[發明專利]一種粉煤灰包覆污泥陶粒及其制備方法

在審

• 申請號: 201510964934.1
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105541380A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 曹建尉;趙慶朝;王志;嚴明明;馬連濤;溫鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;山東恒遠利廢技術股份有限公司
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02;C04B18/02;C04B20/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

技術領域

本發明涉及一種污泥陶粒及其制備方法，尤指一種粉煤灰包覆污 泥陶粒及其制備方法，目的在于實現污泥的資源化綜合利用，同時提 供一種性能優良的人造輕骨料建筑用材料。

背景技術

城市污水處理廠污泥是污水處理的伴生產物，組成極其復雜，體 積大、易腐敗、有惡臭。隨著社會經濟的快速發展和城市化水平的不 斷提高，我國工業污水和城市生活污水的排放量日益增多，污水收集 處理率和處理深度不斷提高，污泥產量也正以每年10％的速度急劇增 加。由于我國污水廠建設普遍存在“重水輕泥”現象，導致污泥的處 理仍處于機械脫水后外運堆存或簡易填埋階段，不僅侵占了大量土 地，對土壤、地下水、地表水及空氣也造成了嚴重的二次污染。污泥 處理處置問題已經成為城市污水廠的沉重負擔，甚至成為某些污水廠 正常運營的巨大障礙。我國2009年實施的《城鎮污水處理廠污泥處 理處置及污染防治技術政策(試行)》特別強調“污泥處理設施必須 與污水處理設施同時投入運行”，因此，污泥的處理處置成為亟待解 決的重大難題。

污泥的處置方法主要有衛生填埋、焚燒和資源化利用。衛生填埋 成本低、操作簡單，曾經是發達國家普遍采用的污泥處置方式。但是， 污泥含水率高，遇雨季更加難以壓實，加之填埋場占地大、有惡臭， 其選址越來越困難，最近幾年，德國、美國等發達國家己經開始禁止 污泥填埋。污泥焚燒是最徹底的污泥減量化和無害化方式，在土地稀 缺的日本等發達國家被廣泛采用。但污泥的高含水量使得焚燒能耗巨 大，焚燒設備投資和運行費用都很高，發展中國家難以承受。國內只 有上海市石洞口污水處理廠采用廠內直接焚燒，而利用附近電廠的余 熱干化焚燒可大大降低成本。

污泥中除了有機物外往往還含有20-30％的無機物，主要是硅、 鋁、鐵、鈣等，與許多建筑材料常用的原料成分相近，利用污泥中的 有機和無機成分，高溫燒脹污泥陶粒、污泥磚、生態水泥等建筑材料， 可同時實現污泥的減量化、無害化和資源化利用，漸漸成為近年來污 泥處理處置領域的研究熱點和發展方向。研究普遍認為，由于有機質 含量高以及污泥中氧化物組成配比偏離陶粒燒成膨脹判據區間較大， 污泥不能單獨燒制陶粒，必須添加硅、鋁含量高的粉煤灰、粘土、頁 巖等輔助材料，來提高陶粒強度。粉煤灰作為我國產量極大的典型工 業固體廢物，顆粒松散，疏松多孔，機械強度較高，價廉易得，具有 作為物理調理劑的顯著優勢。粉煤灰對污泥陶粒的制備而言，是一種 重要的輔助材料。

污泥陶粒具有優異的理化性能，如密度低、筒壓強度高、孔隙率 高，軟化系數高、抗凍性良好、抗堿集料反應性優異等。特別由于陶 粒密度小，內部多孔，形態、成分較均勻，且具一定強度和硬度，因 而具有質輕，耐腐蝕，抗凍，抗震和良好的隔絕性等多功能特點，可 廣泛應用于建材、園藝、耐火保溫材料、化工、石油等部門，應用領 域越來越廣。

以城市污水廠污泥為主要原料制取陶粒，不僅可以解決污水廠污 泥出路壓力的問題，使城市污水廠污泥的利用朝著無害化、減量化和 資源化的方向發展。另一方面，提供了一種性能優良的人造輕骨料建 筑用材料，具有顯著的經濟效益、環境效益和社會效益。

采用回轉窯制備污泥陶粒，進行動態燒成時(尤其是在高溫燒成 過程)，陶粒生坯顆粒表面易生成熔融態粘性物質，陶粒顆粒在回轉 窯中滾動燒成時顆粒之間極易發生粘連，無法獲得表面質硬規整的單 一陶粒，嚴重影響了陶粒的成品率，增加了發泡陶粒生產成本，極大 的制約了發泡陶粒的生產規模化。因此，發泡陶粒燒成過程中的粘連 問題是我們亟待解決的難題。

發明內容

針對背景技術中目前存在的問題，本發明提供了一種以污泥為主 要原料并輔以粉煤灰、頁巖、長石粉以及發泡劑制備粉煤灰包覆污泥 陶粒的方法，根據本發明中所述的污泥陶粒高溫發泡過程中發生的粘 連行為以及粉煤灰特性提出了粉煤灰包覆污泥陶粒制備新工藝，通過 在污泥顆粒表面包覆一層粉煤灰層，一舉攻克了污泥陶粒發泡燒成過 程中的顆粒間的粘連難題。本發明制備的粉煤灰包覆污泥陶粒具有優 異的理化性能，可廣泛應用于建材、園藝、耐火保溫材料、化工、石 油等部門。