本发明涉及一种使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法。
背景技术：
城市污泥是污水处理厂和污水处理的必然产物。随着我国社会经济和城市化的快速发展，我国城市污泥的排量也随之增加。因为城市污泥含有许多危险病原体、有毒重金属、内分泌干扰物等有害物质，所以未经恰当处理的污泥进入环境后，会直接给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类的活动构成了严重的威胁。因此，如何合理、有效地处理污泥已成为一个十分紧迫的问题。
目前，处理城市污泥的方法有填埋法和焚烧法，因为填埋法难以找到任何合适的垃圾填埋场，使得焚烧法成为处理污泥的重要方法之一。
但是，利用焚烧的方法处理城市污泥，投资大且设备运营费用高，燃烧时还会产生二噁英等剧毒物质，对大气产生严重的污染。除此之外，上述污泥的处理方法，都不能回收利用污泥中有价值的物质，不能使污泥得到资源化利用。从目前看来，城市污泥的资源化和能源化利用是国内污泥行业发展的重要方向。因此，如何回收利用城市污泥中有用的物质以及如何有效处置和利用城市污泥来减小对环境的危害变得迫切重要。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法。
本发明提供了一种使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法，具有这样的特征，包括以下步骤：
步骤1，称取城市污泥，加入马弗烘干机中，在110℃的条件下干燥24h后，得到干燥未焙烧污泥；
步骤2，分别称取干燥未焙烧污泥和标准地砖混合物，加入水平搅拌器中进行搅拌混合，得到混合物Ⅰ；
步骤3，将混合物Ⅰ静置一定第一时间，得到混合物Ⅱ；
步骤4，分别称取混合物Ⅱ和水，加入自动实验室液压机中，在设定压力下干压，得到矩形瓦片样品Ⅰ；
步骤5，将矩形瓦片样品Ⅰ加入实验室干燥器中，在一定第二温度的条件下干燥一定第二时间，得到瓦片样品Ⅱ；
步骤6，将瓦片样品Ⅱ置于马弗炉中，在一定第三温度的条件下固定一定第三时间，得到瓦片样品Ⅲ；
步骤7，将马弗炉的温度设置为最高温度，将瓦片样品Ⅲ在最高温度下烧制一定第四时间，得到陶瓷地砖样品，
其中，干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为5％～35％。
在本发明提供的使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤2中，干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的较优重量比例为10％～15％。
在本发明提供的使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤2中，干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的最优重量比例为15％。
在本发明提供的使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤3中，一定第一时间为2h。
在本发明提供的使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤4中，水与混合物Ⅱ的重量比例为5％。
在本发明提供的使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤4中，设定压力为30MPa。
在本发明提供的使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤5中，一定第二温度为105℃～115℃，一定第二时间为24h。
在本发明提供的使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤6中，一定第三温度为750℃，一定第三时间为30min。
在本发明提供的使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤7中，最高温度为1150℃，一定第四时间为15min。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的一种使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法，采用城市污泥和标准地砖混合物为原料，经过初步干燥(预处理)、混合、静置、干压、再干燥、固定和焙烧过程得到陶瓷地砖样品，该方法的工艺流程简单，处理时间短。另外，采用城市污泥为原料，不仅降低了生产成本，而且能使城市污泥得到很好的资源化利用，较好地解决了传统处理方式造成的污染环境等问题，在城市污泥的合理有效处理中具有重要的现实意义和经济价值。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附表对本发明作具体阐述。
