专利名称：一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒及其制造方法
技术领域：
本发明属于资源回收利用技术领域，尤其涉及一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒及其制造方法。
背景技术：
随着我国城市化进程的加快和污水处理率的提高，城市污水处理厂污泥产生量也急剧增加。但这些含有大量重金属、病原菌和有机污染物的污泥，相当部分未经处理，就被弃置或简单填埋，对生态环境和人类活动构成了严重威胁。同时，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%_40%，以500-600吨/万平方米的标准推算，到2020年，我国还将新增建筑面积约300亿平方米，新产生的建筑垃圾将是一个令人震撼的数字。然而，绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村，露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。现有技术中，生产陶瓷粒一般采用粘土作为主要原料，再辅以其它添加剂、助熔剂，使原料成分符合生产瓷粒的要求，然后在高温下烧胀制得陶瓷粒，但大量使用粘土会给生态平衡和环境保护带来破坏，而且制得的陶瓷粒产品强度低，特别是陶粒的强度更低。为了节省成本，现有技术中有采用污泥制备陶瓷粒的，如中国发明专利申请 200910097726. 0介绍了一种用污泥烧制陶粒的方法，该方法首先将经过机械脱水后的污水处理厂污泥或河湖疏浚污泥，在特制的污泥干化装置中进行污泥干化过程，使污泥的含水率和体积分别降至30%以下和三分之一以下，然后通过专门的压机，将污泥压制成生料球， 污泥生料球经过1000-110(TC的焙烧后，形成污泥陶粒。但该制造方法需要对污水首先进行脱水，生产效率低，造成资源浪费，增大了成本，而且由于该技术方案只采用污泥一种成分， 不含有能提高产品强度的化学成分，进而只能制得强度低、力学性差的陶粒，得不到质轻、 强度高、力学性能好的瓷粒。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，该轻质高强瓷粒质轻、强度高、力学性能好、原料易得、成本低。本发明的另一目的在于提供一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的制造方法， 该制造方法省去了污泥脱水和干燥的环节，直接使用未经脱水和干燥的城市污泥，制造方法简单、成本低、生产效率高。本发明是通过以下技术来实现的。一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，该种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的坯料由以下重量份的原料组成
城市污泥 40-60份建筑垃圾 30-50份钾长石粉 40-60份。优选地，所述坯料由以下重量份的原料组成 城市污泥 40-50份
建筑垃圾 30-40份钾长石粉 40-50份。更为优选地，所述坯料由以下重量份的原料组成 城市污泥 45份
建筑垃圾 35份钾长石粉 45份。其中，所述建筑废弃物包括以下重量份的原料 砖 0-30份
瓦0-30份
石块0-30份
土0-20 份
混凝土块 10-30份。优选地，所述建筑废弃物包括以下重量份的原料 砖 10-20份
瓦10-20份
石块15-25份
土10-20 份
混凝土块 10-20份。其中，所述钾长石粉的粒径为100目以下。一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的制造方法，它包括以下步骤
A、将建筑垃圾粉碎，得到建筑垃圾粉碎物；
B、将步骤A制得的建筑垃圾粉碎物与城市污泥、钾长石粉混合均勻，经造粒机造粒后得到瓷粒料；
C、将步骤B制得的瓷粒料在1150-1500°C进行焙烧，焙烧20-120分钟，冷却得到轻质高
强瓷粒。其中，所述步骤A中将建筑垃圾粉碎至200目以下。其中，所述步骤C中焙烧温度为1250_1350°C。本发明原料中的城市污泥含有助于成功焙烧瓷粒的有机成分，有机成分有利于产生气体自粒料中逸出从而产生使瓷粒中空不连通的空隙，降低了轻质高强瓷粒容重，使制得的轻质高强瓷粒质轻；原料中的建筑垃圾主要为无机矿物质，使制得的轻质高强瓷粒强度高、力学性能好；钾长石粉为铝硅酸盐矿物，使制得的轻质高强瓷粒的强度、力学性进一步提尚。本发明的有益效果为
