CN105906319A - 一种使用河道淤泥制备陶粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用河道淤泥制备陶粒的方法，所述方法包括如下步骤：S1、使用河道淤泥疏浚装置收集淤泥；S2、将淤泥与辅料进行混合，得到混料；S3、将混料进行造粒成型，得到料球I；S4、将料球I进行梯度预热，得到料球II；S5、将料球II进行焙烧，得到料球III；S6、将料球III进行冷却，从而得到所述陶粒。所述方法通过特定的淤泥疏浚装置、操作步骤和/或参数等的综合使用，从而可以得到具有良好性能的陶粒，在环境治理和固体废弃物再利用等方面具有良好的应用前景和工业化生产潜力。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶粒的制备方法，更具体而言，本发明涉及一种使用河道淤泥制备陶粒的方法，属于环境治理及污染物再利用技术领域。
背景技术
在河道治理过程中，人们更多地只重视清淤、驳岸、绿化和截污等面上工程，却往往忽略和忽视了河道淤泥(即底泥)的修复和/或再利用。
在水体污染的形成过程中，污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶于冲刷进入水体，最后沉降到淤泥中并逐渐富集，使淤泥受到严重污染，最后淤泥汇集了大量的污染物，例如其中往往富集氮、磷、钾等营养元素以及多种重金属和难降解有机物，这些物质非常容易释放出来进入水体中，从而严重影响上覆水体的水质，形成污染。
而在我国，水运河道众多，江河湖泊密集，由此在这些水体之下形成了大量的淤泥。而对于河道的清理，往往将清理出的淤泥临时堆放，或者进行掩埋，这一方面未能根本解决问题，反而造成了二次污染。另一个方面，对于淤泥未能进行合理利用，无法实现固体废弃物的循环利用。
因此，如何对河道淤泥进行合理的开发、利用，是目前环境保护领域中的亟待解决的问题和课题，这是目前该领域中的研究热点和重点之一。
陶粒，由于具有多种优异性质如密度低、强度高、孔隙率高等，从而有着越来越广泛的应用，可广泛应用于石油化工、建筑、耐火材料、土壤改良、园林、肥料等诸多领域，并可以预见随着对其性能的进一步深入研究，其应用范围仍将继续扩大。
正是基于如此的考虑，人们对使用淤泥来制备陶粒的方法进行了大量的深入研究，并取得了诸多成果，例如：
CN1149038A公开了一种淤泥陶粒及其生产方法，所述方法以河、湖、塘、池、沟、渠、水库、港湾等处的淤泥为主料，经脱水→烘干→辅加纯碱等添加剂、废矿物油油渣、煤矸石粉混合→粉碎→搅拌→造粒→焙烧→筛分即可制得成品，所得到的淤泥陶粒各项性能指标均达到或超过粘土陶粒国家 标准GB2839-81，具有良好的社会效益、经济效益和环保效益。
CN1850713A公开了一种陶粒及其制备方法，其由淤泥和焦炭原料制备而成，各原料所占质量百分比为：淤泥60-98、焦炭2-40、粉煤灰0-25、铝矾土0-25，各原料所占质量百分比之和为100％，所述制备方法为：原料的预处理，原料的选取，成型，干燥、预烧、焙烧，得产品。制备出的超轻淤泥陶粒内部具有大量蜂窝状的气孔、强度较高、吸水率高，该方法能够将淤泥资源化，并解决了二次污染问题。
CN101148349A公开了一种淤泥陶粒生产的预烘干工艺包括如下步骤：1)准备回转钢笼：回转钢笼由旋转架(1)、钢笼(2)、旋转驱动机构构成；2)将回转钢笼置于陶粒煅烧回转窑的尾部，将回转窑通风所产生的热尾气由钢笼(2)低端口导入钢笼(2)的空腔通道中；启动回转钢笼的旋转驱动机，旋转驱动机驱动旋转架(1)旋转，带动钢笼(2)旋转；待预烘干的陶粒生料球从钢笼(2)的高端口进入钢笼(2)的空腔通道中，陶粒生料球在钢笼(2)的空腔通道内翻转时与由钢笼(2)低端口导入的热尾气充分接触，从而迅速烘干水分；烘干后的陶粒生料球从钢笼(2)低端口排出。
