CN112608131A - 一种污泥粉煤灰陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥粉煤灰陶粒及其制备方法，该陶粒包括如下质量分数的原料：污泥45％～75％，粉煤灰20％～50％，淀粉0.5％～1.5％、碳酸钙2％～4％，腐殖酸钠0.5％～1.5％。该陶粒的制备方法包括原料预处理、称量混匀、造粒、干燥、筛分、预热、高温焙烧、冷却后得到成品陶粒。本发明实现了污泥大量化、无害化、资源化利用，解决了污泥处理容易对环境造成二次污染的弊端，并且通过掺配固废粉煤灰，实现了多种固废的资源化利用，提高了固废利用率和附加价值，使污泥、粉煤灰“变废为宝”，同时大大降低了专用于固废的处理费用，还有利于环境保护，具有良好的社会和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物处理技术领域，更具体地说，是涉及一种污泥粉煤灰陶粒及其制备方法。
背景技术
污泥是污水处理后留下的产物，是一种由有机残片、细菌、菌体、无机颗粒、胶体等组成的及其复杂的非均质体。其中富含难降解的有机物、病原体、重金属等，若不加处理或处置不当，将会对环境产生很大威胁。目前主要的污泥处置方法有土地利用、卫生填埋、焚烧处理和水体消纳等几种。然而这些处置方法容易对环境产生二次污染，且处理效率低，费用高昂。随着对污泥的重视程度提高，污泥资源化利用技术被看作是污泥处置的根本出路。
粉煤灰作为一种煤燃烧后残留的工业固体废弃物，是工业“三废”之一。随着电力工业的迅速发展，粉煤灰的排放量急剧增加。一方面，粉煤灰的大量排放不仅占用土地资源，造成土地资源的浪费，更严重的会造成土壤、水体和大气污染，危害自然环境和人类健康。另一方面，目前粉煤灰的利用方式主要作为混凝土的掺合料，利用量有限，附加值低。因此，对粉煤灰进行综合研究，合理地资源化利用排放的粉煤灰，对于保护资源、保护环境、提高粉煤灰利用量和附加值，具有明显的研究价值。
陶粒是一种具有陶质或釉质外壳的轻粗集料，具有密度低、比表面积大、空隙率高、筒压强度高、微孔结构发达、隔热性能好等特点，广泛应用于建材、园艺、化工、水处理等领域，市场需求量大。当前我国传统陶粒主要以黏土或页岩等不可再生自然资源为原料，一方面黏土、页岩等矿物受自身资源属性的制约和国家耕地保护制度的限制，无法长期、大量使用，另一方面受黏土、页岩等矿物价格影响，导致生产成本过高，限制了传统陶粒的产量。随着《中华人民共和国环境保护税法》的颁布，环保力度不断加大，固体废弃物处理成为迫切需要解决的难题，固体废弃物资源化利用越来越受到重视。
中国专利(申请号201910163375.2)公开了一种以50-70％污泥、10-30％粘合剂、5-15％发泡剂、5-20％添加剂为原料，经称量搅拌、造粒、烘干、焙烧制备陶粒滤料的方法，其筒压强度为3.33-7.08MPa，比表面积为4.54-6.82×104cm2/g。中国专利(申请号201510985517.5)公开了一种以粘土、给水污泥和污水污泥为原料，经风干磨粉、造粒、焙烧制备陶粒滤料的方法，其陶粒滤料空隙率为42.3-53.21％，比表面积为0.55-0.74×104cm2/g。中国专利(申请号200810230795.X)公开了一种以50-70％废玻璃、25-45％污泥、3-10％添加剂为原料，经粉碎、混合、造粒、焙烧、冷却制备而成的陶粒滤料的方法，其筒压强度为5.2MPa，盐酸可溶率为9.5％。
根据《陶粒滤料QB/T4383-2012》标准中对陶粒滤料的相关性能都有具体检测指标。
综上所述，现有技术存在的问题如下：
(1)《陶粒滤料QB/T4383-2012》标准中要求陶粒滤料的筒压强度≥8MPa，但现有技术制备的陶粒滤料筒压强度达不到标准中的最低要求，或者筒压强度符合标准后其比表面积达不到标准中≥2×104cm2/g的最低要求，或者盐酸可溶率不符合标准中≤2％的要求。
(2)部分专利采用粘土为原料制备陶粒滤料，不符合国家可持续发展战略。
(3)部分专利所用原料中固废的使用量只有50-70％，固废利用率不高，此外所添加的粘合剂、发泡剂和添加剂比例较高，增加了原料成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种污泥粉煤灰陶粒及其制备方法，以污泥、粉煤灰为主要原料，与添加剂配合使用以制备污泥粉煤灰陶粒。实现了污泥大量化、无害化、资源化利用，解决了污泥处理容易对环境造成二次污染的弊端，并且通过掺配固废粉煤灰，实现了多种固废的资源化利用，提高了固废利用率和附加价值，使污泥、粉煤灰“变废为宝”，同时大大降低了专用于固废的处理费用，还有利于环境保护，具有良好的社会和经济效益。
