专利名称：烧结砖及其制造方法
技术领域：
本发明涉及市政污泥和生活垃圾的处理和资源化利用工艺，特别涉及一种烧结砖及其制造方法。
背景技术：
生活垃圾是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物。随着我国物质消费的日趋扩大，生活垃圾逐年增多。统计资料显示我国每年产生生活垃圾
2.0亿吨，增速8 10%，全国垃圾堆存量70亿吨，侵占土地面积5亿平方米。目前，全国680多个城市中有三分之二的城市存在“垃圾隐患”问题，其中有I / 3以上，即超过200个城市已找不到适合的垃圾填埋场所，形成了严重的“垃圾围城”现象。 泛滥成灾的生活垃圾已经造成了严重的环境和社会问题不仅形成垃圾包围城市的恶劣态势，而且垃圾中的有害物质对大气环境、地表水造成严重污染。面对日益严重的生活垃圾问题，人们采取了各种应对措施。现今国内外应对生活垃圾的方法主要分为填埋法、堆肥法、焚烧法以及集上述三种方式为一体的综合处理法。填埋法是将固体废物填入人为或天然形成的大坑或洼地中，以恢复地貌；堆肥法是将其运到市郊农村或专门场地堆肥处理；焚烧法是将固体废物进行焚烧，达到减量化目的。在中国生活垃圾的处理方式以填埋为主，占总处理量95%以上。然而，上述处理方法都未从本质上解决生活垃圾带来的环境和社会问题。填埋不仅永久性占用大量土地，而且经过集中堆积的垃圾极易产生二次立体污染，特别是高浓度垃圾渗滤液对地下水和下游土地、河道造成严重污染；垃圾发酵形成的有毒恶臭气体严重污染空气，同时有害金属在填埋场半径50km范围内形成金属富集圈严重污染土壤，危害居民身体健康。垃圾堆肥不仅肥力小，许多非肥成分，如玻璃、塑料和残余病菌、病毒等会对环境造成二次污染，且易导致土壤重金属富集，因此该方法应用较少。焚烧法虽能有效减少固体废物量，但对固体废物的热值和含水量有严格要求，且焚烧过程极易产生二恶英等有害气体。市政污泥也是一种产量巨大的污染物，它是水处理过程中所产生的固态、半固态废物，主要包括污水处理厂污泥、城市排水管道污泥、自来水厂污泥。目前全国每年干污泥产生量高达800万吨，并以每年15%的速度增长占我国总固体废物的3. 2%。市政污泥中有机物含量高，极易腐败并产生恶臭，尤其是初沉淀池的污泥，含有大量病菌、寄生虫卵及病毒，易造成传染病的传播，由于我国污水处理厂的建设往往只注意污水处理达到排放标准，而未对污泥进行处理和处置，这势必造成二次污染，污水处理厂建得越多，污泥导致的二次污染风险也越大。长期以来人们认为“固体废物是资源的终端，是无用的、有害的废物”。在此观念下，皆以“处理”方式应对固体废物问题。事实上固体废物并不是真正意义上的“废物”，也不是资源的终端，而是资源的另一种存在形式，特别是在资源日益缺乏的今天，如何开发利用“废物”这种特殊的资源更显重要。
而烧结砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰等为主要原料，经焙烧而成的直角六面体块材。由于烧结砖制作简单、使用方便、强度和耐久性能好，目前世界上大部分国家都以烧结砖作为最主要的墙体材料。在中国，烧结砖占墙体材料的85%。但传统以粘土为原料的普通烧结砖存在尺寸小、自重大、生产能耗高且侵占耕地量大的缺点，我国规定到2010年底，所有城市禁止使用实心粘土砖，同时推进墙体材料改革，发展建筑节能材料。由于制备烧结砖的原料并非只粘土一种，只要制砖原料与粘土具有相同的化学成分(粘土的化学成分主要是Si02、Al2O3, Fe203> CaO和少量的MgO、K2O, Na20)、矿物成分，并达到一定塑性和热能要求(普通烧结砖主要通过煤燃烧产生的热量使粘土发生高温物理化学反应，烧结砖耗能1672 1980kJ / kg)，就能通过适当的工艺生产出符合国家标准的烧结砖。现有技术中，未见有将市政污泥与生活垃圾处理场填埋物共同用于制作烧结砖的报道
