专利名称：一种污泥制自保温砖的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种污水淤泥制自保温砖的生产方法。
背景技术：
水处理后的污水淤泥遍布全国大小城镇，其性能也有较大差异。页岩矿山原料在 我国分布也非常广泛，是我国制砖原料的重要资源之一。淤泥能否与页岩混合生产烧结多 孔砖及标砖，是非常有意义的研究课题。利用淤泥制砖，不仅消除污染，节约了堆放淤泥所 需要的土地及填埋而产生的渗流液对环境的危害，保护了城市环境，而且可利用污泥中有 机物本身的发热量，达到制砖节能、节水的目的，使废物再次利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种污泥制自保温砖的生产方法。利用淤泥 和页岩生产节能新型烧结墙体材料多孔砖及标砖，不仅技术上可行，而且还不产生二次污 染，具有良好的经济效益和社会效益，比被焚烧等处理办法处理淤泥投资少、污染小、效益 好，是城市水处理后淤泥综合利用的有效途径。本发明的污水淤泥制自保温砖的生产方法，以城市湿污泥、电厂粉煤灰、石料厂石 粉及地下页岩为原料制备而成，具体包括以下步骤1)将粉煤灰与含水量75wt % 85wt %的湿污泥按1 1体积比搅拌成混合物，以 满足烧成品所需的热值及用水要求。2)将上述混合物按1 2体积比加入石粉进行拌合并加入少量(不定量)页岩 调节其可塑性指数。由于石粉几乎没有塑性，无需加水，按此比例得到的混合物的含水在 15wt% --18wt%间，符合制坯要求。石粉为主骨料掺入，以解决污泥拌合物挤压成型后的 干燥收缩，控制坯体产生干燥裂缝影响产品质量。石粉粒径不大于2mm，以保证含钙石粉不 出现石灰爆裂。以扩大其石粉应用范围。3)将2)得到的混合物经强力搅拌陈化72小时后，再次进行搅拌与泥炼，经双级真 空挤出、切坯、静停12小时后进行烘干，为防止烘干裂缝，烘干时采用饱合湿度先期加温办 法逐步降底烘干湿度，同时又逐步提高烘干温度，以解决污泥拌合物收缩变形难题。烘干温 度控制在60-130度，烘干时间为24-28小时。4)将3)得到的坯体干燥后进入烧成道焙烧，由于污泥中有机物燃点低，为防止其 在升温段燃烧，窑炉在升温段设计一中门控制其过早燃烧，以达到污泥热值的有效利用。烧 结采用低温长烧法，烧成温度950-1050污泥中的重金属绝大部分被固定。5)采用慢降温方法对4)中的烧成品进行降温，以防止其急剧冷却造成裂缝变形。6)产品检测。测得该产品的强度符合MU15要求，质轻是普通页岩砖的70%左右， 保温其传热系数为1. 34W/m3左右，达到保温要求，且外观平整、美观。相对于现有技术，本发明的污水淤泥制砖的生产方法在工艺方面具有如下改进一是利用淤泥生产的新型墙体材料多孔砖，由于半硬塑挤出成型含水率不得高于18 %，因此，淤泥的含水量应控制在75wt-85wt %，页岩自然含水率小于8 %才能满足成型 要求。因此，需要污水处理厂提供含水量低于85%的淤泥，或者砖厂生产工艺上采取自然或 机械脱水成为首要技术环节，大型存放场地或脱水机械成为首要解决的问题。二是高含水率的淤泥与粉碎后的页岩均勻混合对设备的要求很高，混合不均勻， 直接影响干燥焙烧质量，产品外观和强度难以保证，为此，本发明对现有设备进行了进一步 的投资改造，使其满足了工艺的要求。三是工业淤泥的燃点很低，约在350-400°C制砖环境中。在实际生产过程中，淤泥 的热值在升温阶段大部分已经散失，在焙烧阶段就不能为烧制产品提供足够的有效热量， 这样不但会导致环境污染，还会造成原料的浪费或者导致产品因缺少热量而不合格。为此， 本发明通过反复的研究论证和实验，对窑炉的整体设计进行了进一步的投资改造，增加设 备投入以及窑炉的有效长度，解决了这项技术难题，即在窑炉在升温段设计一中门控制其 过早燃烧，以达到污泥热值的有效利用。图2为本发明的烧制页岩砖的温度曲线图，其中虚线部分为改造前温度变化曲 线)，7-12车位之间为窑炉重新改造部位，这样可以充分减少升温阶段淤泥因达到燃点燃 烧而导致的热量流失问题。四是淤泥烧制页岩砖的环保可行性。二恶英，俗称二恶因。属于氯代三环芳烃类 化合物，是由200多种异构体、同系物等组成的混合体。其毒性比氰化钾要毒约100倍，比 砒霜要毒约900倍。为毒性最强，非常稳定又难以分解的一级致癌物质。它还具有生殖毒 性、免疫毒性及内分泌毒性。在对淤泥的焚烧过程中，焚烧温度低于800°C，塑料之类的含氯 垃圾不完全燃烧，极易生成二恶英。本发明对窑炉改造之后，淤泥在升温阶段前期不燃烧， 后期迅速升温达到焙烧温度(iooo°c )，这样既不会流失热量，又不会使污泥不完全燃烧而 产生二恶英。具有很好的环保可行性。