CN101343172A公开了一种以海底淤泥为原料的轻质陶粒及其制备方法，所述方法包括：将海底淤泥和碳酸钙粉料混合在一起，搅拌均匀，得海底淤泥和碳酸钙粉料混合物；采用挤粒机将海底淤泥和碳酸钙粉料混合物造粒，将混合物粒料放进回转窑在250-290℃下焙烧120-180分钟，再转入回转窑小窑，在400-800℃下焙烧60-120分钟，最后将粒料转入回转窑大窑，在900-1250℃下焙烧膨化70-120分钟，冷却后即得产物，其内部呈蜂窝状中骨架结构，表层是红色釉质，具有高强、抗震等优点。
CN101585714A公开了一种完全利用生物污泥和淤泥制作陶粒的方法，该方法包括以下步骤：a、混料：将生物污泥和淤泥部分脱水后，按比例放入搅拌机中进行充分混料，混料时间为5-20分钟；b、造粒：将上述混料后的生物污泥和淤泥进行破碎，破碎时间为1-5分钟，破碎后进行造粒，造粒时间5-20分钟，造粒后颗粒料的粒径为1-20mm；c、烧胀：将上述造粒后颗粒料放入回转窑中进行预热，预热温度为200-500℃，预热时间为10-30分钟；预热后进行烧胀，烧胀温度为1000-1300℃，烧胀时间5-20分钟；烧胀后在温度为50-200℃左右的条件下冷却1-30分钟后得到陶粒成品。
CN101624293A公开了一种利用淤泥和城市垃圾制作陶粒的方法，该方法为按重量份取含水量为50-70％的淤泥或污泥40-60份、城市垃圾15-25份、 页岩90-110份；先将页岩、城市垃圾粉碎后与淤泥混合搅拌，然后制作成球粒状的原料，将球粒状的原料在380-420℃的温度下进行10-30分钟的烘干膨化后，再将其在1050-1150℃的温度下烧制5-10分钟后出炉，然后通过自然冷却后即可制得陶粒成品。所述方法不仅具有生产成本低、工艺简单、不需要粘土作为原料的优点，而且还具有变废为宝、减少环境污染的优点。
CN101613219A公开了一种利用淤泥和牛粪制作陶粒的方法，该方法按重量份取含水量为50-70％的淤泥或污泥40-60份、含水量为50-70％牛粪15-25份、页岩90-110份；将页岩先粉碎后再与淤泥和牛粪混合搅拌得混合料，然后将混合料制作成球粒状的原料，将球粒状的原料经380-420℃的温度下进行10-30分钟的烘干膨化处理后，再将其在1050-1150℃的温度下烧制5-10分钟后出炉，然后通过自然冷却后即可制得陶粒成品。所述方法不仅具有生产成本低、工艺简单、不需要粘土作为原料的优点，而且还具有变废为宝、减少环境污染的优点。
CN101898899A公开了一种污水处理淤泥生产膨胀陶粒的配方及生产工艺，所述配方是：助熔料1.5-2.5，成陶料5-15，工业标准煤5-10含水量按重量在45-55％干化淤泥7-9；所述生产工艺是：将助熔料，成陶料，工业标准煤和干化淤泥均匀混合配料→研磨粉碎和二次均匀搅拌→造粒→烘干→在1050-1250摄氏度烧结窑内使其自燃烧结→陶粒冷却→陶粒分选，包装出成品。所述方法将污水处理淤泥作为生产膨胀陶粒的主要原料，淤泥消耗量大，大大降低膨胀陶粒的生产成本，膨胀陶粒的生产上艺简单，无需特殊设备，在现有生产设备上进行技术改造即可以实现，为污水处理中产生的淤泥处理开辟一条新的途径。
CN102381868A公开了一种利用滩涂淤泥快速制备陶粒的方法。包括：将滩涂淤泥送至固化反应器中，加入固化剂A组分搅拌进行初级固化；再加入固化剂B组分搅拌进行深度固化，形成初级料；将初级料转入成球盘造粒后于室温干燥，再预热后送入焙烧窑烧制；焙烧后的陶粒冷却经分粒后得到成品。由本发明制陶粒法获得的陶粒具有轻质高强、保温隔热、抗震防火、防潮、吸声降噪等多种功能，尺寸规范，容易级配，耐压性能和其它各项指标符合国家标准。还同时提高滩涂淤泥资源化利用率，实现滩涂淤泥资源化利用的同时，也减少了陶粒工业对天然土材原料的需求。
如上所述，现有技术中存在着多种使用淤泥来制备陶粒的方法，但这些方法仍存在一定的缺陷，例如未对淤泥进行适当处理而使得淤泥中含有多种 影响最终产品性能的杂质；淤泥的疏浚和收集方法仍为最原始的挖掘方式，对于水体造成了更为严重的污染，为后续水体的治理带来了更大的难度，耗费更为巨大等等。
因此，如何实现淤泥的清洁疏浚、后续制备具有优良性能的陶粒，仍存在继续研究的必要，这也正是本发明得以完成的动力所在和基础所倚。
发明内容
针对如上所述缺陷和实际需求，本发明人经过大量的深入研究，在付出了充分的创造性劳动后，开发了使用河道淤泥制备陶粒的方法，从而完成了本发明。