发明内容
本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种以生活垃圾处理场的填埋物及市政污泥为原料的烧结砖，不仅其强度及密度等性能均能满足规定标准，且自重小，制造方法简便，生产能耗低，为生活垃圾处理场填埋物及市政污泥的再资源化利用提供了一种环保且可行的途径。本发明提供的烧结砖，其原料按重量份包括25-40份生活垃圾处理场的填埋物、15-30份市政污泥、30-40份页岩和8-11份燃料煤；所述生活垃圾处理场的填埋物包括有机垃圾的焚烧产物和/或无机垃圾，所述市政污泥是指水处理过程中产生的固态、半固态的废弃物。本发明所述的烧结砖允许参照现有的生产工艺来制造，例如将所述原料破碎后与水搅拌均匀，再挤压成型，挤压成型的砖坯经干燥后焙烧，既得。本发明之所以将市政污泥和生活垃圾处理场填埋物作为制造烧结砖的原料，这是由于市政干污泥中含有50% (wt%)以上有机物，焙烧时能够产生150(T3000kcal / kg热量，有机物燃烧后形成的灰分及污泥中的无机物与粘土、页岩成分相当。因此可以利用市政污泥作为制砖原料和燃料直接掺人到页岩或粘土中，制备烧结砖。而生活垃圾处理场的填埋物是生活垃圾经过集中收运至垃圾处理厂后，经过消毒除味、破碎、分选、粉碎，筛选后形成筛下物和焚烧产物，其重要成分是无机产物，与粘土和页岩的化学成分相近，因此同样可以作为制砖的原料。但由于市政污泥的含水率高(一般可达到40_80wt%)，为保障砖坯具有较好成型效果和产品吸水率，需要控制市政污泥的掺入量，对本发明而言，所述市政污泥用量是较为适宜的。对于生活垃圾处理场的填埋物而言，由于其含有部分未筛分干净的可燃有机成分，为避免有机成分含量过高导致烧结砖在烧结过程中产生过多孔隙，本发明控制填埋物用量最高为40份，从而保证烧结砖产品的强度。但对于本方案而言，如果填埋物用量过少，则其利用率降低。本方案中添加燃料煤能够提供热量，使砖坯焙烧成型的效果更佳，这是煤矸石等其它常规制砖添加物所不能达到的。但燃料煤添加量过高或过低都会影响本发明烧结砖的综合性能，对本发明而言，所述燃料煤的用量是适宜的。由于本方案采用了上述配方，使得制作过程中无需添加粘土或粘结剂也能够使产品具有较好的成型效果，产品不仅强度及密度等性能均能满足规定标准，且自重小，生产能耗低，为生活垃圾处理场填埋物及市政污泥的再资源化利用提供了一种更为环保且更为可行的途径。优选的，原料中，所述生活垃圾处理场的填埋物、页岩、市政污泥和燃料煤的粒度均不大于O. 8_。在该粒度条件下，原料各组分混合后，所述填埋物中的可燃物质能够在砖坯分散得更为细密而均匀，砖坯烧结过程中可燃物质高温燃烧形成的微孔也更加细小和分布均匀，从而解决因生活垃圾中可燃成分破碎度不够，导致的燃烧微孔过大及分布不均的问题，避免因微孔结构缺陷使烧结砖強度降低。实际操作中可采用多级(如2-4级)双螺旋搅拌装置搅拌物料，以保障物料混合更均匀。另ー方面，现有技术提供了多种以生活垃圾为原料生产垃圾砖的方法，一般需要对新鲜生活垃圾进行腐熟处理，分离出有用的无机物之后，再添加粘土、煤矸石或煤渣，然 后与水混合制作成砖坯，再进行高温烧结；为了保证砖体质量，现有技术往往还要添加适量粘结剂，否则不能得到性能较好的烧结砖。本发明的目的之ニ在于提供ー种制作所述烧结砖的方法，无需添加粘土使用粘结齐U，但制得的烧结砖产品质量优异。本发明所述的烧结砖的制作方法，包括如下步骤