本发明的目的可通过以下技术方案实现。
本发明污泥粉煤灰陶粒，采用污泥、粉煤灰、添加剂为原料，经混合、造粒、焙烧后制得；所述添加剂为淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠的混合物。
所述原料的质量百分比为：污泥45％～75％，粉煤灰20％～50％，淀粉0.5％～1.5％、碳酸钙2％～4％，腐殖酸钠0.5％～1.5％。
所述污泥取自污水处理厂污泥脱水车间，含水率60％；污泥包括如下成分：35-45wt％氧化硅，18-24wt％氧化铝，10-16wt％氧化铁，5-8wt％氧化钙，3-6wt％氧化镁，2-4wt％氧化钾，1-3wt％氧化钠；
所述粉煤灰取自煤气化装置，包括如下成分：33.9-59.7wt％氧化硅，16.5-35.4wt％氧化铝，1.5-19.7wt％氧化铁，0.8-10.4wt％氧化钙，0.7-1.9wt％氧化镁，0.6-2.9wt％氧化钾，0.2-1.1wt％氧化钠。
陶粒的筒压强度为8.7-14.6MPa，破损率与磨损率之和为0.64-2.17％，含泥量为0.23-0.62％，盐酸可溶率为0.21-1.12％，空隙率≥40％，比表面积≥2×104cm2/g。
本发明的目的还可通过以下技术方案实现。
本发明污泥粉煤灰陶粒的制备方法，包括以下过程：
S1、原料预处理：将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称量混匀：按照一定比例分别称取步骤S1中的污泥和粉煤灰，以及添加剂，放入球磨机中搅拌至混合均匀，混合时间为60-120min，得到混合原料；其中，所述添加剂为淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠的混合物。
S3、造粒：将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、干燥：将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，得到干燥的生料球；
S5、筛分：将步骤S4中干燥的生料球进行筛分，选取粒径5-15mm的生料球备用；
S6、预热：将步骤S5中筛分过的生料球放入马弗炉中预热，预热温度为200-400℃，预热时间为10-30min，得到预热后的料球；
S7、焙烧：将步骤S6中预热完成的料球放入马弗炉中焙烧，焙烧温度为900-1200℃，焙烧时间为5-25min，得到焙烧后的陶粒；
S8、冷却：将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，即得到成品陶粒。
在步骤S2中混合原料的质量百分比为污泥45％～75％，粉煤灰20％～50％，淀粉0.5％～1.5％、碳酸钙2％～4％，腐殖酸钠0.5％～1.5％。
在步骤S4中将步骤S3中的湿料球放入烘箱中进行干燥，得到干燥的料球，干燥温度为100-110℃，干燥时间为60-120min。
在步骤S5中将步骤S4中粒径未达到5-15mm的料球重新粉碎造粒。
在步骤S8中将步骤S7中得到的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得到成品陶粒。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
(1)本发明制备陶粒的主要原料都属于固废资源，来源广泛，实现了多种固废的资源化利用，提高了固废资源化利用率，使污泥、粉煤灰“变废为宝”，不仅大大降低了专用于固废的处理费用，还有利于环境保护，实现污泥和粉煤灰的有效资源化利用，具有良好的经济效益和社会效益。
(2)本发明以污泥和粉煤灰为主要原料替代黏土、页岩等矿物制备陶粒，节约了矿物资源。
(3)本发明的陶粒的制备方法采用污泥和粉煤灰为主要原料，再辅以添加剂，通过对原料配比、操作参数进行优化，使陶粒内部结构更加稳定，进一步提升了陶粒的各项性能，从而保证陶粒质轻的同时，具有很好的筒压强度、空隙率以及比表面积。
(4)本发明的陶粒的制备方法采用污泥和粉煤灰为主要原料，再辅以添加剂，由于本发明的陶粒主要原料都属于固废，并且所用添加剂低廉，跟其他同类产品相比，成本较低，在具有一定的成本优势同时，陶粒各项性能都达到同类产品相关标准。