图1为本发明的工艺流程图。图2为本发明烧制页岩砖的温度曲线图，其中虚线部分为改造前的温度变化曲 线，7-12车位之间为窑炉重新改造部位。
具体实施例方式以下结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案。实施例1一、淤泥和页岩的物理性能、化学成分分析1.物理性能①淤泥物理性能淤泥选取于本市化纤污水处理厂，颜色呈黑色，自然含水率为80wt%左右，其松散 干容量为0. 69g/cm3，发热量为12247. 4kJ/kg。②页岩物理性能页岩选于本市某镇页岩分布区的不同位置。松散干容量为1. 29g/cm3，普氏硬度 3 4之间.
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③分析从淤泥物理性能看，要把80wt%含水率降到15wt% 18wt%左右，用于制砖不 但脱水时能源消耗较大，投资大，而且生产成本及经济效益也差。本发明将淤泥和较干页 岩掺和在一起，降低了脱水量，使淤泥用于制砖变为可能。从淤泥脱水后每公斤发热量看， 按照生产实际和淤泥简单脱水后的含水量，试验采用原料配比为页岩87%，淤泥烘干后为 13%,生产每万块砖可消耗含水量为80%的污水淤泥13t左右。从发热量来看，每块砖带入 热量为3138kJ，完全能够达到需要热量的80%。按照页岩/淤泥=87/13的配比，破碎混合处理后的原料制砖物理性能见表1。表 1 由表1可以看出，页岩加入淤泥后原料普氏成型水分由16. 8%提高到了 24.8%， 塑性指数提高了 14.7%，达到7. 8，满足了成型的基本要求。还应当看到加入淤泥后，塑性 指数虽然增加了，改善了成型性能，但干燥敏感系数增加了近1倍，干燥收缩也从1. 72%提 高到了 4.8%。2.化学成分①淤泥的化学成分从下表2可以看出Si02含量为18. 11%，而烧砖的适宜含量应在45% 65%。 S03含量偏高，达到了 6. 43%，掺和砖料时要注意配合比，以免过量硫酸盐产物，造成产品严 重泛霜。表 2②页岩化学成分从表2可以看出，页岩的化学成分中Si02含量偏高，在60%以上，对产品的强度和 烧成度产生直接影响，Si02含量过高烧结砖会造成抗折强度较低，产品发脆。③混合试样的化学成分在进行页岩化学成分分析的基础上，仍按照淤泥和页岩各占13%和87%制成混 合样进行化学分析，测的结果见表2混合样栏。混合样主要化学成分符合制砖要求，加入淤
5泥后，Si02含量从原来的60%以上降到了 53. 38%，对淤泥来说，加入页岩后303含量则由 6. 43%下降到了 0.91%。综合分析看，二者混合后，其各自化学成分偏差实现了互补，混合 料化学性能和物理性能得到了改善。二、样品试验和半工业性试验1.样品试验①成型试验过程先将页岩和烘干后的淤泥分别进行粉碎(粉碎用锤式粉碎机)，再按页岩87 % 和淤泥烘干料的13%配料，拌水湿化24h，最后经细碎对辊机处理后送入真空挤出机成 型。成型试验用小真空挤出机，挤出机泥缸直径为150mm，挤出压力0.6 O.SMpa，真空 度-0.08Mpa，成型含水率为17. 97%，成型试件尺寸为50 X 25mm，孔洞率35%。从挤出的泥 条看，表面棱角饱满光滑，湿坯强度较好，成型顺利，泥条和坯体没有裂纹、凹凸等缺陷。②样品的干燥焙烧干燥挤出的泥条切成小试块后先在室内自然干燥24h，然后再放入105士5°C烘 干箱内烘干，烘干时间为8h。将试样从烘干箱中取出观察，试样完整无损，也没有出现裂纹， 干坯强度较好，干燥收缩为3. 5%。焙烧升温速度控制在每小时100°C左右，烧成周期为10h，保温时间2h，焙烧后的 试样呈红色，烧成收缩为2. 78%，吸水率16. 3%，烧成温度为1000°C。从高温炉中取出试样 冷却到常温，然后再拿两块试样敲击，声音清脆，边角无明显掉渣现象。2.半工业试验半工业性试验是在整条生产线上进行的，为了降低生产成本，根据本地资源情况， 按实验提供的数据，适当调整配比(掺加适量粉煤灰)延长焙烧时间，原料配比调整为淤 泥10% 15%，粉煤灰10% 20%，页岩65% 80%。