CN114920542A - 一种高掺量污泥蓄水材料的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高掺量污泥蓄水材料的制备工艺。本发明的高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，先利用传送带将成型料球输送到网带窑上窑区域，在料球通过网带后掉落到另一传送带的过程中风干表层水分，防止料球间的相互粘结，然后在上窑区域内继续传动，直至完全烘干后送入下窑区域进行烧结处理，有效防止粘结在一起的料球进入焙烧区域影响蓄水材料的烧结质量。本发明对蓄水材料的制备工艺进行了合理的优化改进，提升了蓄水材料的污泥掺量及成型质量，处理后的蓄水材料储水能力明显提升，能够更好的满足海绵城市的使用需求，具有很好的推广使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种高掺量污泥蓄水材料的制备工艺。
背景技术
随着“海绵城市”建设的推进，对蓄水材料的需求也日渐提升。同时，响应“绿色建筑”的号召，利用固体废弃物制备蓄水材料成为业界新星。但污泥通常具有较高的含水率，导致其一般只能作为有机添加剂，且掺量较小，当提高其掺量时，蓄水材料在其制备过程中极易发生粘连成块现象，从而限制了污泥的规模化利用。
目前，有研究人员针对该问题进行了相关探索。例如，吴彦等从原料入手，研究发现稻壳粉能够有效降低污泥的含水率，用于调理污泥具有很大潜力。郭俊元等研究发现玉米秸秆也有同样的功效，可以作为骨架颗粒改善污泥的脱水性能。而朱思铭等另辟蹊径，从工艺入手，采用未烘干的脱水污泥和粘土制备陶粒，通过反复捣制原料可有效降低料球间的粘结率，但其污泥掺量并未得到大幅提高。此外，本申请发明人前期试验发现，从原料的烧结工艺上也能有效改善其粘结现象，这在专利《一种蓄水陶粒烧结装置》(CN202011471736.9)中已进行了公开证明。
基于此，本发明试从原料及工艺着手，在污泥原料中添加植物纤维，通过使用网带窑对料球进行干燥和烧结处理，以期能够在改善污泥质蓄水材料间的粘结现象的同时，达到提高污泥使用率的目的，这对实现大规模的污泥利用具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，以解决现有大掺量污泥蓄水材料在其制备过程中极易发生粘连成块现象的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，包括以下步骤：
1)原料处理：将污泥进行去渣、除杂物处理后搅拌打浆；将植物纤维破碎成粉，过100目筛；
2)原料混合：按照重量份计，称取850～1000份步骤1)处理的污泥、170～300份步骤1)处理的植物纤维、180～290份添加剂和230～360份水；在所述污泥搅拌过程中加入所述添加剂，然后，加入所述植物纤维，再根据拌料情况加入所述水，在搅拌机内混合15～25min；
3)料球成型：将步骤2)中配好的物料通过传送带送入造粒机进行造粒，由筛网挤出成球，得到直径为2.5～3cm的料球；
4)球胚干燥：步骤3)中成型的料球由传送带继续输送，通过传送带的高度落差实现对料球间的防粘结处理，然后传送至网带窑上窑烘干区进行热干燥；
5)球胚烧结：步骤4)处理后的料球在网带窑下窑进行高温煅烧，然后进入冷却机进行冷却，得到高掺量污泥蓄水材料。
可选地，步骤1)中所述污泥无需脱水处理，所述植物纤维为农业废弃秸秆、谷壳、芦苇杆中的一种或多种。
可选地，按重量份计，步骤2)中所述添加剂包括水玻璃100～180份、聚丙烯酸钾50～100份、水性环氧树脂30～80份。
可选地，步骤3)中所述造粒机的转速为30～40r/min，旋转倾角为45°～60°。
可选地，步骤4)中具有高度差的传送带为位置高度不同的两段传送带，较高的传送带尾端位于较低传送带的正上方，中间有网板连接，防止生料球之间相互粘结。
可选地，步骤5)中所述球胚烧结的烧结温度为1120～1180℃，停留时间为20～30min。
相对于现有技术，本发明所述的高掺量污泥蓄水材料的制备工艺具有以下优势：
1、本发明提供一种含高掺量污泥的蓄水材料，通过掺入植物纤维和添加剂来改善蓄水材料的物理性能。污泥的含水率较高，加入植物纤维一方面能够平衡含水量，使得料球更易成型，另一方面能够在烧结过程中增加孔隙率，提高蓄水陶粒的保水能力。而添加剂的加入则有助于污泥与植物纤维更好的结合，为其性能奠定基础。
2、本发明提供一种蓄水材料的制备工艺，使用网带窑对球胚进行干燥及烧结处理。成型后的料球由于含水率较高而极易相互粘结，在通过网带板时能够将料球分离开，通过下落过程中的热干燥首先去除料球的表层水，而后在传送过程中进一步烘干内部水，有效防止粘结在一起的料球进入焙烧区域影响蓄水材料的烧结质量。这为利用高掺量的污泥制备蓄水陶粒提供了技术支撑，在保证蓄水材料性能无损的前提下，降低了生产成本，提高了污泥的利用率，具有很好的推广使用价值。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1的高掺量污泥蓄水材料的内部结构图；
