专利名称：一种墙体材料及其用该材料加工墙体砖的方法
技术领域：
本发明属于墙体材料及其加工技术领域，具体地讲是一种由造纸污泥和印染污泥作为主要原料的墙体材料及用该材料加工墙体砖的方法。
背景技术：
鉴于传统粘土砖以粘土为原料，严重破坏良田。对于人均土地资源低于世界平均水平的我国来讲，保护土地资源，开发生产各类非粘土质墙体材料，特别是利用固体废弃物来生产墙体材料是势所必然。又鉴于利用工业废料如火力发电厂的粉煤灰制作墙体砌块来代替传统粘土砖具有保护良田、节约土地资源的长处。于是，中国专利CN1398813A公开了用粉煤灰和膨润土制作烧结砖的技术启示。但是，由于在国内很多地区粉煤灰已属与日受宠的商品资源范畴，原料来源既得不到保障，而且价格较高，膨润土是一种矿产资源，致用该二种原料加工成的烧结砖成本较高。例如该技术方案中介绍了粉煤灰的含量为85～95％。因而对制砖厂商而言，既难以得到粉煤灰来源支撑，又无法控制成本。还鉴于对于造纸、印染行业污水治理所产生的污泥，目前常用的处理方法是采用卫生填埋、焚烧处理等，前者既占用了土地资源而且会造成二次污染、后者除了一次投资高外，还需要消耗能源，运行费用也高，并且焚烧后的残渣还需处理。为此，利用污泥及其它固体废弃物作为原料，生产墙体材料在文献中不乏报导。
中国专利授权公告号CN1217239A公告了利用污泥热能烧制轻质砖的方法，其教导人们的技术方案是将污泥脱水至含水量50～60％，并制成3～9mm的颗粒，干燥后以10～30％的比例混入粘土原料中、制坯、风干、焙烧。该方法对环保有积极意义。但是，该方法污泥处理量不高，并且仍要耗用60～90％的粘土，所以对保护土地资源并不带来令人满意的积极意义。关于污泥脱水在具体操作步骤中提到将带式压滤机中分离出来的污泥在＜100℃的温度下脱水，这是需要消耗能源的。
又，中国专利公开号CN1299790A揭示了利用造纸废料的制砖法，该方法是将10～30％的造纸污泥掺混于60～90％的泥土或粉煤灰中，再和60～90％的泥土相混，方法并不对土地资源保护产生明显的建树，其污泥掺入量也不超过30％(与公告号CN1217239A相似)，而且该方法要依赖模具携具入窑烧制，因而在实际生产中是难以甚至无法实施的。
还，中国专利公开号CN1587569A披露了全内燃轻质砖的制备方法，该方法在背景技术中对前述的CN1299790A所存在的缺陷作了客观的评价，该方法中造纸污泥用量与上述文献相比，虽有一定增加但仍然在50％以下，并且仍需耗用50～55％的粘土资源，对保护土地资源的贡献并不显见。并且该方法中对污泥利用中的关键之一“干化”未作阐述，是很难甚至无法组织生产和推广应用的。因为，污泥处理和资源化的第一步就是干化，否则焚烧、生产建材，甚至填埋都将难于实施。例如污泥自然状态含水率一般达到80％，如不经干化，必然造成混合料水分明显偏高，而无法制坯成型。该方法中提出不用杀菌剂是欠妥的。对污泥消毒杀菌处理是常规要求，因为在绝大部分污泥中含有细菌和有机质等污染物，如不经消毒杀菌处理会很快变质并散发臭味，对周围环境和操作工人产生新的污染。
再，中国专利授权公告号CN1413939A推出了污泥烧结砖生产方法，该方法消耗污泥量虽仍不超过50％、但免用粘土因而更具环保和节约土地资源的意义，然而，该方法荐用之页岩受区域制约因素大，适合于分布有页岩资源的地区实施，又该方法对掺用污泥制砖的主要难题一污泥脱水未作论述，因此，在实际生产中难以实施，又因该方法对入窑焙烧的升温制度要求较为苛刻，难以掌握。
进而，中国专利公开号CN1562864A介绍了用淤泥制造粘土砖的方法，该方法利用疏浚河道、湖泊所得的淤泥制砖，不仅使废弃资源得到充分利用，而且解决了淤泥的出路。但该方法所介绍的工艺较为繁琐、整个制砖过程中的设备投入成本大、能耗高、不适用于工业化生产。另外，该方法中提及的焙烧温度250～600℃，缺乏技术依据(常规技术制砖烧结温度最低也需要850℃以上)，在该温度下无法烧结。该方法提供了在烘房内的输送带上干燥淤泥的方法，这是比以上方法的进步，但该烘房的热源需要消耗燃料或电。既增加了运行成本，又造成新的大气污染。
