CN106187092A - 一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法 - Google Patents

一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，包括如下步骤：S1、将脱水污泥、淤泥、水泥、水玻璃搅拌均匀；S2、将搅拌均匀的混合料送入制砖机，压制成砖坯；S3、将生坯在室温下养护并干燥；S4、干燥后的生坯放入窑内进行烧结，制得海绵砖。其中以质量分数计，脱水污泥占30～70％、淤泥10～50％、水泥3～10％、水玻璃1～5％。本发明方法以城市污水厂脱水污泥和疏浚淤泥为主要原料、烧制出一种透水性好，满足作为人行道路基强度要求，且具有保水、减热作用的海绵砖。

Description

一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法
技术领域
本发明属于建筑用材技术领域，具体涉及一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法。
背景技术
城市的发展，湿地、绿地的减少，使得城市出现了诸多问题。在暴雨天气，有限的排水措施使得城市部分地段出现内涝，严重影响了居民的出行安全，给城市的发展带了各种不确定因素。不透水路面阻断了雨水的下渗，导致雨水只能通过专门的集水井、雨水管道排放。这种排水***并不满足特大暴雨下的排水工作。
钢筋混凝土大楼、水泥路面等，对于城市的热岛效应具有重要影响。城市下垫面，例如混凝土路、柏油路等，比热小，吸热快，在相同的太阳辐射下，温度很快升高；而这样的低渗透路面，阻隔了路面以下水汽的蒸发，热量难以消散，加剧了热岛效应。
现有的烧砖工艺中，采用粘土(包括煤矸石、页岩粉料)为主要原料，在“限粘禁实”政策条件下，粘土材料的使用受到很大的限制。现在常用的高渗透性透水砖，主要采用陶瓷或粗颗粒水泥材料制成，耗资成本大。而城市中污泥、淤泥产量很大。疏浚淤泥固相主要由粘土矿物组成，污泥中一般为有机物，在焙烧情况下灼烧，并形成孔隙通道，有利于形成海绵砖。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种以城市污水厂脱水污泥和疏浚淤泥为主要原料、烧制出一种透水性好，满足作为人行道路基强度要求，且具有保水、减热作用的海绵砖的方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，包括如下步骤：
S1、将脱水污泥、淤泥、水泥、水玻璃搅拌均匀；
S2、将搅拌均匀的混合料送入制砖机，压制成砖坯；
S3、将生坯在室温下养护并干燥；
S4、干燥后的生坯放入窑内进行烧结，制得海绵砖。
优选的，步骤S1中，以质量分数计，脱水污泥占35～70％、淤泥10～50％、水泥3～10％、水玻璃1～5％。
进一步的，所述脱水污泥的湿基含水率为60～85％；所述淤泥的含水率为45～65％，粘粒(粒径小于5μm)含量大于30％，在搅拌前排除淤泥中大颗粒杂物。
进一步的，所述水泥为普通硅酸盐水泥，标号为OPC32.5；或者采用快硬硫铝酸盐水泥。
优选的，步骤S1中采用两次搅拌法，污泥、淤泥、水泥三种混合材料的搅拌速度为300～500r/min，搅拌时间为5～10min；加入水玻璃后的搅拌速度不变，搅拌时间为10～15min。
优选的，步骤S3中生坯在室温下的养护时间为3天，干燥温度为90～105℃，干燥时间为8～12h。
优选的，步骤S4中烧结温度为1050℃，烧结时间为6～9h。
优选的，步骤S4制得的所述海绵砖孔隙率为40～60％，渗透系数为1.2×10-2～6.2×10-2cm/s。
本发明的有益效果在于：
1)、本方法使用污泥和淤泥通过添加在高温下能够保证强度的水泥、水玻璃作为胶结材料，烧制成适用于海面城市建设的新型铺地砖，即海绵砖；保证海绵砖既具有很大的孔隙率又保证很高的强度。污泥中含有大量的有机质，在焙烧过程中，有机质灼烧，生成自然的多孔隙通道，有利于海绵砖孔隙通道的形成；制得的海绵砖渗透系数为10-2cm/s数量级，达到作为透水砖GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》B级透水等级要求。
2)、现有技术中一般污泥、淤泥制砖，均须干化或较大程度的降低含水率，以免在烧制过程中出现体积收缩或龟裂；而在本发明中利用水泥和水玻璃作为硬化材料，无需对淤泥或污泥进行前期干化处理(脱水污泥的湿基含水率为60～85％，即为一般城市生活污水厂污泥处理后的含水率范围；河湖淤泥的含水率为45～65％，为一般淤泥疏浚出的含水率)范围能够明显改善海绵砖的强度和硬度，砖块表面平整，无明显缺陷。
