液相。在此之外，陶粒要求配料内部产生气体形成气压，内部气体形成来源于三个方面:其一为水分的蒸发；其二为原料中碳粒的燃烧；其三为原料体系中盐类的分解；为满足该条件，原料体系中引入的干化污泥中含有大量的有机杂质，会在500°C左右会受热分解产生C02;并且各种原料都会引入了一定量的碳，在温度400°C-800°C范围内，根据反应条件也会生成一定量的CO或CO2气体；在850 °C -900°C，原料体系中由干化污泥或者高碱钙质页岩引入的碳酸钙盐会发生分解反应生成CO2气体；除此之外，干化污泥中都含有较多的Fe2O3，其在1000°C -1300°C温度范围内会发生分解与还原反应从而生成CO或0)2气体；因而，从原理上分析，只要在1100°C左右，配料表面能够形成黏度合适的一定厚度的玻璃相，坯体内部就能生出足够的气体使其陶粒烧胀。
[0018]4.关于烧结制度的要求:本发明要求，以2-3°C /min的速度升温至预热温度2000C ±20°C，在该温度范围内恒温15min-20min，这是由于原料体系中还含有一定量的结合水，在该温度内保温是防止温度升温太快，结合水蒸发太快影响早期胚料粘结性，而在胚料上造成裂缝。再以3-5°C /min的速度升温至500°C _550°C，在该温度范围内恒温保持15min-20min，是由于本发明原理中含有大量的干化污泥，而干化污泥中又有超过40 %的物质为有机物杂质，其在这一温度范围内会大量分解产生气体，升温速度太快会造成内部气压瞬间压力过大溢出产生裂缝，影响陶粒质量。最后以4-8°C /min的温度升温至1000-1050 °C，在该温度范围内烧结30-40min后缓慢降温即可，这是由于该原料体系的熔融温度约在1100°c左右，其中加入了一定的硼砂扩宽了烧结温度，若在较高温度下，内部气体气压较大而玻璃液相黏度较低从而阻力较低，容易造成内部膨胀气体溢出；若烧结时间过长，则内部微孔将破坏形成宏孔，再考虑到烧结能源的消耗，因而确定了这烧结温度制度。
[0019]采用上述原材料和方法制备的陶粒，具有良好的技术经济效果:首先，其固体废弃物的利用率较高，在原料体系中固废的占比达到了 52% -65%，具有较好的固废利用效果；其次干化污泥由于其烧失量较高，可以作为内燃料加入到烧结试样中，而根据烧结方面的经验，Ikg的内燃料可以等同于3kg外燃料的使用效果，节省了一定量烧结所需的燃料，且本次烧结采用低温烧结方式，因而在烧结过程中具有很好的节能效果；再次，烧结过程中采取了一系列措施降低了烧结过程中污染气体的排放量，具有较高的减排效果。综上所述从而实现了良好的经济效果。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例1所得产物微观扫描图；
[0021]图2为本发明实施例2所得产物微观扫描图；
[0022]图3为本发明实施例3所得产物微观扫描图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例进一步说明本申请之发明，但实施例不应视作对本发明权利的限定。
[0024]本发明所述的干化污泥为由水厂污泥经脱水、烘干获得的含水率不高于10%，经球磨至粒径为0.015-0.03mm的污泥；所述的高碱I丐质页岩的粒度要求为< 0.05mm ;所述的钡渣为粉磨处理至粒度< 0.05mm ;所述的磷酸二氢铝的纯度为多33% ;所述的硼砂为市售五水硼砂，纯度为> 80%。
[0025]实施例1:
[0026]—种利用污泥低温烧结制备陶粒的方法，所采用的原材料为:干化污泥、高碱钙质页岩、钡渣、磷酸二氢铝、硼砂，各原材料的配比为:干化污泥40%，高碱钙质页岩41%，钡渣18%，磷酸二氢铝0.5%、硼砂0.5%。制备过程为:将各种原材料按照要求预处理后分别计量，按照比例混合均匀后采用压力成型法在相应的成球模具中压制成型，成型压力为lOMpa，成型后在100°C环境中烘干，以2°C /min的速度升温至预热温度200°C，在该温度范围内恒温15min后，再以3°C /min的速度升温至500°C，在该温度范围内恒温保持20min，后以4°C /min的温度升温至1000°C，在该温度范围内烧结30min后缓慢降温即可。所得到的陶粒堆积密度为708.5kg/m3，体积密度为1417.08kg/m3，吸水率为2.21 %，筒压强度为3.2Mpa。微观扫描如下图1所示。