申请人注意到了CN1371883A公开的一种受污染江河底泥烧制建材制品的方法，所推荐技术方案是将用量大于50％的江河底泥、小于45％的粉煤灰以及0～35％的助燃材料、0～10％的助熔材料、0～25％的烧结材料经充分拌和，均化处理后制成坯料，干燥后烧制，其中在窑炉温度达到800℃后以单位时间10～40℃升温至烧成温度，经保温冷却后得到成品。该技术方案的不足之处在于一是该技术方案所推荐的是江河淤泥特别是对受污染江河底泥烧制建材制品的方法，与CN1562864A相似。并根据受污染江河底泥的特性和制造建材制品的要求添加了各类材料。其中并未述及造纸和印染污泥的利用。二是该方法中的江河底泥和造纸、印染污泥物化性能差异很大，成型和烧结性能也不同，但含水率高是一个共同特性。但该方法未对含水率极高的江河底泥的前期干化予以技术启示，如果按其限定江河底泥大于50％的比例配料，制坯成型水分必然大大超过常规技术淤泥制坯成型水分应控制在18～22％的要求，根本无法生产。并且，全文对加工方法基本未作说明，因此很难甚至无法在实际生产中应用。三是从其实施例一所知，制成的产品是陶粒制品而非墙体材料，那么又从其实施例二可知，若要得到砖品，则仍需依赖于粘土(说明书第3页4～5行)；四是若要得到砖品，要求以每小时10℃升温，如以升至烧结温度900℃计，需要90小时，再加上保温、冷却，总的烧成砖品的周期需要180小时。这就意味，在相同规格的轮窑烧成，其产量仅为一常规技术的1/4～1/5，若果在相同规格的隧道窑中烧成，其产量仅为常规技术的1/8～1/10，必然造成产量低燃料消耗高，故而无推广应用价值。
申请人还注意到了中国专利公开号CN1408675A介绍了利用废纸造纸污泥制备烧结砖的方法，该方法在背景技术中对前述的CN1299790A所存在的缺陷作了客观的评价，而且对环境保护有一定的积极作用，但是显见有以下欠缺，之一，就烧结砖成份及其配比而言，造纸污泥取10～25重量份，显属小比份，而粘土为70～85％重量份，属大比份。于是，既对消化污染严重，处理难度大的污泥的建树不突现，又因粘土用量大而对资源保护不利；之二原料中大量使用粘土，而忽视了淤泥的使用，如能将污泥和淤泥共用，藉以免用粘土，则能体现一箭双雕之效，此也系该专利技术方案之缺憾，这可能是该专利主要目的只是提供能部份利用污泥来生产烧结砖的方法，当然选用技术最易实施的粘土作为主要原料。之三、就其介绍的制备方法而言，杀菌剂采用次氯酸钠，由于投入量为污泥重量的0.5～1％，增加了消毒成本，因为大化的成本必然会转达嫁到砖品上，难以使制砖行业所接受；之四、方法推荐了对污泥的干燥采用空气中干燥，这是一个极为笼统的慨念，没有提供具体的方法，对实际生产缺乏指导作用；之五、在说明书第3页第5行提及了污泥用量过多会使烧结砖密度过大(透气性差)，然而这种教导恰恰是与实际相反的；之六、该方法中提及以600～700℃的烧结温度对砖坯进行烧结，同样是缺乏技术依据的。
发明内容
本发明的任务在于是要提供一种不需使用粘土而以作为废弃物的污泥、淤泥为原料的藉以节约土地资源的、有助于环境保护的、质地轻且隔热性能好的墙体材料。
本发明的任务还在于提供一种对污泥、淤泥的干化能为实际生产所接受并应用的且能体现经济性的、对污泥、淤泥消毒处理成本低的、能体现污泥、淤泥的成型性和烧结性的、可缩短砖坯干烧和焙烧周期的加工墙体砖的方法。
本发明所述的墙体材料的特征在于，其是由下列重量份比的原材料构成污泥20～80份、淤泥0～60份、粉煤灰10～40份、添加剂0～5份。