①主要设备技术性能强力双轴搅拌机为SJ300-42型，产量每小时大于30m3，搅拌进出料端中线距离 2. 77m ；粉碎设备为CPF900X900锤式粉碎机，产量30m3/h以上；成型设备为JZK50/45-38 型双级真空挤出机，生产能力12000 15000块/h (折合标砖)，真空度小于-0. 092Mpa, 许用压力3. 8Mpa，适宜半硬塑性挤出成型，单泥条挤出；真空泵为SK-12水环式泵，真空度 ^ 0.092Mpa。考虑到淤泥发热量高的实际情况，为消除条面压花干燥和焙烧采用了平码工 艺(KP1)。②主要技术参数a.产品规格尺寸240mmX115mmX90mm的多孔砖，孔洞率27%左右成型水分15% 18%成型挤出压力1. 9 2. 2Mpa成型挤出真空度-0. 085 -0. 09Mpa干燥时间24 28h焙烧周期40 45h烧成温度950°C 1050°Cb.产品规格尺寸240mmXI 15mmX 53mm的标砖成型水分15% 18%
成型挤出压力1. 9 2. 2Mpa成型挤出真空度-0. 085 -0. 09Mpa干燥时间24 28h焙烧周期44 50h烧成温度950°C 1050°C③工艺流程参看图1，即原料粉碎一配料一搅拌混合一陈化一强力搅拌一半硬塑真空挤出 成型一切条一切坯一分坯一平码窑车一隧道人工干燥一隧道窑焙烧一人工卸车检验。烧成的多孔砖产品，按照国家标准GB 13544-2000《烧结多孔砖》进行检验，孔洞 率为29%，强度等级为MU15，外观尺寸偏差、吸水率、抗冻性能、石灰爆裂、泛霜等符合优等 品指标要求。烧成的标砖产品，按照GB/T5101-1998《烧结普通砖》，符合国家标准，半工业 性试验所采用的技术参数和工艺路线是可行的。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的 技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在 本发明的权利要求范围中。
权利要求
一种污泥制自保温砖的生产方法，其特征在于，以城市湿污泥、电厂粉煤灰、石料厂石粉及地下页岩为原料制备而成，具体包括以下步骤1)将粉煤灰与湿污泥按1∶1体积比搅拌成混合物；2)将上述混合物按1∶2体积比加入石粉进行拌合并加入页岩调节其可塑性指数；3)将2)得到的混合物经强力搅拌陈化后，再次进行搅拌与泥炼，经双级真空挤出、切坯、静停后进行烘干；4)将3)得到的坯体干燥后进入烧成道焙烧；5)采用慢降温法对4)中的烧成品进行降温；6)产品检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿污泥的含水量为75wt%-85wt%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)得到的混合物的含水量为 15wt% 18wt%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石粉粒径<2mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烘干时采用饱合湿度先期加温法，即 逐步降底烘干湿度，同时又逐步提高烘干温度，烘干温度为60-130°C，烘干时间为24-28小 时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焙烧采用低温长烧法，烧成温度为 950-1050°C。
全文摘要
本发明公开了一种污泥制自保湿砖的生产方法，以城市湿污泥、电厂粉煤灰、石料厂石粉及地下页岩为原料制备而成。其工艺流程如下原料粉碎→配料→搅拌混合→陈化→强力搅拌→半硬塑真空挤出成型→切条→切坯→分坯→平码窑车→隧道人工干燥→隧道窑焙烧→人工卸车检验。本发明利用淤泥和页岩生产节能新型烧结墙体材料多孔砖及标砖，不仅技术上可行，而且还不产生二次污染，具有良好的经济效益和社会效益，比被焚烧等处理办法处理淤泥投资少、污染小、效益好，是城市水处理后淤泥综合利用的有效途径。
文档编号C04B18/30GK101851086SQ20101013314
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者任献军, 王爱瑞, 王金旗 申请人:王爱瑞;任献军;王金旗