具体而言，本发明涉及一种使用河道淤泥制备陶粒的方法，所述方法包括如下步骤：
S1、使用河道淤泥疏浚装置收集淤泥；
S2、将淤泥与辅料进行混合，得到混料；
S3、将混料进行造粒成型，得到料球I；
S4、将料球I进行梯度预热，得到料球II；
S5、将料球II进行焙烧，得到料球III；
S6、将料球III进行冷却，从而得到所述陶粒。
在本发明的所述方法中，为了避免河道疏浚过程以及收集淤泥过程中对水体造成二次污染、提高疏浚和收集效率、去除杂质、便于操作、只收集对于水体和环境有严重污染的淤泥而非砂石等诸多考虑，本发明人对步骤S1中的河道淤泥疏浚装置进行了深入研究，从而提供了一种新型的河道淤泥疏浚装置，所述河道淤泥疏浚装置包括下端敞口的罩体，所述罩体上转动安装有搅拌轴，所述搅拌轴一端伸入所述罩体内，所述搅拌轴上具有沿轴向延伸且贯穿所述搅拌轴两端的物料通道，位于所述罩体内的所述搅拌轴上安装有若干搅拌叶片，伸出所述罩体的所述搅拌轴通过接箍连接下潜管，最顶端的所述下潜管通过吸污泵连接分离箱，所述分离箱包括箱体，所述箱体内设有若干平行设置的塑料管，所述塑料管贯穿所述箱体，所述塑料管内插装有磁棒，所述箱体的一端设有连接所述吸污泵的物料进口，所述箱体的底部在两端分别设有重金属淤泥出口和砂石出口，所述重金属淤泥出口的上面倾斜设置有筛网，所述筛网的下端位于所述重金属淤泥出口和砂石出口之间。
针对所述河道淤泥疏浚装置，作为一种改进，所述淤泥出口连接第一截止阀，所述砂石出口连接第二截止阀。
针对所述河道淤泥疏浚装置，作为一种改进，环绕所述罩体的下端敞口设有一隔离环，所述隔离环位于所述罩体的外周，所述隔离环内设有深度定位仪。
针对所述河道淤泥疏浚装置，作为进一步的改进，所述搅拌轴上设有若干径向延伸的通孔。
针对所述河道淤泥疏浚装置，作为一种改进，所述吸污泵通过三通连接最顶端的所述下潜管，所述三通的两个出口分别连接一个所述分离箱，每个所述分离箱与所述三通之间均设有第三截止阀。
由于采用了所述河道淤泥疏浚装置，可以取得多种有益效果，例如：
(1)由于设计了含有搅拌轴的罩体，罩体下潜的合适深度，将罩体内部区域完全罩住，形成一个封闭区域，避免了清理淤泥过程中对河水的二次污染，搅拌轴开始搅拌，将罩体内的淤泥及砂石搅拌起来，吸污泵产生负压，通过搅拌轴上的物料通道将罩体内的物料输送至分离箱内，在磁棒作用下，淤泥中的一些铁制品(尤其是内地河道中经常含量大量的废弃铁制品等)等被吸附在塑料管表面，而块状砂石则通过砂石出口直接再排放至河道内，淤泥则通过淤泥出口排入河道内；从而对施工区域内的物质进行有效分选，只清理施工区域内含有重金属的底泥，不含重金属的块状砂石则排放至河底并继续留存在河底原位净化水质。
(2)由于隔离环内设有深度定位仪，深度定位仪与控制***相连，可以定位罩体下潜深度，给操作人员数据反馈，便于操作人员施工，同时，隔离环可以将检测区域与搅拌区域分离，提高了检测精度。
(3)由于搅拌轴上设有若干径向延伸的通孔，可以将搅拌轴周围的物料吸入物料通道，避免了搅拌轴端部被堵塞而影响本发明的正常使用。
(4)由于在箱体的底部两端分别设置有重金属淤泥出口和砂石出口，且在重金属淤泥出口上部倾斜设置有筛网，从而淤泥可以通过筛网从重金属淤泥出口排出；而块状的砂石无法穿过筛网，只能从另一端的砂石出口排出，从而实现了淤泥和砂石的完全分离。
在本发明的所述方法中，在所述步骤S1中，使用所述河道淤泥疏浚装置收集淤泥，然后将淤泥自然蒸发，使其中的水分质量含量为20-30％，例如可为20％、25％或30％。
在本发明的所述方法中，在所述步骤S2中，所述淤泥可为任何河道经过步骤S1中的疏浚装置收集和处理后的淤泥，其干燥完全后的组成例如可 具体如下：
在本发明的所述方法中，在所述步骤S2中，所述辅料为磷灰石、膨润土、羟丙基甲基纤维素、粉煤灰、硅藻土和铝矾土的混合物。
其中，以100质量份干燥完全的所述淤泥计，所述辅料中的各个组分的质量用量为：
其中，磷灰石的质量份为3-5份，例如可为3份、4份或5份。