(5)本发明制备工艺简单，并且在陶粒冷却过程中产生的热量还可用于污泥、陶粒的干燥过程，节省能源消耗。
附图说明
图1是本发明污泥粉煤灰陶粒制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明范围。
本发明污泥粉煤灰陶粒，采用污泥、粉煤灰、添加剂为原料，经混合、造粒、焙烧后制得，所述添加剂为淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠的混合物。所述原料的质量百分比为：污泥45％～75％，粉煤灰20％～50％，淀粉0.5％～1.5％、碳酸钙2％～4％，腐殖酸钠0.5％～1.5％。添加剂的加入既有助于造粒成型，提高陶粒强度，又能在焙烧过程中形成挥发性气体，促进产品内部多孔结构的形成。
本发明的上述方案中，以污泥、粉煤灰为主要原料制备得到了污泥粉煤灰陶粒，所述污泥取自污水处理厂污泥脱水车间，含水率60％；污泥包括如下成分：35-45wt％氧化硅，18-24wt％氧化铝，10-16wt％氧化铁，5-8wt％氧化钙，3-6wt％氧化镁，2-4wt％氧化钾，1-3wt％氧化钠。
所述粉煤灰取自煤气化装置，粉煤灰具有较高的硅铝含量，且产量巨大，在焙烧过程中能与污泥产生较好的协同增益作用。主要包括如下成分：33.9-59.7wt％氧化硅，16.5-35.4wt％氧化铝，1.5-19.7wt％氧化铁，0.8-10.4wt％氧化钙，0.7-1.9wt％氧化镁，0.6-2.9wt％氧化钾，0.2-1.1wt％氧化钠。
根据陶粒的烧制机理，由于污泥中含有氧化硅、氧化铝、氧化铁等元素，具备成陶的条件，但污泥中氧化硅含量较高，而氧化铝含量较低，直接进行高温焙烧形成的陶粒机械强度低，且易破损。粉煤灰较污泥具有较高的硅铝含量，在焙烧过程中能够弥补污泥氧化铝含量低的缺陷，有助于成陶，并提高陶粒强度；因此，粉煤灰的加入，可与污泥产生协同增益效果，提高成陶可能性，再辅以额外助剂，在焙烧过程中提高产气量，使陶粒表面与内部形成大量的微孔结构；本发明中污泥和粉煤灰都是工业废弃物，利用污泥、粉煤灰作为主要原料，掺配添加剂制备性能优良、高强度的污泥粉煤灰陶粒，不仅符合“多废同步处理”、“以废治费”的理念，而且在消耗大量固体废弃物的同时，拓宽了固体废弃物的利用途径。
所述污泥、粉煤灰、添加剂按上述质量分数进行陶粒烧制时，筒压强度为8.7-14.6MPa，破损率与磨损率之和为0.64-2.17％，含泥量为0.23-0.62％，盐酸可溶率为0.21-1.12％，空隙率≥40％，比表面积≥2×104cm2/g。本发明的陶粒具有质轻、筒压强度高、空隙率高以及比表面积大等优点，性能优异，能够满足水处理领域所用陶粒的需求标准。
本发明污泥粉煤灰陶粒的制备方法，经过原料预处理、称量混匀、造粒、干燥、筛分、预热、高温焙烧、冷却后得到上述的陶粒。如图1所示，具体实现过程如下：
S1、原料预处理：将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称量混匀：按照一定比例分别称取步骤S1中的污泥和粉煤灰，以及添加剂，放入球磨机中搅拌至混合均匀，混合时间为60-120min，得到混合原料；其中，所述添加剂为淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠的混合物，原料的质量百分比为：污泥45％～75％，粉煤灰20％～50％，淀粉0.5％～1.5％、碳酸钙2％～4％，腐殖酸钠0.5％～1.5％。
S3、造粒：将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、干燥：将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，得到干燥的生料球，干燥温度为100-110℃，干燥时间为60-120min；
S5、筛分：将步骤S4中干燥的生料球进行筛分，选取粒径5-15mm的生料球备用，粒径未达到5-15mm的料球重新粉碎造粒；
S6、预热：将步骤S5中筛分过的生料球放入马弗炉中预热，预热温度为200-400℃，预热时间为10-30min，得到预热后的料球；
S7、焙烧：将步骤S6中预热完成的料球在马弗炉中焙烧，焙烧温度为900-1200℃，焙烧时间为5-25min，得到焙烧后的陶粒；
S8、冷却：将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得到成品陶粒。
实施例1