3)、本发明利用污水厂污泥和淤泥作为烧制海绵砖的主要材料，均属于废物利用，不仅能够节约资源，同时可以部分解决生活污水厂污泥的去处和河湖疏浚淤泥的处理。
4)综上所述，本发明所烧制的海绵砖，孔隙大，透水性好，利于降雨排涝、增加大气与地面的热交换；本海绵砖的原料，无需前处理，步骤工艺简单；采用水泥、水玻璃的二次掺入搅拌工艺，可以明显提高海绵砖的强度，满足作为人行道用砖的强度需求；本海绵砖所采用的主原料污泥、淤泥均属于量大需处理的废弃物，从而本发明为废弃物处理提供了新的途径，并且降低了制砖成本。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如无特殊说明，本发明中所有百分配比含量，均以质量分数计。
实施例1
一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，步骤如下：
S1、将污泥、淤泥、水泥以300r/min的速度搅拌5min；将水玻璃加入混合物中，继续以相同的速度搅拌10min；
S2、将搅拌均匀的混合料送入制砖机，压制成砖坯；
S3、将得到的生坯在室温下养护3天，生坯放入干燥室12小时，干燥室温度为100℃；
S4、干燥后的生坯在焙烧过程中，温度设置为1050℃的，烧结6h，污泥中有机质完全烧失；制得海绵砖。
其中，各配料(湿重)的质量分数为：
城市生活污泥含水率为81％，淤泥含水率为65％。
普通硅酸盐水泥标号为OPC32.5。
根据规范《透水路面砖和透水路面板》(GB/T25993-2010)，本实施例得到的海绵砖的物理力学性如表1所示：
表1海绵砖的物理力学性质
性质 结果
抗折强度 3.2MPa
线性破坏荷载 220N/mm
劈裂抗拉强度 3.5MPa
透水系数 6.2×10-2cm/s
孔隙率 58％
通过表1可知，本实施例制得的海绵砖透水性好，满足作为人行道路基强度要求，具有孔隙率大、强度高，多孔，透水、吸水、保水的特性。
实施例2
一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，步骤如下：
S1、将污泥、淤泥、水泥以350r/min的速度搅拌6min；将水玻璃加入混合物中，继续以相同的速度搅拌12min；
S2、将搅拌均匀的混合料送入制砖机，压制成砖坯；
S3、将得到的生坯在室温下养护3天，生坯放入干燥室12小时，干燥室温度为100℃；
S4、干燥后的生坯在焙烧过程中，温度设置为1050℃的，烧结6h，污泥中有机质完全烧失；制得海绵砖。
其中，各配料(湿重)的质量分数为：
城市生活污泥含水率为72％，淤泥含水率为62％。
普通硅酸盐水泥标号为OPC32.5。
根据规范《透水路面砖和透水路面板》(GB/T25993-2010)，本实施例得到的海绵砖的物理力学性如表2所示：
表2海绵砖的物理力学性质
性质 结果
抗折强度 3.4MPa
线性破坏荷载 250N/mm
劈裂抗拉强度 3.6MPa
透水系数 2.9×10-2cm/s
孔隙率 42％
通过表2可知，本实施例制得的海绵砖透水性好，满足作为人行道路基强度要求，同时达到保水、减热作用。
实施例3
一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，步骤如下：
S1、将污泥、淤泥、水泥以350r/min的速度搅拌8min；将水玻璃加入混合物中，继续以相同的速度搅拌15min；
S2、将搅拌均匀的混合料送入制砖机，压制成砖坯；
S3、将得到的生坯在室温下养护3天，生坯放入干燥室12小时，干燥室温度为98℃；
S4、干燥后的生坯在焙烧过程中，温度设置为1050℃的，烧结8h，污泥中有机质完全烧失；制得海绵砖。
其中，各配料(湿重)的质量分数为：
城市生活污泥含水率为81％，淤泥含水率为65％。
普通硅酸盐水泥标号为OPC32.5。
根据规范《透水路面砖和透水路面板》(GB/T25993-2010)，本实施例得到的海绵砖的物理力学性如表3所示：
表3海绵砖的物理力学性质
性质 结果
抗折强度 3.4MPa
线性破坏荷载 250N/mm
劈裂抗拉强度 3.6MPa
透水系数 4.9×10-2cm/s
孔隙率 53％
通过表3可知，本实施例制得的海绵砖透水性好，满足作为人行道路基强度要求，具有孔隙率大、强度高，多孔，透水、吸水、保水的特性。
实施例4
一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，步骤如下：