其中，膨润土的质量份为1.5-4份，例如可为1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份或4份。
其中，助剂的质量份为2.5-4份，例如可为2.5份、3份、3.5份或4份。
所述助剂为羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤维素中的任意一种，最优选为羟丙基甲基纤维素。
其中，粉煤灰的质量份为8-12份，例如可为8份、9份、10份、11份或12份。
其中，硅藻土的质量份为5-7份，例如可为5份、6份或7份。
其中，铝矾土的质量份为4-6份，例如可为4份、5份或6份。
在本发明的所述方法中，在所述步骤S3中，所述造粒成型包括如下步骤：
A1：将步骤S2的混料与水以1:1-2的质量比进行混合，然后进行球磨，球磨时间为6-8小时，万孔筛余为0.5-0.8％，得到浆液；
A2：将浆液在80-100℃下干燥，直至其中的水分质量含量为4-6％，并将得到的干燥物料在此进行研磨，并过100目筛，得到粉料；
A3：将所述粉料进行造粒成型，得到粒径为1-2mm的料球I。
其中，在步骤A1中，混料与水的质量比为1:1-2，例如可为1:1、1:1.5 或1:2。
其中，在步骤A1中，球磨时间为6-8小时，例如可为6小时、7小时或8小时。
其中，在步骤A1中，球磨后的万孔筛余为0.5-0.8％，例如可为0.5％、0.6％、0.7％或0.8％。
其中，在步骤A2中，将浆液在80-100℃，如80℃、90℃或100℃下干燥，直至其中的水分质量含量为4-6％，例如为4％、5％或6％。
其中，在步骤A3中，造粒成型是本领域中的常规技术手段，本领域技术人员可进行合适的选择与确定，在此不再进行详细描述。
在本发明的所述方法中，所述步骤S4包括如下步骤：
B1：将料球I由室温开始，先以5℃/分钟的升温速率升至80℃，在该温度下保温10-20分钟；
B2：再以2℃/分钟的升温速率升至160-180℃，并在该温度下保温30-40分钟，从而得到所述料球II。
其中，在步骤B1中，在80℃下保温10-20分钟，例如10分钟、15分钟或20分钟。
其中，在步骤B2中，在实施完步骤B1后，再以2℃/分钟的升温速率升至160-180℃，例如160℃、170℃或180℃，并在该温度下保温30-40分钟，例如30分钟、35分钟或40分钟。
在本发明的所述方法中，所述步骤S5具体如下：将料球II先在300-340℃下焙烧30-40分钟，然后以20℃/分钟的升温速率升至500℃，并在该温度下保温焙烧10-15分钟；再以10℃/分钟的升温速率升至600℃，并在该温度下保温焙烧40-45分钟，从而得到料球III。
在本发明的所述方法中，所述步骤S6具体如下：将步骤S5得到的料球III自然冷却至室温，从而得到所述陶粒。
如上所述，本发明提供了一种使用淤泥制备陶粒的方法，所述方法通过特定的淤泥疏浚装置、操作步骤和/或参数等的综合使用，从而可以得到具有良好性能的陶粒，在环境治理和固体废弃物再利用等方面具有良好的应用前景和工业化生产潜力。
附图说明
图1是本发明步骤S1中所述河道疏浚装置的结构示意图；
其中，在图1中，各个数字标号分别指代如下的具体含义、元件和/或部 件。
图中：1、罩体，2、搅拌轴，3、物料通道，4、搅拌叶片，5、通孔，6、下潜管，7、接箍，8、三通，9、吸污泵，10、箱体，11、物料进口，12、砂石出口，13、淤泥出口，14、第一截止阀，15、塑料管，16、磁棒，17、第三截止阀，18、隔离环，19、深度定位仪，20、筛网，21、第二截止阀。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
河道疏浚装置
