专利名称：一种制造轻质陶粒的工艺技术的制作方法
一种制造轻质陶粒的工艺技术，属于建筑材料科学领域。
陶粒属人造轻骨料的一种，国内外公知的生产的陶粒，根据所用原料的不同，大体分为粘土陶粒、页岩陶粒、煤矸石陶粒、矿渣陶粒、珍珠岩陶粒、蛭石陶粒、粉煤灰陶粒等，所采用工艺为配料、成型、予热、烧胀、冷却、筛分、分级等。原料的化学成份为SiO248～65％、Al2O314～20％、Fe2O32～9％、CaO 0～5％、MgO 0.3％左右、Na2O+K2O 1～5％，烧失量4～13％，生产工艺只是在配料、所用设备和工艺条件等方面各有所区别。这些工艺大都存在以下问题例如粘土陶粒要以土壤为原料，占用大量耕地；粉煤灰陶粒可以充分利用废弃物、但生产的陶粒容重较大，无法生产轻质陶粒，影响其使用功能；有的是在预热和烧胀过程中消耗大量能量、生产成本相对较高。上海建筑科学研究院曾研究过，用剩余污泥制陶粒，但污泥在原料中的比例仅占20％左右，生产的陶粒容重大，而且未解决烧胀问题。
本发明的目的是利用污水厂脱水污泥为主要原料，配以一定量粘土、粉煤灰等辅料及硫铁矿制硫酸废渣等外加剂，通过脱碳控制碳铁比、优化烧胀工艺条件，生产出轻质高强陶粒。
本发明是通过以下技术方案来实现的
图1是工艺流程图，其由原料配料、均化、成型、干燥、脱碳、烧胀、冷却组成。配料由原料、辅料、复合外加剂组成，原料是污水处理厂排出的脱水污泥，辅料是粘土、页岩、煤渣、矿渣、建筑垃圾等，复合外加剂是含铁和铝的废弃物，例如硫铁矿制硫酸后的废渣，电厂排出的粉煤灰，锡中矿氯化挥发冶金后的弃渣。三者的重量百分比是，原料68～77％，辅料20～25％，复合外加剂3～5％。复合外加剂是用以调节原料中的铁、铝含量以提高产品陶粒的烧胀率及强度，只有在必要时才需加入。
脱碳的工艺条件是温度300～500℃，时间10～30分钟。烧胀的工艺条件温度1100～1200℃，时间5～10分钟。
生产的产品陶粒松散容重为452～587kg/m3，颗粒容重为852～1049kg/m3，吸水率为13.7～15.4％的550、600、700级轻质陶粒，完全符合建筑用轻质高强隔音板所要求的轻骨料性能指标。
与公知技术相比本发明具有的优点及极积效果1．本发明所用原料主要是污水厂的脱水污泥，其主要化学成份硅、铝的含量以及烧失量等主要指标上均在公知陶粒(LeCa陶粒)范围值之外，而且相差甚大，由于配方合理，并通过控制原料中的碳铁比及控制脱碳及烧胀技术条件，所得产品陶粒具有轻质、高强、耐火、隔音、防水、抗冲击等多项性能；2．充分、合理的利用了污泥中有机物在加热过程中释放的热量，减少燃料使用量、缩短了烧胀时间，烧失量大，为减轻重量，提高强度，降低陶粒的生产成本打下了基础；3．所使用的原料不论是主要原料、辅料及外加剂绝大部份是工厂排出的废弃物，一方面使资源得到了再生，把原来毫无用处的废弃物变成附加值较高的资源，避免了污泥污染环境；另一方面减少了这些废料的堆存及运输费，降低了工厂的生产成本；4．本方法制成的陶粒除用于建筑骨料外，还可用于屋顶的隔热、保温；农业花卉种植；生产生活水用的过滤，生物法处理污水的填料等。
实施例11．原料为昆明第一污水处理厂脱水污泥71％，辅料粘土25％，外加剂为硫铁矿制硫酸后的废渣4％。脱水污泥(含水80％)化学成份SiO227.72％、Al2O39.93％,Fe2O38.37％、CaO 5.12％、MgO 1.78％,Na2O 0.14％、K2O 1.72％，烧失量37.03％。辅料为粘土，化学成份SiO267.57％、Al2O315.44％,Fe2O35.27％,CaO 1.14％,MgO 1.34％,Na2O 0.065％、K2O 3.02％，烧失量6.07％。
2．工艺条件脱碳温度400℃，脱碳时间25分钟，烧胀温度1150℃，烧胀时间5分钟。
3．所得陶粒颗粒容重852kg/m3、松散容量452kg/m3，吸水率15.5％。
实施例21．原料与上例相同辅料①昆明地区生活锅炉排放煤灰，化学成份SiO263.57％、Al2O312.72％,Fe2O35.21％、CaO 4.63％、MgO 0.89％,Na2O 0.15％、K2O 0.30％，烧失量11.38％。②昆明地区粘土，化学成份同上例2．原料配比脱水污泥77％，粉煤灰20％、粘土3％，脱碳温度300℃，时间30分钟，烧胀温度1100℃，烧胀时间5分钟。
3．得到的陶粒松散容量621kg/m3，颗粒容量1108kg/m3，吸水率18.8％。
权利要求
1．一种制造轻质陶粒的工艺技术，其工艺流程包括原料配料、均化、成型、干燥、脱碳、烧胀、冷却，其特征在于(1)原料配料由原料、辅料、复合外加剂组成，原料是污水处理厂排出的脱水污泥，辅料是粘土、页岩、煤渣、矿渣、建筑垃圾等，复合外加剂是含铁和铝的废弃物，三者的重量百分比是原料68～77％，辅料20～25％，复合外加剂3～5％。(2)脱碳工艺条件是，温度300～500℃，时间10～30分钟。(3)烧胀的工艺条件是，温度1100～1200、时间5～10分钟
2．根据权利要求1所述的一种制造轻质陶粒的工艺技术，其特征在于脱水污泥(含水80％)的化学成份是SiO227.72％、Al2O39.97％，Fe2O338.37％、CaO 5.12％、MgO 1.78％。Na2O 0.14％,K2O 1.72％，烧失量37.03％。
3．根据权利要求1所述的一种制造轻质陶粒的工艺技术，其特征在于辅料化学成份是SiO263.57％、Al2O312.72％、Fe2O35.21％、CaO4.63％、MgO 0.89％，Na2O 0.15％，K2O 0.30％，烧失量11.38％。
4．根据权利要求1所述的一种制造轻质陶粒的工艺技术，其特征在于复合外加剂是硫铁矿制硫酸后的废渣，电厂排出的粉煤灰，锡中矿氯化挥冶金的弃渣。
全文摘要
一种制造轻质陶粒的工艺技术，属生产人造轻骨料建材领域。采用污水处理厂排出的脱水污泥，配以少量的粒土、矿渣、煤灰、建筑垃圾以及含铁、铝的复合外加剂，通过合理的配方，控制脱碳及烧胀的工艺条件，生产轻质、高强陶粒。由于原料全部用的是工厂排出的废料，资源得到再生；省去了废料的堆存、运输费，降低了陶粒及污水处理厂的生产成本。产品用于建筑轻骨料，隔热、保温材料，花卉种植，生物法处理污水的填料等。
文档编号C04B38/00GK1227207SQ9910140
公开日1999年9月1日 申请日期1999年1月22日 优先权日1999年1月22日
发明者何少先, 马培舜, 黄德志, 刘旭军, 黄若华 申请人:昆明理工大学, 昆明市城市排水公司