图2为本发明实施例2的高掺量污泥蓄水材料的内部结构图；
图3为本发明实施例3的高掺量污泥蓄水材料的内部结构图；
图4为本发明对比例1的蓄水材料的内部结构图；
图5为本发明对比例2的蓄水材料的内部结构图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
现有的蓄水材料多在圆盘造粒机中进行成型，然后在回转窑中进行干燥和焙烧。但在使用污泥作为陶粒制备的主要原料时，由于其含水量较高而极易出现粘结变形现象，为保证其优异的性能通常会降低污泥掺量，这显然不利于污泥的大规模处理利用。本发明对现有的烘干工艺进行了独特的改进处理，先利用传送带将成型料球输送到网带窑上窑区域，在料球通过网带后掉落到另一传送带的过程中风干表层水分，防止料球间的相互粘结，然后在上窑区域内继续传动，直至完全烘干后送入下窑区域进行烧结处理，有效避免了大掺量污泥制备蓄水材料时的粘结变形问题。
下面将结合附图和实施例来详细说明本发明。
本实施例中。
实施例1
一种高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
1)原料处理：将污泥进行去渣、除杂物处理后搅拌打浆，使其更加细腻；将植物纤维破碎成粉，过100目筛，其中，所用的污泥指含水率在55-70％范围的生活污泥，其中有机质含量为15-30％，其在去渣、除杂之前无需脱水处理；所用的植物纤维为农业废弃秸秆；
2)原料混合：按照重量份计，称取步骤1)处理后的污泥890份、步骤1)处理后的植物纤维170份、添加剂210份和水240份；在污泥搅拌过程中加入添加剂，然后，加入植物纤维，再根据拌料情况加入所述水，在搅拌机内混合18min，其中，所使用的添加剂包括水玻璃110份、聚丙烯酸钾60份、水性环氧树脂40份(市售的、有效含量高于80％以上的工业用化学或工业原料)；
3)料球成型：将步骤2)中配好的物料通过传送带送入造粒机进行造粒，由筛网挤出成球，得到直径为3cm的料球，其中，造粒机的转速为35r/min，旋转倾角为50°；
4)球胚干燥：步骤3)中成型的料球由传送带继续输送，通过传送带的高度落差实现对料球间的防粘结处理，然后传送至网带窑上窑烘干区进行热干燥，具体地，具有高度差的传送带为位置高度不同的两段传送带，较高的传送带尾端位于较低传送带的正上方，中间有网板连接，防止生料球之间相互粘结；
5)球胚烧结：步骤4)处理后的料球在网带窑下窑进行高温煅烧，然后进入冷却机进行冷却，得到高掺量污泥蓄水材料，其中，球胚烧结装置采用专利CN 112484484的蓄水陶粒烧结装置，烧结温度为1150℃，停留时间为25min，储水率为82％，内部结构如图1所示。
实施例2
一种高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
1)原料处理：将污泥进行去渣、除杂物处理后搅拌打浆，使其更加细腻；将植物纤维破碎成粉，过100目筛，其中，所用的污泥指含水率在55-70％范围的生活污泥，其中有机质含量为15-30％，其在去渣、除杂之前无需脱水处理；所用的植物纤维为农业废弃秸秆和芦苇杆的混合物；
2)原料混合：按照重量份计，称取步骤1)处理后的污泥950份、步骤1)处理后的植物纤维240份、添加剂230份、水260份；在污泥搅拌过程中加入添加剂，然后，加入植物纤维，再根据拌料情况加入所述水，在搅拌机内混合20min，其中，所使用的添加剂包括水玻璃120份、聚丙烯酸钾80份、水性环氧树脂30份(市售的、有效含量高于80％以上的工业用化学或工业原料)；
3)料球成型：将步骤2)中配好的物料通过传送带送入造粒机进行造粒，由筛网挤出成球，得到直径为2.8cm的料球，其中，造粒机的转速为35r/min，旋转倾角为50°；
4)球胚干燥：步骤3)中成型的料球由传送带继续输送，通过传送带的高度落差实现对料球间的防粘结处理，然后传送至网带窑上窑烘干区进行热干燥，具体地，具有高度差的传送带为位置高度不同的两段传送带，较高的传送带尾端位于较低传送带的正上方，中间有网板连接，防止生料球之间相互粘结；
5)球胚烧结：步骤4)处理后的料球在网带窑下窑进行高温煅烧，然后进入冷却机进行冷却，得到高掺量污泥蓄水材料，其中，球胚烧结装置采用专利CN 112484484的蓄水陶粒烧结装置，烧结温度为1150℃，停留时间为20min，储水率为80％，内部结构如图2所示。
实施例3