<实施例一>
步骤1，称取城市污泥，加入马弗烘干机中，在110℃的条件下干燥24h后，得到干燥未焙烧污泥；
步骤2，按照干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为5％，分别称取干燥未焙烧污泥和标准地砖混合物，加入水平搅拌器中进行搅拌混合，得到混合物Ⅰ。
步骤3，将混合物Ⅰ静置2h，得到混合物Ⅱ。
步骤4，按照水与混合物Ⅱ的重量比例为5％，分别称取混合物Ⅱ和水，加入自动实验室液压机中，在30MPa下干压，得到矩形瓦片样品Ⅰ。
步骤5，将矩形瓦片样品Ⅰ加入实验室干燥器中，在110℃的条件下干燥24h，得到瓦片样品Ⅱ。
步骤6，将瓦片样品Ⅱ置于马弗炉中，在750℃条件下固定30min，得到瓦片样品Ⅲ。
步骤7，将马弗炉的温度设置为最高温度1150℃，将瓦片样品Ⅲ在1150℃下烧制15min，得到陶瓷地砖样品Ⅰ。
<实施例二>
步骤1，称取城市污泥，加入马弗烘干机中，在110℃的条件下干燥24h后，得到干燥未焙烧污泥；
步骤2，按照干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为10％，分别称取干燥未焙烧污泥和标准地砖混合物，加入水平搅拌器中进行搅拌混合，得到混合物Ⅰ。
步骤3，将混合物Ⅰ静置2h，得到混合物Ⅱ。
步骤4，按照水与混合物Ⅱ的重量比例为5％，分别称取混合物Ⅱ和水，加入自动实验室液压机中，在30MPa下干压，得到矩形瓦片样品Ⅰ。
步骤5，将矩形瓦片样品Ⅰ加入实验室干燥器中，在110℃的条件下干燥24h，得到瓦片样品Ⅱ。
步骤6，将瓦片样品Ⅱ置于马弗炉中，在750℃条件下固定30min，得到瓦片样品Ⅲ。
步骤7，将马弗炉的温度设置为最高温度1150℃，将瓦片样品Ⅲ在1150℃下烧制15min，得到陶瓷地砖样品Ⅱ。
<实施例三>
步骤1，称取城市污泥，加入马弗烘干机中，在110℃的条件下干燥24h后，得到干燥未焙烧污泥；
步骤2，按照干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为15％，分别称取干燥未焙烧污泥和标准地砖混合物，加入水平搅拌器中进行搅拌混合，得到混合物Ⅰ。
步骤3，将混合物Ⅰ静置2h，得到混合物Ⅱ。
步骤4，按照水与混合物Ⅱ的重量比例为5％，分别称取混合物Ⅱ和水，加入自动实验室液压机中，在30MPa下干压，得到矩形瓦片样品Ⅰ。
步骤5，将矩形瓦片样品Ⅰ加入实验室干燥器中，在110℃的条件下干燥24h，得到瓦片样品Ⅱ。
步骤6，将瓦片样品Ⅱ置于马弗炉中，在750℃条件下固定30min，得到瓦片样品Ⅲ。
步骤7，将马弗炉的温度设置为最高温度1150℃，将瓦片样品Ⅲ在1150℃下烧制15min，得到陶瓷地砖样品Ⅲ。
<实施例四>
步骤1，称取城市污泥，加入马弗烘干机中，在110℃的条件下干燥24h后，得到干燥未焙烧污泥；
步骤2，按照干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为20％，分别称取干燥未焙烧污泥和标准地砖混合物，加入水平搅拌器中进行搅拌混合，得到混合物Ⅰ。
步骤3，将混合物Ⅰ静置2h，得到混合物Ⅱ。
步骤4，按照水与混合物Ⅱ的重量比例为5％，分别称取混合物Ⅱ和水，加入自动实验室液压机中，在30MPa下干压，得到矩形瓦片样品Ⅰ。
步骤5，将矩形瓦片样品Ⅰ加入实验室干燥器中，在110℃的条件下干燥24h，得到瓦片样品Ⅱ。
步骤6，将瓦片样品Ⅱ置于马弗炉中，在750℃条件下固定30min，得到瓦片样品Ⅲ。
步骤7，将马弗炉的温度设置为最高温度1150℃，将瓦片样品Ⅲ在1150℃下烧制15min，得到陶瓷地砖样品Ⅳ。
<实施例五>
步骤1，称取城市污泥，加入马弗烘干机中，在110℃的条件下干燥24h后，得到干燥未焙烧污泥；
步骤2，按照干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为25％，分别称取干燥未焙烧污泥和标准地砖混合物，加入水平搅拌器中进行搅拌混合，得到混合物Ⅰ。
步骤3，将混合物Ⅰ静置2h，得到混合物Ⅱ。