[0027]实施例2:
[0028]—种利用污泥低温烧结制备陶粒的方法，所采用的原材料为:干化污泥、高碱钙质页岩、钡渣、磷酸二氢铝、硼砂，各原材料的配比为:干化污泥42%，高碱钙质页岩40%，钡渣16.7%，磷酸二氢铝0.8%、硼砂1%。制备过程为:将各种原材料按照要求预处理后分别计量，按照比例混合均匀后采用压力成型法在相应的成球模具中压制成型，成型压力为12Mpa，成型后在80°C环境中烘干，以3°C /min的速度升温至预热温度200°C，在该温度范围内恒温20min后，再以5°C /min的速度升温至550°C，在该温度范围内恒温保持15min，后以6°C /min的温度升温至1030°C，在该温度范围内烧结30min后缓慢降温即可。所得到的陶粒堆积密度为571.3kg/m3，体积密度为1073.03kg/m3，吸水率为3.98%，筒压强度为2.6Mpa。微观扫描如下图2所示。
[0029]实施例3:
[0030]一种利用污泥低温烧结制备陶粒的方法，所采用的原材料为:干化污泥、高碱钙质页岩、钡渣、磷酸二氢铝、硼砂，各原材料的配比为:干化污泥40%，高碱钙质页岩45%，钡渣13.2%，磷酸二氢铝0.8%、硼砂1%。制备过程为:将各种原材料按照要求预处理后分别计量，按照比例混合均匀后采用压力成型法在相应的成球模具中压制成型，成型压力为12Mpa，成型后在90°C环境中烘干，以3°C /min的速度升温至预热温度200°C，在该温度范围内恒温15min后，再以5°C /min的速度升温至550°C，在该温度范围内恒温保持15min，后以6°C /min的温度升温至1050°C，在该温度范围内烧结40min后缓慢降温即可。所得到的陶粒堆积密度为504.87kg/m3，体积密度为1065.83kg/m3，吸水率为4.25 %，筒压强度为
2.3Mpa。微观扫描如下图3所示。
【主权项】
1.利用污泥低温烧结制备陶粒的方法，包括有以下步骤: 1)按照以下组分及含量取料，重量百分比计:干化污泥40%-45%，高碱钙质页岩40% -45%，钡渣 12% -18%，磷酸二氢铝 0.5% -0.8%，硼砂 0.5% -1% ； 2)将各组分混合均匀后采用静压力成型法在成球模具中压制成型，成型压力为8Mpa-12Mpa，成型后在80±20°C环境中烘干，经预热，升温，烧结后缓慢降温即可。2.根据权利要求1所述的利用污泥低温烧结制备陶粒的方法，其特征在于所述的干化污泥为由水厂污泥经脱水、烘干获得的含水率不高于10%，经球磨至粒径为0.015-0.03mm的污泥；所述的高碱钙质页岩的粒度要求为< 0.05mm ;所述的钡渣为粉磨处理至粒度^ 0.05mm;所述的磷酸二氢铝的纯度为彡33% ;所述的硼砂为市售五水硼砂，纯度为>80%。3.根据权利要求1所述的利用污泥低温烧结制备陶粒的方法，其特征在于预热是以2-30C /min的速度升温至预热温度200°C ±20°C，在该温度范围内恒温15min_20min后，升温是再以3-5°C /min的速度升温至500°C _550°C，在该温度范围内恒温保持15min_20min，烧结是以4-8°C /min的温度升温至1000°C -1050°C，在该温度范围内烧结30_40min。
【专利摘要】本发明属于建筑材料类，提供一种利用污泥低温烧结制备陶粒的方法。包括有以下步骤：1)按照以下组分及含量取料，重量百分比计：干化污泥40％-45％，高碱钙质页岩40％-45％，钡渣12％-18％，磷酸二氢铝0.5％-0.8％，硼砂0.5％-1％；2)将各组分混合均匀后采用静压力成型法在成球模具中压制成型，成型压力为8Mpa-12Mpa，成型后在80±20℃环境中烘干，经预热，升温，烧结后缓慢降温即可。本发明的优点：具有较好的固废利用效果；具有很好的节能效果；具有较高的减排效果。综上所述从而实现了良好的经济效果。
【IPC分类】C04B33/18, C04B33/32, C04B33/13, C04B33/138, C04B33/132
【公开号】CN105016710
【申请号】CN201510407477
【发明人】蹇守卫, 何桂海, 孙孟琪, 马保国, 郅真真, 张吕东
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月10日