一种高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
1)原料处理：将污泥进行去渣、除杂物处理后搅拌打浆，使其更加细腻；将植物纤维破碎成粉，过100目筛，其中，所用的污泥指含水率在55-70％范围的生活污泥，其中有机质含量为15-30％，其在去渣、除杂之前无需脱水处理；所用的植物纤维为谷壳和芦苇杆的混合物；
2)原料混合：按照重量份计，称取步骤1)处理后的污泥980份，步骤1)处理后的植物纤维270份、添加剂245份、水270份；在污泥搅拌过程中加入添加剂，然后，加入植物纤维，再根据拌料情况加入所述水，在搅拌机内混合22min，其中，所使用的添加剂包括水玻璃140份、聚丙烯酸钾70份、水性环氧树脂35份(市售的、有效含量高于80％以上的工业用化学或工业原料)；
3)料球成型：将步骤2)中配好的物料通过传送带送入造粒机进行造粒，由筛网挤出成球，得到直径为3cm的料球，其中，造粒机的转速为35r/min，旋转倾角为50°；
4)球胚干燥：步骤3)中成型的料球由传送带继续输送，通过传送带的高度落差实现对料球间的防粘结处理，然后传送至网带窑上窑烘干区进行热干燥，具体地，具有高度差的传送带为位置高度不同的两段传送带，较高的传送带尾端位于较低传送带的正上方，中间有网板连接，防止生料球之间相互粘结；
5)球胚烧结：步骤4)处理后的料球在网带窑下窑进行高温煅烧，然后进入冷却机进行冷却，得到高掺量污泥蓄水材料，其中，球胚烧结装置采用专利CN 112484484的蓄水陶粒烧结装置，烧结温度为1150℃，停留时间为20min，储水率为87％，内部结构如图3所示。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：步骤1)所用污泥经脱水处理，不添加植物纤维，其余同实施例1。
本对比例制得的蓄水材料未出现粘结现象，但由于有机质含量较低，其内部孔隙率较少，多为细密的小孔结构，测试其24h储水率仅为5％～10％，不能满足蓄水材料的基本物理性能，内部结构如图4所示。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：步骤4)的球胚干燥和步骤5)的球胚烧结处理在回转窑中进行，其余同实施例1。
本对比例制得的蓄水材料多为粘结成块的畸形板料，破碎后其内部孔隙不均，连通的大孔数量体积占比大，蓄水性能差，内部结构如图5所示。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)原料处理：将污泥进行去渣、除杂物处理后搅拌打浆；将植物纤维破碎成粉，过100目筛；
2)原料混合：按照重量份计，称取850～1000份步骤1)处理的污泥、170～300份步骤1)处理的植物纤维、180～290份添加剂和230～360份水；在所述污泥搅拌过程中加入所述添加剂，然后，加入所述植物纤维，再根据拌料情况加入所述水，在搅拌机内混合10～30min；
3)料球成型：将步骤2)中配好的物料通过传送带送入造粒机进行造粒，由筛网挤出成球，得到直径为2.5～3cm的料球；
4)球胚干燥：步骤3)中成型的料球由传送带继续输送，通过传送带的高度落差实现对料球间的防粘结处理，然后传送至网带窑上窑烘干区进行热干燥；
5)球胚烧结：步骤4)处理后的料球在网带窑下窑进行高温煅烧，然后进入冷却机进行冷却，得到高掺量污泥蓄水材料。
2.根据权利要求1所述的高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，其特征在于，步骤1)中所述污泥无需脱水处理，所述植物纤维为农业废弃秸秆、谷壳、芦苇杆中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，其特征在于，按重量份计，步骤2)中所述添加剂包括水玻璃100～180份、聚丙烯酸钾50～100份、水性环氧树脂30～80份。
4.根据权利要求1所述的高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，其特征在于，步骤3)中所述造粒机的转速为30～40r/min，旋转倾角为45°～60°。
5.根据权利要求1所述的高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，其特征在于，步骤4)中具有高度差的传送带为位置高度不同的两段传送带，较高的传送带尾端位于较低传送带的正上方，中间有网板连接，防止生料球之间相互粘结。
6.根据权利要求1所述的高掺量污泥蓄水材料的制备工艺，其特征在于，步骤5)中所述球胚烧结的烧结温度为1120～1180℃，停留时间为20～30min。
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