有皮带轮b（6），皮带轮b（6）通过传动皮带（7）与调速电机（4）的皮带轮a（5）动力连接，所述蜗轮减速机（3）与垂直螺旋（2）机械连接，垂直螺旋（2）设置在污泥仓（1）；城市污泥通过污泥烧结砖垂直螺旋喂料机处理的具体过程是，调速电机（4）运行，皮带轮a（5）转动带动涡轮减速机（3）转动，带动垂直螺旋（2）转动，垂直螺旋（2）转动时，污泥仓（1）内的城市污泥随着垂直螺旋（2）的转动被挤出，从而城市污泥落入下道的污泥烧结砖水平螺旋输送机；

所述污泥烧结砖水平螺旋输送机，包括依次设置的动力传输***、水平螺旋（11）、输泥管（12）、污泥压缩段（14）和污泥刀（13），所述水平螺旋（11）的螺旋部分以及污泥压缩段（14）、污泥刀（13）设置在输泥管（12）内，污泥压缩段（14）设置在输泥管（12）末端，污泥刀（13）与水平螺旋（11）固定连接且设置在污泥压缩段（14）出口处，所述动力传输***包括电动机（8）、连接器（9）和减速机（10），电动机（8）通过连接器（9）与减速机（10）动力连接，所述减速机（10）与水平螺旋（11）动力连接，所述水平螺旋（11）设置在输泥管（12）内；污泥烧结砖水平螺旋输送机的处理城市污泥的具体过程是，电动机（8）运行，通过连接器（9）带动减速机（10），减速机（10）带动水平螺旋（11）转动将输泥管（12）内的污泥送至污泥压缩段（14）并挤出，污泥刀（13）将挤出的污泥均匀切块。

2.根据权利要求1所述的掺配城市生活污泥生产烧结砖的制备方法，其特征在于，所述粘土预处理的具体过程是：由推土机来回推翻，粘土匀化，匀化后的粘土送入供土箱，供土箱将粘土连续均匀地送入圆筛，在圆筛中剔除杂质，再送入细碎对滚，进一步将粘土粉碎，粉碎后的粘土送入粘土库。

3.根据权利要求1所述的掺配城市生活污泥生产烧结砖的制备方法，其特征在于，所述页岩预处理的具体过程是：由供料箱将页岩送入锤式粉碎机将页岩粉碎，页岩粉碎后的粒度小于3mm，粉碎后的页岩送入页岩库。

4.根据权利要求1所述的掺配城市生活污泥生产烧结砖的制备方法，其特征在于，所述煤矸石预处理的具体过程是：送入锤式粉碎机将煤矸石粉碎，煤矸石粉碎后的粒度小于3mm，粉碎后的煤矸石送入煤矸石库。

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