本发明所述的污泥为造纸、印染行业污水治理所产生的污泥；而所述的淤泥为河、塘、湖、泽清淤所得的淤泥。
本发明所述的添加剂为有助于调整塑性指数的膨润土下脚料和有助于改善烧结性能的工业和生活废弃物。
本发明所述的工业生活废弃物为以碱金属氧化物为主的工业、生活废弃物。
本发明所述的碱金属氧化物为碎玻璃。
本发明所提供的用上述墙体材料加工墙体砖的方法包括以下步骤a)将部份含水率为50～82％的污泥和粉煤灰按重量比为10∶1～8混合，同时加入污泥重量的0～0.01‰除臭剂或二氧化氯杀菌剂，制成污泥一粉煤灰混合料，再将混合料制成坯体，坯体干燥后粉碎，得到干粉待用；
b)再以重量份计为干粉0～45份、沥干水分后的含水率为28～44％的淤泥0～60份、含水率为50～82％的污泥0～80份、粉煤灰10～40份、添加剂0～5份进行混合、碾练、破碎，同时加入淤泥重量的0～0.01‰的除臭剂或二氧化氯杀菌剂，得到颗粒≤2mm的制坯料；c)用制坯料制坯后进行干燥，然后送至焙烧，烧成温度900～1100℃，焙烧时间18～36小时，得到成品砖。
在本发明的一个实施例中，步骤a)中所述的粉煤灰为干排粉煤灰，所述的除臭剂为DJ-904除臭剂、所述的坯体干燥是指通过自然干燥或人工干燥中的任意一种方式干燥至含水率5～15％。
本发明的另一个实施例中，步骤b)中所述的沥干是指自然沥干加人工翻晒。
本发明的再一个实施例中，步骤c)所述的制坯是用真空挤砖机挤出成型，成型压力为2Mpa、真空度≤0.092Mpa，所述的干燥为自然或利用砖窑余热的人工干燥，干燥程度为含水率7～8％。
本发明的还一个实施例中，所述的自然干燥是利用太阳能和自然风作为干燥能源，所述的人工干燥是利用轮窑或隧道窑余热作为干燥能源。
本发明公开的技术方案与已有技术相比所具有的优点之一，使用污泥量大，环保效果显著；之二，不用粘土，节约土地资源；之三、凡需处理和资源化污泥的地区，其它原料一般均能就地供应，来源易得；之四、所得材料质地轻，使制成的砖品能体现轻质且隔热性优异的效果；之五、采用干排粉煤灰和用部份污泥和干排粉煤灰混合而制取干粉，再配以沥干等措施，具有简便、经济之效；之六、用除臭剂和二氧化氯消毒能有效地低化消毒成本；之七、作为添加剂的膨润土下脚料及碱金属氧化物均系废弃物，加入原料中不仅利于改善制坯时的成型性和烧成时的烧结性，还具有环保性；之八、砖坯的干燥及烧成周期短，而节约能源。
附图为本发明方法的工艺流程图。
具体实施例方式实施例1a)将含水率在58～62％的40份污泥与10份干排粉煤灰用混料机混合或通过人工混合，在混料过程中加入污重量的0.01‰的DJ-904除臭剂(上海多佳水处理科技有限公司生产销售)，制成含水率在44～46％的污泥-粉煤灰混合料，再将该混合料用挤泥机制成污泥粉煤灰的坯体，经自然干燥至含水率8～12％后，用粉碎机粉碎，得到干粉待用；b)待淤泥通过自然沥干并翻晒至28～32％，然后将淤泥50份和步骤a)中的干粉30份并加入由1重量份的膨润土下脚料同2重量份的富含碎玻璃的工业、生活废弃物的添加剂3份以及加入淤泥重量0.01‰的DJ-904除臭剂(上海多佳水处理科技有限公司生产销售)，用对辊破碎机、双轴搅拌机、轮碾机混合、破碎、碾练至颗粒≤2mm的制坯料；c)将步骤b)的制坯料采用已有技术中常用的真空挤砖机挤出成型砖坯，成型压力和真空度分别为2Mpa和0.092MPa，待砖坯经7～9天的自然干燥至含水率7～8％，然后送入轮窑焙烧，烧成温度930～980℃，烧成周期34～36小时，出窑得成品砖。