(1)本发明针对城市污泥的成分，通过将城市污泥、建筑垃圾和钾长石粉三者按一定的比例混合，发挥它们之间的协同作用，使制得的轻质高强瓷粒强度高达60-120MPa，同时还具有容重轻、导热系数低、耐火度高、化学稳定性好等优点，比一般天然石料有更为优良的物理力学性能；
(2)本发明使用大量建筑垃圾和城市污泥，制得的产品成本低，经济效益高，不仅可以变废为宝，而且有利于改善环境污染，符合我国固体废物处理的无害化、减量化和资源化原则，具有显著的经济效益和社会效益；
(3)本发明焙烧温度高于1150°C，城市污泥含有的重金属等会对环境造成破坏的成分经过焙烧，被固化在轻质高强瓷粒结构中，轻质高强瓷粒产品浸出液中的重金属浓度远低于《GB5085. 3-1996危险废物鉴别标准》和《GB3^8_2002地表水环境质量标准》，不会对环境造成二次污染，实现了对城市污泥的无害化和资源化利用；
(4)本发明采用的城市污泥无需进行脱水和干燥处理，直接使用即可，节省能源，降低前期处理成本，制造方法简单，生产效率提高。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。实施例1
一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，该种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的坯料由以下重量份的原料组成城市污泥40份、建筑垃圾30份、钾长石粉40份。其中，建筑垃圾主要为无机矿物质，通常建筑废弃物包括以下重量份的原料砖 10份、石块10份、土 10份、混凝土块10份。其中，钾长石粉粒径为100目以下。一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的制造方法，它包括以下步骤
A、将上述配方量的建筑垃圾粉碎至200目以下，得到建筑垃圾粉碎物；
B、将步骤A制得的建筑垃圾粉碎物与上述配方量的城市污泥、钾长石粉混合均勻，经造粒机造粒后得到瓷粒料；
C、将步骤B制得的瓷粒料在1150°C进行焙烧，焙烧20分钟，冷却得到轻质高强瓷粒。经检测，本实施例制得轻质高强瓷粒的强度为62MPa，堆积密度(kg/m3)为715，吸水率为3. 2%ο实施例2
一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，该种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的坯料由以下重量份的原料组成城市污泥50份、建筑垃圾30份、钾长石粉60份。其中，建筑垃圾主要为无机矿物质，通常建筑废弃物包括以下重量份的原料石块 10份、混凝土块20份。其中，钾长石粉粒径为100目以下。一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的制造方法，它包括以下步骤
A、将上述配方量的建筑垃圾粉碎至200目以下，得到建筑垃圾粉碎物；
B、将步骤A制得的建筑垃圾粉碎物与上述配方量的城市污泥、钾长石粉混合均勻，经造粒机造粒后得到瓷粒料；
C、将步骤B制得的瓷粒料在1300°C进行焙烧，焙烧50分钟，冷却得到轻质高强瓷粒。经检测，本实施例制得轻质高强瓷粒的强度为85MPa，堆积密度(kg/m3)为745，吸水率为2. 3%ο
实施例3
一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，该种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的坯料由以下重量份的原料组成城市污泥45份、建筑垃圾35份、钾长石粉45份。其中，建筑垃圾主要为无机矿物质，通常建筑废弃物包括以下重量份的原料瓦 10份、土 20份、混凝土块10份。其中，钾长石粉粒径为100目以下。一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的制造方法，它包括以下步骤
A、将上述配方量的建筑垃圾粉碎至200目以下，得到建筑垃圾粉碎物；
B、将步骤A制得的建筑垃圾粉碎物与上述配方量的城市污泥、钾长石粉混合均勻，经造粒机造粒后得到瓷粒料；
C、将步骤B制得的瓷粒料在1400°C进行焙烧，焙烧60分钟，冷却得到轻质高强瓷粒。经检测，本实施例制得轻质高强瓷粒的强度为120MPa，堆积密度(kg/m3)为760，吸水率为1. 6%ο实施例4