本实施例中采用如下原料和方法制备：
所述原料的质量百分比为：污泥45％，粉煤灰50％，淀粉1.5％、碳酸钙2％，腐殖酸钠1.5％。
所述制备方法包括：
S1、将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称取步骤S1处理后的污泥、粉煤灰，同时称取淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠，送入搅拌机中至混合均匀，混合时间为60min，得到混合原料；其中，污泥45％，粉煤灰50％，淀粉1.5％、碳酸钙2％，腐殖酸钠1.5％；
S3、将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，干燥温度为105℃，干燥时间为120min，得到干燥的生料球；
S5、将步骤S4中干燥后的生料球用筛分机进行筛分，选取5-15mm生料球备用；
S6、将步骤S5中5-15mm的生料球在马弗炉中预热，预热温度为200℃，预热时间为30min，得到预热后的料球；
S7、将步骤S6中预热完成后的料球在马弗炉中焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间为25min，得到焙烧后的陶粒；
S8、将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得成品陶粒。
实施例2
本实施例中采用如下原料和方法制备：
所述原料的质量百分比为：污泥45％，粉煤灰50％，淀粉1％、碳酸钙3％，腐殖酸钠1％。
所述制备方法包括：
S1、将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称取步骤S1处理后的污泥、粉煤灰，同时称取淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠，送入搅拌机中至混合均匀，混合时间为120min，得到混合原料；其中，污泥45％，粉煤灰50％，淀粉1％、碳酸钙3％，腐殖酸钠1％；
S3、将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为60min，得到干燥的生料球；
S5、将步骤S4中干燥后的生料球用筛分机进行筛分，选取5-15mm生料球备用；
S6、将步骤S5中5-15mm的生料球在马弗炉中预热，预热温度为300℃，预热时间为20min，得到预热后的料球；
S7、将步骤S6中预热完成后的料球在马弗炉中焙烧，焙烧温度为1050℃，焙烧时间为15min，得到焙烧后的陶粒；
S8、将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得成品陶粒。
实施例3
本实施例中采用如下原料和方法制备：
所述原料的质量百分比为：污泥45％，粉煤灰50％，淀粉0.5％、碳酸钙4％，腐殖酸钠0.5％。
所述制备方法包括：
S1、将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称取步骤S1处理后的污泥、粉煤灰，同时称取淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠，送入搅拌机中至混合均匀，混合时间为100min，得到混合原料；其中，污泥45％，粉煤灰50％，淀粉0.5％、碳酸钙4％，腐殖酸钠0.5％；
S3、将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，干燥温度为110℃，干燥时间为100min，得到干燥的生料球；
S5、将步骤S4中干燥后的生料球用筛分机进行筛分，选取5-15mm生料球备用；
S6、将步骤S5中5-15mm的生料球在马弗炉中预热，预热温度为400℃，预热时间为10min，得到预热后的料球；
S7、将步骤S6中预热完成后的料球在马弗炉中焙烧，焙烧温度为1200℃，焙烧时间为5min，得到焙烧后的陶粒；
S8、将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得成品陶粒。
实施例4
本实施例中采用如下原料和方法制备：
所述原料的质量百分比为：污泥60％，粉煤灰35％，淀粉1.5％、碳酸钙2％，腐殖酸钠1.5％。
所述制备方法包括：