如图1所示，本发明步骤S1中使用了一种河道淤泥疏浚装置，所述河道淤泥疏浚装置主要包括下端敞口的罩体1，罩体1上转动安装有搅拌轴2，搅拌轴2竖向设置，搅拌轴2一端伸入罩体1内，搅拌轴2上具有沿轴向延伸且贯穿搅拌轴2两端的物料通道3，位于罩体1内的搅拌轴2上安装有若干搅拌叶片4，最下端的搅拌叶片4与罩体1的下端面齐平或者略高于罩体1的下端面，伸出罩体1的搅拌轴2通过接箍7连接下潜管6，下潜管6与搅拌轴2通常采用螺纹连接，根据需要下潜的深度，使用相应数量的下潜管6，最顶端的下潜管6通过吸污泵9连接分离箱，分离箱包括箱体10，箱体10内设有若干平行设置的塑料管15，塑料管15贯穿箱体10，塑料管15内插装有磁棒16，箱体10的一端设有连接吸污泵9的物料进口11，箱体10的底部在两端分别设有重金属淤泥出口13和砂石出口12，所述重金属淤泥出口13的上面倾斜设置有筛网20，所述筛网20的下端位于所述重金属淤泥出口13和砂石12出口之间，所述淤泥出口13连接第一截止阀14，所述砂石出口12连接第二截止阀21。
使用时，罩体1下潜至合适深度，将罩体1内部区域完全罩住，形成一个封闭区域，从而避免了清理淤泥过程中对河水的二次污染；随后，搅拌轴2开始搅拌，将罩体1内的淤泥及砂石搅拌起来，吸污泵9产生负压，通过搅拌轴2上的物料通道3将罩体1内的物料输送至分离箱内，在磁棒16作用下，废弃铁制品等吸附在塑料管15表面，而砂石和淤泥则经过筛网20的筛分，砂石通过砂石出口12直接再排放至河道内，淤泥则通过淤泥出口13排放至接收容器(未示出)内进行后续处理(如掩埋、烧结等)；从而实现了对 施工区域内的物质进行有效分选，只清理施工区域内含有重金属的底泥，不含重金属的砂石则排放到河底并留存在河底原位净化水质。
环绕罩体1的下端敞口设有一隔离环18，隔离环18位于罩体1的外周，隔离环18内设有深度定位仪19，深度定位仪19与控制***相连，可以定位罩体1下潜深度，给操作人员数据反馈，便于操作人员施工，同时，隔离环18可以将检测区域与搅拌区域分离，提高了检测精度。
搅拌轴2上设有若干径向延伸的通孔5，可以将搅拌轴2周围的物料吸入物料通道3，避免了搅拌轴2端部被堵塞而影响本发明的正常使用。
吸污泵9通过三通8连接最顶端的下潜管6，三通8的两个出口分别连接一分离箱，每个分离箱与三通8之间均设有第三截止阀17，形成双工位交替工作，当一个分离箱在维护或者除铁时，关闭该相应的第三截止阀17，打开另一个相应的第三截止阀17，另一个分离箱可以正常使用，提高了本发明的工作效率。
所述疏浚装置实现了重金属富集淤泥与砂石的在线分离，而且还可以富集河道中的废弃铁制品，并不必运输到岸上再进行冲洗等操作，简化了疏浚流程，避免了清理淤泥过程中对河水的二次污染，减少了操作工人的劳动强度，并且能够有效分选淤泥和砂石，利于河底原位净化水质。
其中，在下面的所有实施例和对比例中，步骤S2中的淤泥在干燥完全后的组成具体如下：
从而在所有的实施例和对比例中不再进行一一描述。
实施例1
S1、使用河道淤泥疏浚装置收集淤泥，具体为：
使用本发明的上述河道淤泥疏浚装置收集淤泥，并将淤泥进行自然蒸发，使其中的水分质量含量为20％；
S2、将淤泥与辅料进行混合，得到混料，具体为：
将步骤S1得到的处理后淤泥与辅料进行混合，其中，以100质量份干燥完全的所述淤泥计，所述辅料中的各个组分的质量用量为：磷灰石3份、膨润土1.5份、助剂羟丙基甲基纤维素2.5份、粉煤灰8份、硅藻土5份和铝矾土4份，从而得到混料；
S3、将混料进行造粒成型，得到料球I，具体包括如下步骤：
A1：将步骤S2的混料与水以1:1的质量比进行混合，然后进行球磨，球磨时间为6小时，万孔筛余为0.5％，得到浆液；
A2：将浆液在80℃下干燥，直至其中的水分质量含量为4％，并将得到的干燥物料在此进行研磨，并过100目筛，得到粉料；
A3：将所述粉料进行造粒成型，得到粒径为1-2mm的料球I；
S4、将料球I进行梯度预热，得到料球II，具体包括如下步骤：
B1：将料球I由室温开始，先以5℃/分钟的升温速率升至80℃，在该温度下保温10分钟；
B2：再以2℃/分钟的升温速率升至160℃，并在该温度下保温40分钟，从而得到所述料球II；
S5、将料球II进行焙烧，得到料球III，具体如下：
将料球II先在300℃下焙烧40分钟，然后以20℃/分钟的升温速率升至500℃，并在该温度下保温焙烧10分钟；再以10℃/分钟的升温速率升至600℃，并在该温度下保温焙烧40分钟，从而得到料球III。
S6、将料球III进行冷却，从而得到所述陶粒，具体如下：