(O按所述重量份将粒度均不大于O. 8mm的生活垃圾处理场填埋物、页岩和燃料煤与市政污泥混合，得混合物料；
(2)向混合物料中加水并搅拌均匀，然后挤压成型，得砖坯；本步骤中，本步骤中，砖坯含水量为15-25% (wt%)；
(3)将砖坯切割成所需尺寸后，于1000-1100°C焙烧4-10小时，得烧结砖。优选的，挤压成型的压カ为10_20MPa。由于生活垃圾处理场的填埋物和市政污泥相对普通制砖原料页岩或粘土的堆密度小，因此相对普通制砖设备，需要采用更高的挤压力，如此才能达到更好的成型效果，对于本发明方案而言，所述压カ才是较为合适的。本发明的有益效果
综上所述，相比于现有技术，本发明提供的烧结砖，是以生活垃圾处理场填埋物及市政污泥为原料，不仅其強度及密度等性能均能满足规定标准，且自重小，制造方法简便，生产能耗低，更重要的是本发明为生活垃圾处理场填埋物及市政污泥的再资源化利用提供了一种环保且可行的途径。而本发明提供的烧结砖的制作方法，无需添加粘土，也无需使用粘结剂，砖坯被烧结处理前无需预先干燥，但制得的烧结砖产品质量优异；本发明方法实施容易，对环境友好。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进ー步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
各实施例均按如下步骤操作
1、将生活垃圾处理场原始填埋物送入绞刀式破碎机破碎，破碎后原始填埋物中粒度不大于Imm的物料重量不低于原始填埋物总重量的90%，得生活垃圾处理场填埋物，而后按重量份将生活垃圾处理场填埋物、市政污泥、页岩和燃料煤作为原料进行配比后混合，得混合物料，将所述混合物料送入锤式破碎机中破碎至物料粒度不大于0. 8mm ;所述生活垃圾处理场的填埋物包括有机垃圾的焚烧产物和/或无机垃圾，所述市政污泥是指水处理过程中产生的固态、半固态的废弃物；
2、将步骤I所得的粒度不大于0.8mm的混合物料与水混合，并通过2级双螺旋搅拌装置搅拌，待物料混合均匀后通过挤出式砖机挤压成型，得砖坯；
3、用砖坯切割装置将砖坯切割成为240mmX115 mmX53 _，然后用轮窑焙烧工艺(焙烧工艺参照现有技术)，将切割后的砖坯在不低于1000° C的温度下焙烧至少4小时，制成烧结砖；
4、根据砌墙砖试验方法GB/T2542-92，测试烧结砖的抗压强度。实施例I
本实施例中步骤I中原料按重量份包括25份生活垃圾处理场填埋物、30份市政污泥、37份页岩和8份燃料煤，生活垃圾处理场填埋物为有机垃圾焚烧物与无机垃圾的混合物，无机垃圾重量占生活垃圾处理场填埋物总重量的70% ;步骤2中砖坯含水量为18%(wt%)，挤压成型的压力为15MPa ;步骤5中，焙烧温度为1000° C，焙烧时间为4小时。测得所制烧结砖的抗压强度为15. 5 MPa, MU 15级；
吸水率22% (技术标准中规定含水率小于23%为合格)；
饱和系数0.77 (技术标准中规定饱和系数小于0.78为合格)。实施例2
本实施例中步骤I中原料按重量份包括30份生活垃圾处理场填埋物、25份市政污泥、36份页岩和9份燃料煤，生活垃圾处理场填埋物为有机垃圾焚烧物与无机垃圾的混合物，无机垃圾重量占生活垃圾处理场填埋物总重量7 ;步骤2中砖坯含水量为17%，挤压成型的压力为15MPa ;步骤5中，焙烧温度为1100° C，焙烧时间为4小时。测得所制烧结砖的抗压强度为16. 2 MPa, MU 15级；
吸水率22% ；
饱和系数0. 77。实施例3