S1、将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称取步骤S1处理后的污泥、粉煤灰，同时称取淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠，送入搅拌机中至混合均匀，混合时间为110min，得到混合原料；其中，污泥60％，粉煤灰35％，淀粉1.5％、碳酸钙2％，腐殖酸钠1.5％；
S3、将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，干燥温度为105℃，干燥时间为110min，得到干燥的生料球；
S5、将步骤S4中干燥后的生料球用筛分机进行筛分，选取5-15mm生料球备用；
S6、将步骤S5中5-15mm的生料球在马弗炉中预热，预热温度为200℃，预热时间为30min，得到预热后的料球；
S7、将步骤S6中预热完成后的料球在马弗炉中焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间为25min，得到焙烧后的陶粒；
S8、将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得成品陶粒。
实施例5
本实施例中采用如下原料和方法制备：
所述原料的质量百分比为：污泥60％，粉煤灰35％，淀粉1％、碳酸钙3％，腐殖酸钠1％。
所述制备方法包括：
S1、将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称取步骤S1处理后的污泥、粉煤灰，同时称取淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠，送入搅拌机中至混合均匀，混合时间为60min，得到混合原料；其中，污泥60％，粉煤灰35％，淀粉1％、碳酸钙3％，腐殖酸钠1％；
S3、将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为120min，得到干燥的生料球；
S5、将步骤S4中干燥后的生料球用筛分机进行筛分，选取5-15mm生料球备用；
S6、将步骤S5中5-15mm的生料球在马弗炉中预热，预热温度为300℃，预热时间为20min，得到预热后的料球；
S7、将步骤S6中预热完成后的料球在马弗炉中焙烧，焙烧温度为1050℃，焙烧时间为15min，得到焙烧后的陶粒；
S8、将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得成品陶粒。
实施例6
本实施例中采用如下原料和方法制备：
所述原料的质量百分比为：污泥60％，粉煤灰35％，淀粉0.5％、碳酸钙4％，腐殖酸钠0.5％。
所述制备方法包括：
S1、将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称取步骤S1处理后的污泥、粉煤灰，同时称取淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠，送入搅拌机中至混合均匀，混合时间为120min，得到混合原料；其中，污泥60％，粉煤灰35％，淀粉0.5％、碳酸钙4％，腐殖酸钠0.5％；
S3、将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，干燥温度为110℃，干燥时间为60min，得到干燥的生料球；
S5、将步骤S4中干燥后的生料球用筛分机进行筛分，选取5-15mm生料球备用；
S6、将步骤S5中5-15mm的生料球在马弗炉中预热，预热温度为400℃，预热时间为10min，得到预热后的料球；
S7、将步骤S6中预热完成后的料球在马弗炉中焙烧，焙烧温度为1200℃，焙烧时间为5min，得到焙烧后的陶粒；
S8、将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得成品陶粒。
实施例7
本实施例中采用如下原料和方法制备：
所述原料的质量百分比为：污泥75％，粉煤灰20％，淀粉1.5％、碳酸钙2％，腐殖酸钠1.5％。
所述制备方法包括：
S1、将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称取步骤S1处理后的污泥、粉煤灰，同时称取淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠，送入搅拌机中至混合均匀，混合时间为80min，得到混合原料；其中，污泥75％，粉煤灰20％，淀粉1.5％、碳酸钙2％，腐殖酸钠1.5％；
