[發明專利]固硫灰陶粒及其制備方法

有效

• 申請號: 202010350946.6
• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN111517752B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 賈冠華;楊鳳玲;程芳琴;張培華
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C04B33/132
• 分類號: C04B33/132;C04B33/138;C04B33/13;C04B33/24;C04B38/06;C04B38/02
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

本發明屬于燒結固廢建筑材料領域，具體涉及固硫灰陶粒及其制備方法，按以下原材料質量份數比和工藝制備而成：固硫灰9～59份，污泥20～66份，巖漿土8～33份，珍珠巖尾礦粉4～10份；鋁灰1～4份；石灰石粉1～4份；玻璃粉2～8份；磷酸鹽膠黏劑4份。首先對污泥進行脫水至含水率17％～56％，采用余熱對固硫灰、鋁灰烘干，并按質量比混合所有粉料并噴混磷酸鹽膠粘劑獲得濕混料，然后陳化、真空練泥擠出造粒、烘干陶粒坯料，最后焙燒和篩分獲得固硫灰陶粒。本發明充分利用固硫灰的高溫燒結特性，提高固硫灰的資源化利用率，實現多固體廢棄物協同處置。制備的固硫灰陶粒可廣泛應用于建筑材料。

技術領域

本發明屬于燒結固廢建筑材料領域，具體涉及固硫灰陶粒及其制備方法。

背景技術

目前我國因流化床燃燒技術產生的固硫灰渣每年在8000萬噸左右。固硫灰渣與普通燃煤電廠產生的粉煤灰和爐渣相比在化學成分和微觀形貌上有本質區別。固硫灰渣富含鈣質固硫組分f-CaO和CaSO₄，使得固硫灰渣具自硬性和膨脹性能，應用于水泥基材料容易引起開裂；固硫灰渣的疏松多孔微觀結構和高含碳量，導致用于水泥基材料中需水量增大，從而降低材料強度，同時降低了水泥基材料中外加劑的使用性能。由于上述原因，固硫灰渣難以應用于水泥和水泥基材料，從而使其資源化大宗利用受到限制。

但是，固硫灰所富含的CaCO₃、CaSO₄、C等在高溫煅燒時產生的氣體是良好的發泡劑，殘余碳燃燒過程中產生的熱量可以進一步節約燒結能源投入，而所含的其他化學成分如f-CaO、FeO、Fe₂O₃、MgO、TiO₂可以作為陶粒燒結過程中的助熔劑，進一步降低固硫灰的燒結溫度，因此用固硫灰研制燒脹制品和制備燒結多孔材料具有先天優勢，可以實現固硫灰的高效、大摻量利用。

此外，市政污水處理廠產生的污泥總量以每年10％的速度增長。污泥成分復雜，含有大量有機污染物、重金屬及病原菌等，若不加以安全處置，對土壤、河流甚至人體會產生長期的、潛在的安全隱患。此外，污水廠污泥含水率高達85％以上，完全干化時間長、成本高，這也為污泥的資源化利用帶來了阻礙。

但是，也正是由于污泥中含有有機質，用于陶粒的制備不僅提供了燒結能源，而且由于有機物高溫分解產氣，有利于燒結制品內部形成多孔結構，可減少發泡劑的使用。而且如將污泥中的水分脫至合理含水率，還可以替代陶粒成型所用的水。因此，利用污泥制備陶粒可以不用成型用水，減少燃料投入，而且更容易獲得多孔燒脹陶粒，從而實現城市污泥資源化和減量化發展。

陶粒是指通過焙燒工藝獲得具有一定性能的陶質顆粒的統稱。專利申請《一種以高鈣固硫灰為原料制備陶粒支撐劑的方法》(申請號201910640146.5)公開了一種利用高鈣固硫灰制備陶粒支撐劑的方法。該發明為使制備的陶粒壓裂支撐劑具有較高的強度和高壓下較低的破碎率，采用1200℃～1300℃燒結1.5h～2.5h的燒結工藝，但是制備的陶粒壓裂支撐劑出現體積收縮3％～8％，并且燒結過程中陶粒發生干燥收縮和燒結粘連現象。1200℃～1300℃燒結1.5h～2.5h，較高的燒結溫度和較長的燒結時間耗費了大量能源，而陶粒支撐劑的體積收縮和燒結粘連也顯著降低了陶粒支撐劑的成品率。陶粒支撐劑作為石油開采行業的專用材料，由于高密度、低孔隙率、高成本使其無法在建筑材料中使用。

發明內容

本發明目的是提供一種固硫灰污泥陶粒及其制備方法，該方法充分利用固硫灰、城市污泥自身的特點，通過合理的原材料配比、制備工藝和燒結溫度，制備得到輕質高強的燒脹多孔陶粒，可廣泛應用于建筑材料。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：