一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，该种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的坯料由以下重量份的原料组成城市污泥60份、建筑垃圾50份、钾长石粉50份。其中，建筑垃圾主要为无机矿物质，通常建筑废弃物包括以下重量份的原料砖 20份、瓦10份、混凝土块30份。其中，钾长石粉粒径为100目以下。一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的制造方法，它包括以下步骤
A、将上述配方量的建筑垃圾粉碎至200目以下，得到建筑垃圾粉碎物；
B、将步骤A制得的建筑垃圾粉碎物与上述配方量的城市污泥、钾长石粉混合均勻，经造粒机造粒后得到瓷粒料；
C、将步骤B制得的瓷粒料在1500°C进行焙烧，焙烧120分钟，冷却得到轻质高强瓷粒。经检测，本实施例制得轻质高强瓷粒的强度为lOOMPa，堆积密度(kg/m3)为787，吸水率为1. 9%ο以上所述实施方式，只是本发明的较佳实施方式，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括本发明专利申请范围内。
权利要求
1.一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，其特征在于该种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的坯料由以下重量份的原料组成城市污泥 40-60份建筑垃圾 30-50份钾长石粉 40-60份。
2.根据权利要求1所述的一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，其特征在于所述坯料由以下重量份的原料组成城市污泥 40-50份建筑垃圾 30-40份钾长石粉 40-50份。
3.根据权利要求2所述的一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，其特征在于所述坯料由以下重量份的原料组成城市污泥 45份建筑垃圾 35份钾长石粉 45份。
4.根据权利要求1所述的一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，其特征在于所述建筑废弃物包括以下重量份的原料砖0-30份瓦0-30份石块0-30份土0-20 份混凝土块 10-30份。
5..根据权利要求4所述的一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，其特征在于所述建筑废弃物包括以下重量份的原料 砖10-20份瓦10-20份石块15-25份土10-20 份混凝土块 10-20份。
6.根据权利要求1所述的一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒，其特征在于所述钾长石粉的粒径为100目以下。
7.权利要求1-6任意一项所述的一种利用城市污泥制造轻质高强瓷粒的制造方法，其特征在于它包括以下步骤A、将建筑垃圾粉碎，得到建筑垃圾粉碎物；B、将步骤A制得的建筑垃圾粉碎物与城市污泥、钾长石粉混合均勻，经造粒机造粒后得到瓷粒料；C、将步骤B制得的瓷粒料在1150-1500°C进行焙烧，焙烧20-120分钟，冷却得到轻质高强瓷粒。
8.根据权利要求7所述的一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的制造方法，其特征在于所述步骤A中将建筑垃圾粉碎至200目以下。
9.根据权利要求7所述的一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒的制造方法，其特征在于所述步骤C中焙烧温度为1250-1350°C。
全文摘要
本发明属于污泥回收资源化利用技术领域，尤其涉及一种利用城市污泥制造的轻质高强瓷粒及其制造方法，首先将30-50份建筑垃圾粉碎，得到建筑垃圾粉碎物；将建筑垃圾粉碎物与40-60份城市污泥、40-60份钾长石粉混合均匀后在1150-1500℃进行焙烧，焙烧20-120分钟，冷却得到轻质高强瓷粒。本发明将城市污泥、建筑垃圾和钾长石粉三者按一定的比例混合，发挥它们之间的协同作用，使制得的轻质高强瓷粒强度高达60-120MPa，比一般天然石料有更为优良的物理力学性能。本发明不仅可以变废为宝，而且有利于改善环境污染，符合我国固体废物处理的无害化、减量化和资源化原则，具有显著的经济效益和社会效益。
文档编号C02F11/00GK102336580SQ201110166728
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者林小明 申请人:东莞市保源达房地产开发有限公司