S3、将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，干燥温度为105℃，干燥时间为120min，得到干燥的生料球；
S5、将步骤S4中干燥后的生料球用筛分机进行筛分，选取5-15mm生料球备用；
S6、将步骤S5中5-15mm的生料球在马弗炉中预热，预热温度为200℃，预热时间为30min，得到预热后的料球；
S7、将步骤S6中预热完成后的料球在马弗炉中焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间为25min，得到焙烧后的陶粒；
S8、将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得成品陶粒。
实施例8
本实施例中采用如下原料和方法制备：
所述原料的质量百分比为：污泥75％，粉煤灰20％，淀粉1％、碳酸钙3％，腐殖酸钠1％。
所述制备方法包括：
S1、将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称取步骤S1处理后的污泥、粉煤灰，同时称取淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠，送入搅拌机中至混合均匀，混合时间为90min，得到混合原料；其中，污泥75％，粉煤灰20％，淀粉1％、碳酸钙3％，腐殖酸钠1％；
S3、将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为90min，得到干燥的生料球；
S5、将步骤S4中干燥后的生料球用筛分机进行筛分，选取5-15mm生料球备用；
S6、将步骤S5中5-15mm的生料球在马弗炉中预热，预热温度为300℃，预热时间为20min，得到预热后的料球；
S7、将步骤S6中预热完成后的料球在马弗炉中焙烧，焙烧温度为1050℃，焙烧时间为15min，得到焙烧后的陶粒；
S8、将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得成品陶粒。
实施例9
本实施例中采用如下原料和方法制备：
所述原料的质量百分比为：污泥75％，粉煤灰20％，淀粉0.5％、碳酸钙4％，腐殖酸钠0.5％。
所述制备方法包括：
S1、将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称取步骤S1处理后的污泥、粉煤灰，同时称取淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠，送入搅拌机中至混合均匀，混合时间为80min，得到混合原料；其中，污泥75％，粉煤灰20％，淀粉0.5％、碳酸钙4％，腐殖酸钠0.5％；
S3、将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，干燥温度为105℃，干燥时间为100min，得到干燥的生料球；
S5、将步骤S4中干燥后的生料球用筛分机进行筛分，选取5-15mm生料球备用；
S6、将步骤S5中5-15mm的生料球在马弗炉中预热，预热温度为400℃，预热时间为10min，得到预热后的料球；
S7、将步骤S6中预热完成后的料球在马弗炉中焙烧，焙烧温度为1200℃，焙烧时间为5min，得到焙烧后的陶粒；
S8、将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得成品陶粒。
对实施例1-9中得到的产品根据国家标准《陶粒滤料QB/T4383-2012》测定产品的堆积密度、空隙率、比表面积、盐酸可溶率、含泥量、破损率与磨损率之和、筒压强度，结果见表1；
表1
由表1可以看出，根据国家标准《陶粒滤料QB/T4383-2012》的相关检测标准，要求筒压强度≥8MPa，破损率与磨损率之和≤6％，含泥量≤1％，盐酸可溶率≤2％，空隙率≥40％，比表面积≥2×104cm2/g。本发明的陶粒的筒压强度为8.7-14.6MPa，优选9-14.6MPa，破损率与磨损率之和为0.64-2.17％，优选0.64-2％，含泥量为0.23-0.62％，优选0.23-0.6％，盐酸可溶率为0.21-1.12％，优选0.21-1％，空隙率为43.95-57.93％，优选为45-57.93％，比表面积为4.58×104-7.96×104cm2/g，优选为5×104-7.96×104cm2/g。通过数据对比，本发明的陶粒各项检测数据都优于国家标准《陶粒滤料QB/T4383-2012》中的各项检测要求。本发明的陶粒具有质轻、筒压强度高、空隙率大等优点，性能优异，能够满足水处理领域所用陶粒滤料的需求标准，具有广阔的应用前景。