实施例2a)将含水率在64～66％的50份污泥与20份干排粉煤灰用混料机混合或通过人工混合，在混料过程中加入污泥重量的0.01‰的二氧化氯杀菌剂，制成含水率在44～46％的污泥—粉煤灰混合料，再将该混合料用挤泥机制成污泥—粉煤灰的坯体，经自然干燥至含水率8～12％后，用粉碎机粉碎，得到干粉待用；b)待淤泥通过自然沥干至40～44％，然后将淤泥30份和步骤a)中的干粉42份并加入由1重量份的膨润土下脚料同3重量份的富含碎玻璃的工业、生活废弃物的添加剂4份以及加入淤泥重量0.005‰的二氧化氯杀菌剂，用对辊破碎机、双轴搅拌机、轮碾机混合、破碎、碾练至颗粒≤2mm的制坯料；c)将步骤b)的制坯料采用已有技术中常用的真空挤砖机挤出成型砖坯，成型压力和真空度分别为2Mpa和0.092MPa，待砖坯经7～9天的自然干燥至含水率7～8％，然后送入隧道窑焙烧，烧成温度930～980℃，烧成周期20～22小时，出窑得成品砖。
实施例3a)将含水率在54～56％的10份污泥与2份干排粉煤灰用混料机混合或通过人工混合，因本实施例中的污泥在造纸厂废水处理中已加入相应的除臭杀菌剂，所以在混料过程中不再加入，制成含水率在44～46％的污泥—粉煤灰混合料，再将该混合料用挤泥机制成污泥—粉煤灰的坯体，经自然干燥至含水率8～12％后，用粉碎机粉碎，得到干粉待用；b)待淤泥通过自然沥干并翻晒至30～34％，然后将淤泥60份和步骤a)中的干粉6.5份、10份污泥和18份干排粉煤灰，用对辊破碎机、双轴搅拌机、轮碾机混合、破碎、碾练至颗粒≤2mm的制坯料，因本实施例中淤泥用量大，且污染较小，为此，不需加入添加剂和消毒杀菌剂；c)将步骤b)的制坯料采用已有技术中常用的真空挤砖机机挤出成型砖坯，成型压力和真空度分别为2Mpa和0.092MPa，待砖坯经12～14h的人工干燥至含水率7～8％，然后送入隧道窑焙烧，烧成温度950～980℃，烧成周期18～22小时，出窑得成品砖。
实施例4a)省去；b)将含水率在50～52％的80份污泥与20份干排粉煤灰，并加入富含碎玻璃的工业、生活废弃物的添加剂5份以及加入污泥重量0.01‰的二氧化氯杀菌剂，用对辊破碎机、双轴搅拌机、轮碾机混合、破碎、碾练至颗粒≤2mm的制坯料；c)将b)的制坯料采用已有技术中常用的真空挤砖机机挤出成型砖坯，成型压力和真空度分别为2Mpa和0.092MPa，待砖坯经7～9天的自然干燥至含水率7～8％，然后送入轮窑焙烧，烧成温度980～1050℃，烧成周期32～36小时，出窑得成品砖。
由本实施例推而可知，因步骤b)采用的是80份污泥与20份干排粉煤灰配比关系，不再使用淤泥，即污泥通过与粉煤灰混合而实现干化，故直接用该污泥—粉煤灰混合料获取制坯料。
实施例5a)省去；b)将含水率在75～80％的60份污泥与40份干排粉煤灰，并加入由1重量份的膨润土下脚料同5重量份的富含碎玻璃的工业、生活废弃物的添加剂5份以及加入污泥重量0.01‰的二氧化氯杀菌剂，用对辊破碎机、双轴搅拌机、轮碾机混合、破碎、碾练至颗粒≤2mm的制坯料；c)将步骤b)的制坯料采用已有技术中常用的真空挤砖机机挤出成型砖坯，成型压力和真空度分别为2Mpa和0.092MPa，待砖坯经10～12h的人工干燥(用轮窑余热)至含水率7～8％，然后送入轮窑焙烧，烧成温度1000～1100℃，烧成周期30～35小时，出窑得成品砖。
由本实施例推而可知，因步骤b)采用的是60份污泥与40份干排粉煤灰配比关系，不再使用淤泥，即污泥通过与粉煤灰混合而实现干化，故直接用该污泥—粉煤灰混合料获取制坯料。
实施例6a)将含水率在78～82％的32份污泥与23份干排粉煤灰用混料机混合或通过人工混合，在混料过程中加入污重量0.01‰的除臭剂，制成含水率在44～46％的污泥—粉煤灰混合料，再将该混合料用挤泥机制成污泥粉煤灰的坯体，经自然干燥至含水率8～12％后，用粉碎机粉碎，得到干粉待用；b)待淤泥通过自然沥干并翻晒至32～35％，然后将淤泥45份和步骤a)中的干粉33份并加入由1重量份的膨润土下脚料同1重量份的富含碎玻璃的工业、生活废弃物的添加剂2份以及加入淤泥重量0.005‰的除臭剂，用对辊破碎机、双轴搅拌机、轮碾机混合、破碎、碾练至颗粒≤2mm的制坯料；c)将步骤b)的制坯料采用已有技术中常用的真空挤砖机机挤出成型砖坯，成型压力和真空度分别为2Mpa和0.092MPa，待砖坯经7～9天的自然干燥至含水率7～8％，然后送入轮窑焙烧，烧成温度950～980℃，烧成周期32～36小时，出窑得成品砖。
