專利名稱：一種污泥制自保溫磚的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種污水淤泥制自保溫磚的生產方法。
背景技術：
水處理后的污水淤泥遍布全國大小城鎮，其性能也有較大差異。頁巖礦山原料在 我國分布也非常廣泛，是我國制磚原料的重要資源之一。淤泥能否與頁巖混合生產燒結多 孔磚及標磚，是非常有意義的研究課題。利用淤泥制磚，不僅消除污染，節約了堆放淤泥所 需要的土地及填埋而產生的滲流液對環境的危害，保護了城市環境，而且可利用污泥中有 機物本身的發熱量，達到制磚節能、節水的目的，使廢物再次利用。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種污泥制自保溫磚的生產方法。利用淤泥 和頁巖生產節能新型燒結墻體材料多孔磚及標磚，不僅技術上可行，而且還不產生二次污 染，具有良好的經濟效益和社會效益，比被焚燒等處理辦法處理淤泥投資少、污染小、效益 好，是城市水處理后淤泥綜合利用的有效途徑。本發明的污水淤泥制自保溫磚的生產方法，以城市濕污泥、電廠粉煤灰、石料廠石 粉及地下頁巖為原料制備而成，具體包括以下步驟1)將粉煤灰與含水量75wt % 85wt %的濕污泥按1 1體積比攪拌成混合物，以 滿足燒成品所需的熱值及用水要求。2)將上述混合物按1 2體積比加入石粉進行拌合并加入少量(不定量)頁巖 調節其可塑性指數。由于石粉幾乎沒有塑性，無需加水，按此比例得到的混合物的含水在 15wt% --18wt%間，符合制坯要求。石粉為主骨料摻入，以解決污泥拌合物擠壓成型后的 干燥收縮，控制坯體產生干燥裂縫影響產品質量。石粉粒徑不大于2mm，以保證含鈣石粉不 出現石灰爆裂。以擴大其石粉應用范圍。3)將2)得到的混合物經強力攪拌陳化72小時后，再次進行攪拌與泥煉，經雙級真 空擠出、切坯、靜停12小時后進行烘干，為防止烘干裂縫，烘干時采用飽合濕度先期加溫辦 法逐步降底烘干濕度，同時又逐步提高烘干溫度，以解決污泥拌合物收縮變形難題。烘干溫 度控制在60-130度，烘干時間為24-28小時。4)將3)得到的坯體干燥后進入燒成道焙燒，由于污泥中有機物燃點低，為防止其 在升溫段燃燒，窯爐在升溫段設計一中門控制其過早燃燒，以達到污泥熱值的有效利用。燒 結采用低溫長燒法，燒成溫度950-1050污泥中的重金屬絕大部分被固定。5)采用慢降溫方法對4)中的燒成品進行降溫，以防止其急劇冷卻造成裂縫變形。6)產品檢測。測得該產品的強度符合MU15要求，質輕是普通頁巖磚的70%左右， 保溫其傳熱系數為1. 34W/m3左右，達到保溫要求，且外觀平整、美觀。相對于現有技術，本發明的污水淤泥制磚的生產方法在工藝方面具有如下改進一是利用淤泥生產的新型墻體材料多孔磚，由于半硬塑擠出成型含水率不得高于18 %，因此，淤泥的含水量應控制在75wt-85wt %，頁巖自然含水率小于8 %才能滿足成型 要求。因此，需要污水處理廠提供含水量低于85%的淤泥，或者磚廠生產工藝上采取自然或 機械脫水成為首要技術環節，大型存放場地或脫水機械成為首要解決的問題。二是高含水率的淤泥與粉碎后的頁巖均勻混合對設備的要求很高，混合不均勻， 直接影響干燥焙燒質量，產品外觀和強度難以保證，為此，本發明對現有設備進行了進一步 的投資改造，使其滿足了工藝的要求。三是工業淤泥的燃點很低，約在350-400°C制磚環境中。在實際生產過程中，淤泥 的熱值在升溫階段大部分已經散失，在焙燒階段就不能為燒制產品提供足夠的有效熱量， 這樣不但會導致環境污染，還會造成原料的浪費或者導致產品因缺少熱量而不合格。為此， 本發明通過反復的研究論證和實驗，對窯爐的整體設計進行了進一步的投資改造，增加設 備投入以及窯爐的有效長度，解決了這項技術難題，即在窯爐在升溫段設計一中門控制其 過早燃燒，以達到污泥熱值的有效利用。圖2為本發明的燒制頁巖磚的溫度曲線圖，其中虛線部分為改造前溫度變化曲 線)，7-12車位之間為窯爐重新改造部位，這樣可以充分減少升溫階段淤泥因達到燃點燃 燒而導致的熱量流失問題。四是淤泥燒制頁巖磚的環?？尚行?。二惡英，俗稱二惡因。屬于氯代三環芳烴類 化合物，是由200多種異構體、同系物等組成的混合體。其毒性比氰化鉀要毒約100倍，比 砒霜要毒約900倍。為毒性最強，非常穩定又難以分解的一級致癌物質。它還具有生殖毒 性、免疫毒性及內分泌毒性。在對淤泥的焚燒過程中，焚燒溫度低于800°C，塑料之類的含氯 垃圾不完全燃燒，極易生成二惡英。本發明對窯爐改造之后，淤泥在升溫階段前期不燃燒， 后期迅速升溫達到焙燒溫度(iooo°c )，這樣既不會流失熱量，又不會使污泥不完全燃燒而 產生二惡英。具有很好的環保可行性。


