專利名稱：一種用污泥和赤泥制備超輕陶粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用城市污水廠的污泥與煉鋁廠廢渣赤泥燒制超輕陶粒的方法，屬環(huán)境技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
污水廠污泥是指水處理過程中產(chǎn)生的絮狀體，它含有大量水分、豐富的有機(jī)物及N、 P、 K等營養(yǎng)元素，同時還含有重金屬及病原菌等有害物質(zhì)，如果任意排放不加處理，不僅對環(huán) 境造成污染，同時也是對資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國污水排放量為4. 474X 107m7d， 不同規(guī)模、不同處理程度的污水處理廠有100多座。每天所產(chǎn)生的污泥量約為污水處理量的 0.5%-1.0%，污泥中除含有豐富的氮、磷等營養(yǎng)物以外，還含有大量的有機(jī)物、重金屬以及 各種致病微生物，其容量大、易腐敗、不穩(wěn)定、有惡臭，如果處理不好，將會造成大范圍的 二次污染；同時，污泥處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用巨大(分別占污水處理廠全廠費(fèi)用的12%-30%和 20%-50%)，因此尋求經(jīng)濟(jì)有效的減量化、無害化和資源化的污染處理利用技術(shù)具有重要意義。
當(dāng)前污泥的資源化技術(shù)主要有1.農(nóng)田林地利用，2.消化制沼氣，3.燃料化技術(shù)，4. 建材利用，5.作黏結(jié)劑，6.低溫?zé)峤庵朴停?.制取活性炭等等。這些資源化利用方式主要是 針對污泥中的有機(jī)成分進(jìn)行的，而利用污泥燒制超輕陶粒充分發(fā)揮污泥中有機(jī)和無機(jī)兩種成 分。
赤泥是指在煉鋁工業(yè)過程中產(chǎn)生的紅色或者紅褐色固體物質(zhì)。赤泥是氧化鋁在生產(chǎn)過程 中產(chǎn)生的廢渣，因含有大量氧化鐵而呈紅色，故被稱為赤泥。赤泥的產(chǎn)出量，因礦石品位、 生產(chǎn)方法、技術(shù)水平而異。大多數(shù)生產(chǎn)廠每生產(chǎn)l噸氧化鋁同時產(chǎn)出1. 0 1. 8噸赤泥。 據(jù)估計，全世界氧化鋁工業(yè)每年產(chǎn)生的赤泥超過6X107 t。我國氧化鋁生產(chǎn)過程中每年產(chǎn)生 的赤泥量超過600萬噸，全部露天堆存，并且大部分堆場壩體用赤泥構(gòu)筑。目前，人們?nèi)找?關(guān)注赤泥堆放給環(huán)境帶來的危害。赤泥的堆放不僅占用大量土地，耗費(fèi)較多的堆場建設(shè)和維 護(hù)費(fèi)用，而且存在于赤泥中的堿向地下滲透，造成地下水體和土壤污染。裸露赤泥形成的粉 塵隨風(fēng)飛揚(yáng)，污染大氣，對人類和動植物的生存造成負(fù)面影響，惡化生態(tài)環(huán)境。
當(dāng)前超輕陶粒主要是利用頁巖，砂巖等進(jìn)行燒制，有的也適量的添加河底泥用于超輕陶 粒的燒制。用城市污水廠污泥和赤泥混合燒制超輕陶粒還屬于首次。
超輕赤泥污泥混合型陶粒是由粘土、污泥、赤泥等為主要原料，經(jīng)加工、焙燒而成的顆 粒狀陶質(zhì)物，其特點(diǎn)是具有渾圓狀外形、外殼堅硬且具有一層隔水保氣的釉層包裹，內(nèi)部具 有較多的孔洞，呈灰黑色蜂窩狀，其松散容重為400-500 kg/m3，并具有一定的強(qiáng)度，是一種
較好的建筑材料和環(huán)保材料，可用于防水、防火、保溫、隔音等建筑材料的原材料、吸附劑、 水處理的濾料及農(nóng)業(yè)、園林中的無土栽培的培養(yǎng)基等。以污泥、赤泥作為原料燒制輕質(zhì)陶粒 不僅解決了污泥、赤泥的處理處置這一環(huán)境難題，還實現(xiàn)了污泥和赤泥的資源化，變廢為寶， 具有顯著的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有用污泥和赤泥制備超輕陶粒技術(shù)存在的不足，提供一種工藝簡單、方便 的用污泥和赤泥制備超輕陶粒的方法，制備的超輕陶粒強(qiáng)度高、吸水率小、比表面積大。本發(fā)明的用污泥和赤泥制備超輕陶粒的方法，包括以下步驟
(1) 以重量比l-3: 7-9: 0.5-1的比例稱取經(jīng)過烘干粉碎后的污泥、粘土和赤泥，加水 攪拌均勻，直到呈粘稠狀，然后制成生料球；
(2) 將生料球置于常溫下干燥10小時-20小時；
(3) 再將生料球放入350'C-40(TC箱式電阻爐中，預(yù)熱時間10分鐘-30分鐘，迅速轉(zhuǎn)移 到115(TC的管式電阻爐中燒制5分鐘-15分鐘，將陶粒置于室溫冷卻，即可得到超輕陶粒。
各原料中主要無機(jī)化學(xué)成分表(％)
原料Si02A1203Fe203MgOCaO
污泥灰分47. 9814. 796. 194. 0812.86
粘土75. 5712. 513. 732. 021. 51
赤泥22. 386.809. 531. 6345. 27