将步骤S5得到的料球III自然冷却至室温，从而得到陶粒，将其命名为TL1。
实施例2
S1、使用河道淤泥疏浚装置收集淤泥，具体为：
使用本发明的上述河道淤泥疏浚装置收集淤泥，并将淤泥进行自然蒸发，使其中的水分质量含量为25％；
S2、将淤泥与辅料进行混合，得到混料，具体为：
将步骤S1得到的处理后淤泥与辅料进行混合，其中，以100质量份干燥完全的所述淤泥计，所述辅料中的各个组分的质量用量为：磷灰石4份、膨润土2.5份、助剂羟丙基甲基纤维素3份、粉煤灰10份、硅藻土6份和铝矾土5份，从而得到得到混料；
S3、将混料进行造粒成型，得到料球I，具体包括如下步骤：
A1：将步骤S2的混料与水以1:1.5的质量比进行混合，然后进行球磨，球磨时间为7小时，万孔筛余为0.6％，得到浆液；
A2：将浆液在90℃下干燥，直至其中的水分质量含量为5％，并将得到的干燥物料在此进行研磨，并过100目筛，得到粉料；
A3：将所述粉料进行造粒成型，得到粒径为1-2mm的料球I；
S4、将料球I进行梯度预热，得到料球II，具体包括如下步骤：
B1：将料球I由室温开始，先以5℃/分钟的升温速率升至80℃，在该温度下保温15分钟；
B2：再以2℃/分钟的升温速率升至170℃，并在该温度下保温35分钟，从而得到所述料球II；
S5、将料球II进行焙烧，得到料球III，具体如下：
将料球II先在320℃下焙烧35分钟，然后以20℃/分钟的升温速率升至500℃，并在该温度下保温焙烧12分钟；再以10℃/分钟的升温速率升至600℃，并在该温度下保温焙烧42分钟，从而得到料球III。
S6、将料球III进行冷却，从而得到所述陶粒，具体如下：
将步骤S5得到的料球III自然冷却至室温，从而得到陶粒，将其命名为TL2。
实施例3
S1、使用河道淤泥疏浚装置收集淤泥，具体为：
使用本发明的上述河道淤泥疏浚装置收集淤泥，并将淤泥进行自然蒸发，使其中的水分质量含量为30％；
S2、将淤泥与辅料进行混合，得到混料，具体为：
将步骤S1得到的处理后淤泥与辅料进行混合，其中，以100质量份干燥完全的所述淤泥计，所述辅料中的各个组分的质量用量为：磷灰石5份、膨润土4份、助剂羟丙基甲基纤维素4份、粉煤灰12份、硅藻土7份和铝矾土6份，从而得到混料；
S3、将混料进行造粒成型，得到料球I，具体包括如下步骤：
A1：将步骤S2的混料与水以1:2的质量比进行混合，然后进行球磨，球磨时间为6小时，万孔筛余为0.8％，得到浆液；
A2：将浆液在100℃下干燥，直至其中的水分质量含量为6％，并将得到的干燥物料在此进行研磨，并过100目筛，得到粉料；
A3：将所述粉料进行造粒成型，得到粒径为1-2mm的料球I；
S4、将料球I进行梯度预热，得到料球II，具体包括如下步骤：
B1：将料球I由室温开始，先以5℃/分钟的升温速率升至80℃，在该温度下保温20分钟；
B2：再以2℃/分钟的升温速率升至180℃，并在该温度下保温40分钟， 从而得到所述料球II；
S5、将料球II进行焙烧，得到料球III，具体如下：
将料球II先在340℃下焙烧30分钟，然后以20℃/分钟的升温速率升至500℃，并在该温度下保温焙烧15分钟；再以10℃/分钟的升温速率升至600℃，并在该温度下保温焙烧45分钟，从而得到料球III。
S6、将料球III进行冷却，从而得到所述陶粒，具体如下：
将步骤S5得到的料球III自然冷却至室温，从而得到陶粒，将其命名为TL3。
实施例4
S1、使用河道淤泥疏浚装置收集淤泥，具体为：
使用本发明的上述河道淤泥疏浚装置收集淤泥，并将淤泥进行自然蒸发，使其中的水分质量含量为22％；
S2、将淤泥与辅料进行混合，得到混料，具体为：
将步骤S1得到的处理后淤泥与辅料进行混合，其中，以100质量份干燥完全的所述淤泥计，所述辅料中的各个组分的质量用量为：磷灰石3.5份、膨润土3.5份、助剂羟丙基甲基纤维素3份、粉煤灰9份、硅藻土6.5份和铝矾土4.5份，从而得到混料；
S3、将混料进行造粒成型，得到料球I，具体包括如下步骤：
A1：将步骤S2的混料与水以1:1.5的质量比进行混合，然后进行球磨，球磨时间为7小时，万孔筛余为0.7％，得到浆液；