圖1為本發明的工藝流程圖。圖2為本發明燒制頁巖磚的溫度曲線圖，其中虛線部分為改造前的溫度變化曲 線，7-12車位之間為窯爐重新改造部位。
具體實施例方式以下結合具體實施例進一步詳細描述本發明的技術方案。實施例1一、淤泥和頁巖的物理性能、化學成分分析1.物理性能①淤泥物理性能淤泥選取于本市化纖污水處理廠，顏色呈黑色，自然含水率為80wt%左右，其松散 干容量為0. 69g/cm3，發熱量為12247. 4kJ/kg。②頁巖物理性能頁巖選于本市某鎮頁巖分布區的不同位置。松散干容量為1. 29g/cm3，普氏硬度 3 4之間.
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③分析從淤泥物理性能看，要把80wt%含水率降到15wt% 18wt%左右，用于制磚不 但脫水時能源消耗較大，投資大，而且生產成本及經濟效益也差。本發明將淤泥和較干頁 巖摻和在一起，降低了脫水量，使淤泥用于制磚變為可能。從淤泥脫水后每公斤發熱量看， 按照生產實際和淤泥簡單脫水后的含水量，試驗采用原料配比為頁巖87%，淤泥烘干后為 13%,生產每萬塊磚可消耗含水量為80%的污水淤泥13t左右。從發熱量來看，每塊磚帶入 熱量為3138kJ，完全能夠達到需要熱量的80%。按照頁巖/淤泥=87/13的配比，破碎混合處理后的原料制磚物理性能見表1。表 1 由表1可以看出，頁巖加入淤泥后原料普氏成型水分由16. 8%提高到了 24.8%， 塑性指數提高了 14.7%，達到7. 8，滿足了成型的基本要求。還應當看到加入淤泥后，塑性 指數雖然增加了，改善了成型性能，但干燥敏感系數增加了近1倍，干燥收縮也從1. 72%提 高到了 4.8%。2.化學成分①淤泥的化學成分從下表2可以看出Si02含量為18. 11%，而燒磚的適宜含量應在45% 65%。 S03含量偏高，達到了 6. 43%，摻和磚料時要注意配合比，以免過量硫酸鹽產物，造成產品嚴 重泛霜。表 2②頁巖化學成分從表2可以看出，頁巖的化學成分中Si02含量偏高，在60%以上，對產品的強度和 燒成度產生直接影響，Si02含量過高燒結磚會造成抗折強度較低，產品發脆。③混合試樣的化學成分在進行頁巖化學成分分析的基礎上，仍按照淤泥和頁巖各占13%和87%制成混 合樣進行化學分析，測的結果見表2混合樣欄。混合樣主要化學成分符合制磚要求，加入淤
5泥后，Si02含量從原來的60%以上降到了 53. 38%，對淤泥來說，加入頁巖后303含量則由 6. 43%下降到了 0.91%。綜合分析看，二者混合后，其各自化學成分偏差實現了互補，混合 料化學性能和物理性能得到了改善。二、樣品試驗和半工業性試驗1.樣品試驗①成型試驗過程先將頁巖和烘干后的淤泥分別進行粉碎(粉碎用錘式粉碎機)，再按頁巖87 % 和淤泥烘干料的13%配料，拌水濕化24h，最后經細碎對輥機處理后送入真空擠出機成 型。成型試驗用小真空擠出機，擠出機泥缸直徑為150mm，擠出壓力0.6 O.SMpa，真空 度-0.08Mpa，成型含水率為17. 97%，成型試件尺寸為50 X 25mm，孔洞率35%。從擠出的泥 條看，表面棱角飽滿光滑，濕坯強度較好，成型順利，泥條和坯體沒有裂紋、凹凸等缺陷。②樣品的干燥焙燒干燥擠出的泥條切成小試塊后先在室內自然干燥24h，然后再放入105士5°C烘 干箱內烘干，烘干時間為8h。將試樣從烘干箱中取出觀察，試樣完整無損，也沒有出現裂紋， 干坯強度較好，干燥收縮為3. 5%。焙燒升溫速度控制在每小時100°C左右，燒成周期為10h，保溫時間2h，焙燒后的 試樣呈紅色，燒成收縮為2. 78%，吸水率16. 3%，燒成溫度為1000°C。從高溫爐中取出試樣 冷卻到常溫，然后再拿兩塊試樣敲擊，聲音清脆，邊角無明顯掉渣現象。2.半工業試驗半工業性試驗是在整條生產線上進行的，為了降低生產成本，根據本地資源情況， 按實驗提供的數據，適當調整配比(摻加適量粉煤灰)延長焙燒時間，原料配比調整為淤 泥10% 15%，粉煤灰10% 20%，頁巖65% 80%。