本实施例中步骤I中原料按重量份包括35份生活垃圾处理场填埋物、20份市政污泥、35份页岩和10份燃料煤，生活垃圾处理场填埋物为有机垃圾焚烧物与无机垃圾的混合物，无机垃圾重量占生活垃圾处理场填埋物总重量的657 ;步骤2中砖坯含水量为16，挤压成型的压力为20MPa ;步骤5中，焙烧温度为1100° C，焙烧时间为6小时。测得所制烧结砖的抗压强度为16. 7 MPa, MU 15级；
吸水率22% ；
饱和系数0. 76。实施例4
本实施例中步骤I中原料按重量份包括40份生活垃圾处理场填埋物、15份市政污泥、34份页岩和11份燃料煤，生活垃圾处理场填埋物为有机垃圾焚烧物与无机垃圾的混合物，无机垃圾重量占生活垃圾处理场填埋物总重量的80% ;步骤2中砖坯含水量为15%，挤压成型的压カ为18MPa ;步骤5中，焙烧温度为1100° C，焙烧时间为10小吋。测得所制烧结砖的抗压强度为15. 9 MPa, MU 15级；
吸水率22% ；
饱和系数O. 77。实施例5
本实施例按实施例4方法操作，区别在于步骤I中原料按重量份包括25份生活垃圾处理场的填埋物、15份市政污泥、50份页岩和10份燃料煤。测得所制烧结砖的抗压强度为15. 6 MPa, MU 15级；
吸水率22% ；
饱和系数O. 77。实施例6
本实施例按实施例4方法操作，区别在于步骤I中原料按重量份40份生活垃圾处理场的填埋物、30份市政污泥、22份页岩和8份燃料煤。测得所制烧结砖的抗压强度为15. I MPa, MU 15级；
吸水率22% ；
饱和系数O. 77。最后需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管參照较佳实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的宗g和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。
权利要求
1.ー种烧结砖，其特征在于原料按重量份计包括25-40份生活垃圾处理场的填埋物、15-30份市政污泥、30-40份页岩和8-11份燃料煤；所述生活垃圾处理场的填埋物包括有机垃圾的焚烧产物和/或无机垃圾，所述市政污泥是指市政污水处理过程中产生的固态、半固态废弃物。
2.根据权利要求I所述的烧结砖，其特征在于所述生活垃圾处理场的填埋物、页岩、市政污泥和燃料煤的粒度均不大于O. 8_。
3.制造所述烧结砖的方法，其特征在于包括如下步骤 按所述重量份将粒度均不大于O. 8mm的生活垃圾处理场填埋物、页岩和燃料煤与市政污泥混合，得混合物料； 向混合物料中加水并搅拌均匀，然后挤压成型，得砖坯；本步骤中，砖坯含水量为15-25% (wt%)； (3)将砖坯切割成所需尺寸后，于1000-1100° C焙烧4-10小时，得烧结砖。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于挤压成型的压カ为10-20Mpa。
全文摘要
本发明提供了一种烧结砖，其原料包括生活垃圾处理场填埋物、市政污泥、页岩和燃料煤；该烧结砖不仅强度及密度等性能均能满足规定标准，且自重小，制造方法简便，生产能耗低，为生活垃圾处理场填埋物及市政污泥的再资源化利用提供了一种环保且可行的途径；本发明还提供了制作所述烧结砖的方法，是将原料破碎并与水混合均匀后，挤压成型，再高温焙烧，既得；本发明的方法无需添加粘土也无需使用粘结剂，砖坯被烧结处理前无需预先干燥，但制得的烧结砖产品质量优异。
文档编号C04B30/00GK102701711SQ20121021393
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者刘梁, 朱静平, 王建平, 蒋伟, 蒋霞 申请人:刘梁