A2：将浆液在85℃下干燥，直至其中的水分质量含量为5％，并将得到的干燥物料在此进行研磨，并过100目筛，得到粉料；
A3：将所述粉料进行造粒成型，得到粒径为1-2mm的料球I；
S4、将料球I进行梯度预热，得到料球II，具体包括如下步骤：
B1：将料球I由室温开始，先以5℃/分钟的升温速率升至80℃，在该温度下保温15分钟；
B2：再以2℃/分钟的升温速率升至165℃，并在该温度下保温35分钟，从而得到所述料球II；
S5、将料球II进行焙烧，得到料球III，具体如下：
将料球II先在310℃下焙烧35分钟，然后以20℃/分钟的升温速率升至500℃，并在该温度下保温焙烧14分钟；再以10℃/分钟的升温速率升至600℃，并在该温度下保温焙烧42分钟，从而得到料球III。
S6、将料球III进行冷却，从而得到所述陶粒，具体如下：
将步骤S5得到的料球III自然冷却至室温，从而得到陶粒，将其命名为TL4。
对比例1-12
对比例1-4：除将步骤S2中的助剂由羟丙基甲基纤维素替换为羟甲基纤维素外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到对比例1-4，将所得陶粒顺次命名为D1、D2、D3和D4。
对比例5-8：除将步骤S2中的助剂由羟丙基甲基纤维素替换为羟乙基纤维素外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到对比例5-8，将所得陶粒顺次命名为D5、D6、D7和D8。
对比例9-12：除将步骤S2中的助剂由羟丙基甲基纤维素替换为羟丙基纤维素外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到对比例9-12，将所得陶粒顺次命名为D9、D10、D11和D12。
对比例13-20
对比例13-16：除将步骤S4的步骤B1中的升温速率5℃/分钟修改为B2中的2℃/分钟外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到对比例13-16，将所得陶粒顺次命名为D13、D14、D15和D16。
对比例17-20：除将步骤S4的步骤B2中的升温速率2℃/分钟修改为B1中的5℃/分钟外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到对比例13-16，将所得陶粒顺次命名为D17、D18、D19和D20。
对比例21-28
对比例21-24：除将步骤S5中的两次升温速率均为20℃/分钟外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到对比例21-24，将所得陶粒顺次命名为D21、D22、D23和D24。
对比例25-28：除将步骤S5中的两次升温速率均为10℃/分钟外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到对比例25-28，将所得陶粒顺次命名为D25、D26、D27和D28。
产品性能测定
对上述实施例1-4以及对比例1-28所得的最终陶粒进行了各种性能参数的测定，结果见下表1所示。
表1.各种陶粒的性能参数
其中，“无裂纹”是指所有的陶粒表面圆整，无任何裂纹；“少数裂纹”是指大部分陶粒表面圆整无裂纹，而少部分陶粒(数量上<5％)表面有裂纹；“较多裂纹”是指较多陶粒(数量上>10％)表面有裂纹。
由上述表1数据可见：1、当采用本发明的方法时，所得到的陶粒具有较大的比表面积、空隙率和优异的筒压强度；2、而当改变其中助剂的种类时，即便都是非常类似的纤维素类化合物，但上述几个指标都有显著的降低，甚至当为羟甲基纤维素或羟乙基纤维素时，陶粒表面产生了裂纹；而当为羟丙基纤维素时，虽然陶粒表面无裂纹，但比表面积、空隙率和筒压强度，尤其是筒压强度，有显著的降低；3、步骤S4和S5中的梯度预热与焙烧，对于最终的陶粒性能有显著的影响。只有当采用本发明的两次不同温度梯度预热、两次不同温度梯度焙烧，才能取得最好的技术效果，而当改变其中的温度梯度时，则均导致性能有显著的降低(尤其是陶粒形态)。