①主要設備技術性能強力雙軸攪拌機為SJ300-42型，產量每小時大于30m3，攪拌進出料端中線距離 2. 77m ；粉碎設備為CPF900X900錘式粉碎機，產量30m3/h以上；成型設備為JZK50/45-38 型雙級真空擠出機，生產能力12000 15000塊/h (折合標磚)，真空度小于-0. 092Mpa, 許用壓力3. 8Mpa，適宜半硬塑性擠出成型，單泥條擠出；真空泵為SK-12水環式泵，真空度 ^ 0.092Mpa?？紤]到淤泥發熱量高的實際情況，為消除條面壓花干燥和焙燒采用了平碼工 藝(KP1)。②主要技術參數a.產品規格尺寸240mmX115mmX90mm的多孔磚，孔洞率27%左右成型水分15% 18%成型擠出壓力1. 9 2. 2Mpa成型擠出真空度-0. 085 -0. 09Mpa干燥時間24 28h焙燒周期40 45h燒成溫度950°C 1050°Cb.產品規格尺寸240mmXI 15mmX 53mm的標磚成型水分15% 18%
成型擠出壓力1. 9 2. 2Mpa成型擠出真空度-0. 085 -0. 09Mpa干燥時間24 28h焙燒周期44 50h燒成溫度950°C 1050°C③工藝流程參看圖1，即原料粉碎一配料一攪拌混合一陳化一強力攪拌一半硬塑真空擠出 成型一切條一切坯一分坯一平碼窯車一隧道人工干燥一隧道窯焙燒一人工卸車檢驗。燒成的多孔磚產品，按照國家標準GB 13544-2000《燒結多孔磚》進行檢驗，孔洞 率為29%，強度等級為MU15，外觀尺寸偏差、吸水率、抗凍性能、石灰爆裂、泛霜等符合優等 品指標要求。燒成的標磚產品，按照GB/T5101-1998《燒結普通磚》，符合國家標準，半工業 性試驗所采用的技術參數和工藝路線是可行的。最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對發明的 技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在 本發明的權利要求范圍中。
權利要求
一種污泥制自保溫磚的生產方法，其特征在于，以城市濕污泥、電廠粉煤灰、石料廠石粉及地下頁巖為原料制備而成，具體包括以下步驟1)將粉煤灰與濕污泥按1∶1體積比攪拌成混合物；2)將上述混合物按1∶2體積比加入石粉進行拌合并加入頁巖調節其可塑性指數；3)將2)得到的混合物經強力攪拌陳化后，再次進行攪拌與泥煉，經雙級真空擠出、切坯、靜停后進行烘干；4)將3)得到的坯體干燥后進入燒成道焙燒；5)采用慢降溫法對4)中的燒成品進行降溫；6)產品檢測。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述濕污泥的含水量為75wt%-85wt%。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)得到的混合物的含水量為 15wt% 18wt%。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述石粉粒徑<2mm。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述烘干時采用飽合濕度先期加溫法，即 逐步降底烘干濕度，同時又逐步提高烘干溫度，烘干溫度為60-130°C，烘干時間為24-28小 時。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述焙燒采用低溫長燒法，燒成溫度為 950-1050°C。
全文摘要
本發明公開了一種污泥制自保濕磚的生產方法，以城市濕污泥、電廠粉煤灰、石料廠石粉及地下頁巖為原料制備而成。其工藝流程如下原料粉碎→配料→攪拌混合→陳化→強力攪拌→半硬塑真空擠出成型→切條→切坯→分坯→平碼窯車→隧道人工干燥→隧道窯焙燒→人工卸車檢驗。本發明利用淤泥和頁巖生產節能新型燒結墻體材料多孔磚及標磚，不僅技術上可行，而且還不產生二次污染，具有良好的經濟效益和社會效益，比被焚燒等處理辦法處理淤泥投資少、污染小、效益好，是城市水處理后淤泥綜合利用的有效途徑。
文檔編號C04B18/30GK101851086SQ20101013314
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月26日 優先權日2010年3月26日
發明者任獻軍, 王愛瑞, 王金旗 申請人:王愛瑞;任獻軍;王金旗