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种污泥粉煤灰陶粒，其特征在于，采用污泥、粉煤灰、添加剂为原料，经混合、造粒、焙烧后制得；所述添加剂为淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠的混合物。
2.根据权利要求1所述的污泥粉煤灰陶粒，其特征在于，所述原料的质量百分比为：污泥45％～75％，粉煤灰20％～50％，淀粉0.5％～1.5％、碳酸钙2％～4％，腐殖酸钠0.5％～1.5％。
3.根据权利要求1所述的污泥粉煤灰陶粒，其特征在于，所述污泥取自污水处理厂污泥脱水车间，含水率60％；污泥包括如下成分：35-45wt％氧化硅，18-24wt％氧化铝，10-16wt％氧化铁，5-8wt％氧化钙，3-6wt％氧化镁，2-4wt％氧化钾，1-3wt％氧化钠。
4.根据权利要求1所述的污泥粉煤灰陶粒，其特征在于，所述粉煤灰取自煤气化装置，包括如下成分：33.9-59.7wt％氧化硅，16.5-35.4wt％氧化铝，1.5-19.7wt％氧化铁，0.8-10.4wt％氧化钙，0.7-1.9wt％氧化镁，0.6-2.9wt％氧化钾，0.2-1.1wt％氧化钠。
5.根据权利要求1所述的污泥粉煤灰陶粒，其特征在于，陶粒的筒压强度为8.7-14.6MPa，破损率与磨损率之和为0.64-2.17％，含泥量为0.23-0.62％，盐酸可溶率为0.21-1.12％，空隙率≥40％，比表面积≥2×104cm2/g。
6.一种上述权利要求1至5中任一项所述污泥粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下过程：
S1、原料预处理：将含水率为60％的污泥和粉煤灰分别干燥至恒重、研磨后，用100目标准筛进行筛分，得到粒径小于0.147mm的污泥和粉煤灰；
S2、称量混匀：按照一定比例分别称取步骤S1中的污泥和粉煤灰，以及添加剂，放入球磨机中搅拌至混合均匀，混合时间为60-120min，得到混合原料；其中，所述添加剂为淀粉、碳酸钙和腐殖酸钠的混合物。
S3、造粒：将步骤S2中混合原料放入圆盘造粒机中进行造粒，得到生料球；
S4、干燥：将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，得到干燥的生料球；
S5、筛分：将步骤S4中干燥的生料球进行筛分，选取粒径5-15mm的生料球备用；
S6、预热：将步骤S5中筛分过的生料球放入马弗炉中预热，预热温度为200-400℃，预热时间为10-30min，得到预热后的料球；
S7、焙烧：将步骤S6中预热完成的料球放入马弗炉中焙烧，焙烧温度为900-1200℃，焙烧时间为5-25min，得到焙烧后的陶粒；
S8、冷却：将步骤S7中焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，即得到成品陶粒。
7.根据权利要求6所述的污泥粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S2中混合原料的质量百分比为污泥45％～75％，粉煤灰20％～50％，淀粉0.5％～1.5％、碳酸钙2％～4％，腐殖酸钠0.5％～1.5％。
8.根据权利要求6所述的污泥粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S4中将步骤S3中的生料球放入烘箱中进行干燥，得到干燥的生料球，干燥温度为100-110℃，干燥时间为60-120min。
9.根据权利要求6所述的污泥粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S5中将步骤S4中粒径未达到5-15mm的生料球重新粉碎造粒。
10.根据权利要求6所述的污泥粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，在步骤S8中将步骤S7中得到的焙烧后的陶粒在马弗炉中进行自然冷却，冷却至60℃以下，即得到成品陶粒。
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