综上所述，本发明提供了一种使用淤泥制备陶粒的方法，所述方法通过特定的淤泥疏浚装置、操作步骤和/或参数等的综合使用，从而可以得到具有良好性能的陶粒，在环境治理和固体废弃物再利用等方面具有良好的应用前景和工业化生产潜力。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种使用河道淤泥制备陶粒的方法，所述方法包括如下步骤：
S1、使用河道淤泥疏浚装置收集淤泥；
S2、将淤泥与辅料进行混合，得到混料；
S3、将混料进行造粒成型，得到料球I；
S4、将料球I进行梯度预热，得到料球II；
S5、将料球II进行焙烧，得到料球III；
S6、将料球III进行冷却，从而得到所述陶粒。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1中的所述河道淤泥疏浚装置包括下端敞口的罩体，所述罩体上转动安装有搅拌轴，所述搅拌轴一端伸入所述罩体内，所述搅拌轴上具有沿轴向延伸且贯穿所述搅拌轴两端的物料通道，位于所述罩体内的所述搅拌轴上安装有若干搅拌叶片，伸出所述罩体的所述搅拌轴通过接箍连接下潜管，最顶端的所述下潜管通过吸污泵连接分离箱，所述分离箱包括箱体，所述箱体内设有若干平行设置的塑料管，所述塑料管贯穿所述箱体，所述塑料管内插装有磁棒，所述箱体的一端设有连接所述吸污泵的物料进口，所述箱体的底部在两端分别设有重金属淤泥出口和砂石出口，所述重金属淤泥出口的上面倾斜设置有筛网，所述筛网的下端位于所述重金属淤泥出口和砂石出口之间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述淤泥出口连接第一截止阀，所述砂石出口连接第二截止阀。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于：环绕所述罩体的下端敞口设有一隔离环，所述隔离环位于所述罩体的外周，所述隔离环内设有深度定位仪。
5.如权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于：所述搅拌轴上设有若干径向延伸的通孔。
6.如权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于：所述吸污泵通过三通连接最顶端的所述下潜管，所述三通的两个出口分别连接一个所述分离箱，每个所述分离箱与所述三通之间均设有第三截止阀。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述辅料为磷灰石、膨润土、羟丙基甲基纤维素、粉煤灰、硅藻土和铝矾土的混合物。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述造粒成型包括如下步骤：
A1：将步骤S2的混料与水以1:1-2的质量比进行混合，然后进行球磨，球磨时间为6-8小时，万孔筛余为0.5-0.8％，得到浆液；
A2：将浆液在80-100℃下干燥，直至其中的水分质量含量为4-6％，并将得到的干燥物料在此进行研磨，并过100目筛，得到粉料；
A3：将所述粉料进行造粒成型，得到粒径为1-2mm的料球I。
9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤S4包括如下步骤：
B1：将料球I由室温开始，先以5℃/分钟的升温速率升至80℃，在该温度下保温10-20分钟；
B2：再以2℃/分钟的升温速率升至160-180℃，并在该温度下保温30-40分钟，从而得到所述料球II。
10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤S5具体如下：将料球II先在300-340℃下焙烧30-40分钟，然后以20℃/分钟的升温速率升至500℃，并在该温度下保温焙烧10-15分钟；再以10℃/分钟的升温速率升至600℃，并在该温度下保温焙烧40-45分钟，从而得到料球III。
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