S1、将污泥、淤泥、水泥以500r/min的速度搅拌5min；将水玻璃加入混合物中，继续以相同的速度搅拌10min；
S2、将搅拌均匀的混合料送入制砖机，压制成砖坯；
S3、将得到的生坯在室温下养护3天，生坯放入干燥室12小时，干燥室温度为90℃；
S4、干燥后的生坯在焙烧过程中，温度设置为1050℃的，烧结9h，污泥中有机质完全烧失；制得海绵砖。
其中，各配料(湿重)的质量分数为：
城市生活污泥含水率为85％，淤泥含水率为65％。
普通硅酸盐水泥标号为OPC32.5。
根据规范《透水路面砖和透水路面板》(GB/T25993-2010)，本实施例得到的海绵砖的物理力学性如表4所示：
表4海绵砖的物理力学性质
性质 结果
抗折强度 3.3MPa
线性破坏荷载 230N/mm
劈裂抗拉强度 3.6MPa
透水系数 4.2×10-2cm/s
孔隙率 43％
通过表4可知，本实施例制得的海绵砖透水性好，满足作为人行道路基强度要求，具有孔隙率大、强度高，多孔，透水、吸水、保水的特性。
实施例5
一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，步骤如下：
S1、将污泥、淤泥、水泥以300r/min的速度搅拌10min；将水玻璃加入混合物中，继续以相同的速度搅拌15min；
S2、将搅拌均匀的混合料送入制砖机，压制成砖坯；
S3、将得到的生坯在室温下养护3天，生坯放入干燥室12小时，干燥室温度为105℃；
S4、干燥后的生坯在焙烧过程中，温度设置为1050℃的，烧结6h，污泥中有机质完全烧失；制得海绵砖。
其中，各配料(湿重)的质量分数为：
城市生活污泥含水率为60％，淤泥含水率为45％。
普通硅酸盐水泥标号为OPC32.5。
根据规范《透水路面砖和透水路面板》(GB/T25993-2010)，本实施例得到的海绵砖的物理力学性如表5所示：
表5海绵砖的物理力学性质
性质 结果
抗折强度 3.4MPa
线性破坏荷载 240N/mm
劈裂抗拉强度 3.6MPa
透水系数 5.2×10-2cm/s
孔隙率 52％
通过表5可知，本实施例制得的海绵砖透水性好，满足作为人行道路基强度要求，同时达到保水、减热作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、将脱水污泥、淤泥、水泥、水玻璃搅拌均匀；
S2、将搅拌均匀的混合料送入制砖机，压制成砖坯；
S3、将生坯在室温下养护并干燥；
S4、干燥后的生坯放入窑内进行烧结，制得海绵砖。
2.根据权利要求1所述的一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，其特征在于：步骤S1中，以质量分数计，脱水污泥占35～70％、淤泥10～50％、水泥3～10％、水玻璃1～5％。
3.根据权利要求2所述的一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，其特征在于：所述脱水污泥的湿基含水率为60～85％；所述淤泥的含水率为45～65％。
4.根据权利要求2所述的一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥，标号为OPC32.5；或者采用快硬硫铝酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，其特征在于：步骤S1中采用两次搅拌法，污泥、淤泥、水泥三种混合材料的的搅拌速度为300～500r/min，搅拌时间为5～10min；加入水玻璃后的搅拌速度不变，搅拌时间为10～15min。
6.根据权利要求1所述的一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，其特征在于：步骤S3中生坯在室温下的养护时间为3天，干燥温度为90～105℃，干燥时间为8～12h。
7.根据权利要求1所述的一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，其特征在于：步骤S4中烧结温度为1050℃，烧结时间为6～9h。
8.根据权利要求1所述的一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法，其特征在于：步骤S4制得的所述海绵砖孔隙率为40～60％，渗透系数为1.2×10-2～6.2×10-2cm/s。
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