本發(fā)明工藝簡單，制備的超輕陶粒外觀為赤褐色或深褐色表面粗糙的球狀固體，松散容
重為400-500 kg/m3，顆粒容重為865-975kg/m:i，在水中可以漂浮，吸水率為3. 0-6. 0%，膨
脹率為30-40%，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、吸水率小、比表面積大等特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明制備的超輕陶粒表面在200倍顯微鏡下觀察的表面結(jié)構(gòu)圖。 圖2是本發(fā)明制備的超輕陶粒表面在1000倍顯微鏡下觀察的表面結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本發(fā)明制備的超輕陶粒截面在200倍顯微鏡下觀察的表面結(jié)構(gòu)圖。 圖4是本發(fā)明制備的超輕陶粒截面在1000倍顯微鏡下觀察的表面結(jié)構(gòu)圖。 圖5是本發(fā)明制備的超輕陶粒在水中漂浮的狀況圖。 圖6是本發(fā)明制備的超輕陶粒和生料球的對比圖。
具體實施方式
實施例1
(1) 分別稱取烘干、粉碎后的污泥、粘土和赤泥l(xiāng)g、 9g和0.5g置于燒杯中，攪拌均勻 然后加水?dāng)嚢瑁钡匠收吵頎?，然后用常?guī)方法制成生料球；
(2) 將生料球置于室溫處干燥10小時；
(3) 再將生料球放入40(TC箱式電阻爐，預(yù)熱時間10分鐘；迅速轉(zhuǎn)移到115(TC管式電阻 爐焙燒5分鐘；自然冷卻至室溫，制得超輕陶粒。
制備的超輕陶粒外觀為深褐色或亮黑色表面粗糙的球狀固體，松散容重為475kg/m3，顆 粒容重為975 kg/m3，在水中可以飄浮，吸水率為6.0%，膨脹率為30%。 實施例2
(1) 分別稱取烘干、粉碎后的污泥、粘土和赤泥2g、 8g、 0.75g置于燒杯中，攪拌均勻 然后加水?dāng)嚢?，直到呈粘稠狀，然后用常?guī)方法制成生料球；
(2) 將生料球置于室溫處干燥15小時；
(3) 再將生料球放入40(TC箱式電阻爐，預(yù)熱時間20分鐘；迅速轉(zhuǎn)移到115(TC管式電阻爐焙燒10分鐘；自然冷卻至室溫，制得超輕陶粒。
制備的超輕陶粒外觀為深褐色或亮黑色表面粗糙的球狀固體，松散容重為408kg/m3，顆 粒容重為865 kg/m3,在水中可以飄浮，吸水率為5.0%，膨脹率為37%。
實施例3
(1) 分別稱取烘干、粉碎后的污泥、粘土和赤泥3g、 7g、 lg置于燒杯中，攪拌均勻然后 加水?dāng)嚢?，直到呈粘稠狀，然后用常?guī)方法制成生料球；
(2) 將生料球置于室溫處干燥20小時；
(3) 再將生料球放入40(TC箱式電阻爐，預(yù)熱時間30分鐘；迅速轉(zhuǎn)移到115(TC管式電阻 爐焙燒15分鐘；自然冷卻至室溫，制得超輕陶粒。
制備的超輕陶粒外觀為深褐色或亮黑色表面粗糙的球狀固體，松散容重為487kg/m3，顆 粒容重為900kg/m3，在水中可以飄浮，吸水率為3.0%,膨脹率為40%。
制備的超輕陶粒表面和內(nèi)部SEM結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3和圖4所示。圖5給出了超輕 陶粒在水中的情況，圖6給出了生料球和產(chǎn)品的膨脹對比情況。
權(quán)利要求
1.一種用污泥和赤泥制備超輕陶粒的方法，包括以下步驟(1)以重量比1-3∶7-9∶0.5-1的比例稱取經(jīng)過烘干粉碎后的污泥、粘土和赤泥，加水?dāng)嚢杈鶆?，直到呈粘稠狀，然后制成生料球?2)將生料球置于常溫下干燥10小時-20小時；(3)再將生料球放入350℃-400℃箱式電阻爐中，預(yù)熱時間10分鐘-30分鐘，迅速轉(zhuǎn)移到1150℃的管式電阻爐中燒制5分鐘-15分鐘，將陶粒置于室溫冷卻，即可得到超輕陶粒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用污泥和赤泥制備超輕陶粒的方法，包括以下步驟(1)以重量比1-3∶7-9∶0.5-1的比例稱取經(jīng)過烘干粉碎后的污泥、粘土和赤泥，加水?dāng)嚢杈鶆?，直到呈粘稠狀，然后制成生料球?2)將生料球置于常溫下干燥10小時-20小時；(3)再將生料球放入350℃-400℃箱式電阻爐中，預(yù)熱時間10分鐘-30分鐘，迅速轉(zhuǎn)移到1150℃的管式電阻爐中燒制5分鐘-15分鐘，將陶粒置于室溫冷卻，即可得到超輕陶粒。本發(fā)明工藝簡單，制備的超輕陶粒外觀為赤褐色或深褐色表面粗糙的球狀固體，松散容重為400-500kg/m³，顆粒容重為865-975kg/m³，在水中可以漂浮，吸水率為3.0-6.0％，膨脹率為30-40％，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、吸水率小、比表面積大等特點(diǎn)。
文檔編號C04B33/132GK101538145SQ20091002061
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者岳欽艷, 倩 李, 順 田, 田 邵, 陶俊杰, 齊元峰 申請人:山東大學(xué)