进而地由上述所有实施例推而可知，只要对真空砖挤砖机的砖模进行更换，便可依需获得实心砖、多孔砖或空心砖。
本发明与已有技术相比具有的优点见下表。
权利要求
1.一种墙体材料，其特征在于由下列重量份比的原材料构成污泥20～80份、淤泥0～60份、粉煤灰10～40份、添加剂0～5份。
2.根据权利要求1所述的墙体材料，其特征在于污泥为造纸、印染行业污水治理所产生的污泥；而所述的淤泥为河、塘、湖、泽清淤所得的淤泥。
3.根据权利要求1所述的墙体材料，其特征在于添加剂为有助于调整塑性指数的膨润土下脚料和有助于改善烧结性能的工业和生活废弃物。
4.根据权利要求3所述的墙体材料，其特征在于工业和生活废弃物为以碱金属氧化物为主的工业和生活废弃物。
5.根据权利要求4所述的墙体材料，其特征在于碱金属氧化物为碎玻璃。
6.一种用如权利要求1所述的墙体材料加工墙体砖的方法，其特征在于包括以下步骤a)将部份含水率为50～82％的污泥和粉煤灰按重量比为10∶1～8混合，同时加入污泥重量的0～0.01‰除臭剂或二氧化氯杀菌剂，制成污泥—粉煤灰混合料，再将混合料制成坯体，坯体干燥后粉碎，得到干粉待用；b)再以重量份计的干粉0～45份、沥干水分后的含水率为28～44％的淤泥0～60份、含水率为50～82％的污泥0～80份、粉煤灰10～40份、添加剂0～5份进行混合、碾练、破碎，同时加入淤泥重量的0～0.01‰的除臭剂或二氧化氯杀菌剂，得到颗粒≤2mm的制坯料；c)用制坯料制坯后进行干燥，然后送至焙烧，烧成温度900～1100℃，焙烧时间18～36小时，得到成品砖。
7.根据权利要求6所述的墙体材料加工墙体砖的方法，其特征在于步骤a)中所述的粉煤灰为干排粉煤灰，所述的除臭剂为DJ-904除臭剂、所述的坯体干燥是指通过自然干燥或人工干燥中的任意一种方式干燥至含水率5～15％。
8.根据权利要求6所述的墙体材料加工墙体砖的方法，其特征在于步骤b)中所述的沥干是指自然沥干加人工翻晒。
9.根据权利要求6所述的墙体材料加工墙体砖的方法，其特征在于步骤c)中所述的制坯是用真空挤砖机挤出成型，成型压力为2Mpa、真空度≤0.092Mpa，所述的干燥为自然或利用砖窑余热的人工干燥，干燥程度为含水率7～8％。
10.根据权利要求7所述的墙体材料加工墙体砖的方法，其特征在于所述的自然干燥是利用太阳能和自然风作为干燥能源，所述的人工干燥是利用轮窑或隧道窑余热作为干燥能源。
全文摘要
一种墙体材料及其用该材料加工墙体砖的方法，属于墙体材料及加工技术领域。由重量份比的材料污泥20～80、淤泥0～60、粉煤灰10～40、添加剂0～5。加工墙体砖的方法的步骤a)污泥和粉煤灰按10∶1～8混合，加入除臭剂或二氧化氯杀菌剂，制成污泥—粉煤灰混合料，制成坯体，干燥后粉碎得干粉；b)以重量份比的干粉0～45、淤泥0～60、污泥0～80、粉煤灰10～40、添加剂0～5混合、碾练、破碎，加入除臭剂或二氧化氯杀菌剂，得制坯料；c)制坯后干燥，在900～1100℃下焙烧18～36h，得成品砖。优点污泥用量大，环保效果显著；无粘土；原料易得；砖品轻质隔热性好；制取干粉简便、经济；消毒成本低；成型性和烧结性好；干燥及烧成周期短，省能源。
文档编号C04B18/08GK1724446SQ20051004078
公开日2006年1月25日 申请日期2005年6月22日 优先权日2005年6月22日
发明者强浩, 张俊华, 秦卫东 申请人:苏州赛可利新型材料有限公司