步骤4，按照水与混合物Ⅱ的重量比例为5％，分别称取混合物Ⅱ和水，加入自动实验室液压机中，在30MPa下干压，得到矩形瓦片样品Ⅰ。
步骤5，将矩形瓦片样品Ⅰ加入实验室干燥器中，在110℃的条件下干燥24h，得到瓦片样品Ⅱ。
步骤6，将瓦片样品Ⅱ置于马弗炉中，在750℃条件下固定30min，得到瓦片样品Ⅲ。
步骤7，将马弗炉的温度设置为最高温度1150℃，将瓦片样品Ⅲ在1150℃下烧制15min，得到陶瓷地砖样品Ⅴ。
<实施例六>
步骤1，称取城市污泥，加入马弗烘干机中，在110℃的条件下干燥24h后，得到干燥未焙烧污泥；
步骤2，按照干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为30％，分别称取干燥未焙烧污泥和标准地砖混合物，加入水平搅拌器中进行搅拌混合，得到混合物Ⅰ。
步骤3，将混合物Ⅰ静置2h，得到混合物Ⅱ。
步骤4，按照水与混合物Ⅱ的重量比例为5％，分别称取混合物Ⅱ和水，加入自动实验室液压机中，在30MPa下干压，得到矩形瓦片样品Ⅰ。
步骤5，将矩形瓦片样品Ⅰ加入实验室干燥器中，在110℃的条件下干燥24h，得到瓦片样品Ⅱ。
步骤6，将瓦片样品Ⅱ置于马弗炉中，在750℃条件下固定30min，得到瓦片样品Ⅲ。
步骤7，将马弗炉的温度设置为最高温度1150℃，将瓦片样品Ⅲ在1150℃下烧制15min，得到陶瓷地砖样品Ⅵ。
<实施例七>
步骤1，称取城市污泥，加入马弗烘干机中，在110℃的条件下干燥24h后，得到干燥未焙烧污泥；
步骤2，按照干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为35％，分别称取干燥未焙烧污泥和标准地砖混合物，加入水平搅拌器中进行搅拌混合，得到混合物Ⅰ。
步骤3，将混合物Ⅰ静置2h，得到混合物Ⅱ。
步骤4，按照水与混合物Ⅱ的重量比例为5％，分别称取混合物Ⅱ和水，加入自动实验室液压机中，在30MPa下干压中，得到矩形瓦片样品Ⅰ。
步骤5，将矩形瓦片样品Ⅰ加入实验室干燥器中，在110℃的条件下干燥24h，得到瓦片样品Ⅱ。
步骤6，将瓦片样品Ⅱ置于马弗炉中，在750℃条件下固定30min，得到瓦片样品Ⅲ。
步骤7，将马弗炉的温度设置为最高温度1150℃，将瓦片样品Ⅲ在1150℃下烧制15min，得到陶瓷地砖样品Ⅶ。
陶瓷地砖样品Ⅰ至陶瓷地砖样品Ⅶ的表征结果如表1所示。
表1陶瓷地砖样品Ⅰ至陶瓷地砖样品Ⅶ的表征结果
如表1所示，实施例一至实施例三中制备的陶瓷地砖样品的线性烧成收缩率随着加入干燥未焙烧污泥的重量比例的增加而逐渐增大，实施例四至实施例七制备的陶瓷地砖样品的线性烧成收缩率随着加入干燥未焙烧污泥的重量比例的增加而逐渐增小。其中，实施例三中制备的陶瓷地砖样品Ⅲ的线性烧成收缩率最大，为7.21％。
另外，随着加入干燥未焙烧污泥的重量比例的增加，实施例一至实施例七中制备的陶瓷地砖样品的吸水率逐渐增大，吸水率为5.00％～25.20％。
实施例的作用与效果
由国际标准可知，瓷砖的吸水率高于10％，地砖的吸水率为6％～10％之间。
根据实施例一至实施例三可知，当干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为5％～15％时，制备的陶瓷地砖样品Ⅰ、陶瓷地砖样品Ⅱ和陶瓷地砖样品Ⅲ的吸水率分别为5.00％、7.50％和9.33％，其中陶瓷地砖样品Ⅱ和陶瓷地砖样品Ⅲ符合地砖标准。另外，根据实施例四至实施例七可知，当干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为20％～35％时，制备的陶瓷地砖样品Ⅳ至陶瓷地砖样品Ⅶ的吸水率均为14.15％～25.20％，均高于10％，符合瓷砖标准。因此，在使用城市污泥生产陶瓷地砖时，干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的较优重量比例为10％～15％。
但是，实施例三中制备的陶瓷地砖样品Ⅲ的线性烧成收缩率最大。
因此，综合考虑吸水率和线性烧成收缩率，当干燥未焙烧污泥与标准地砖混合物的重量比例为15％时制备的陶瓷地砖的效果最好，最符合地砖标准。
根据本实施例提到的一种使用城市污泥生产陶瓷地砖的方法，采用城市污泥和标准地砖混合物为原料，经过初步干燥(预处理)、混合、静置、干压、再干燥、固定和焙烧过程得到陶瓷地砖样品，该方法的工艺流程简单，处理时间短。另外，采用城市污泥为原料，不仅降低了生产成本，而且能使城市污泥得到很好的资源化利用，较好地解决了传统处理方式造成的污染环境等问题，在城市污泥的合理有效处理中具有重要的现实意义和经济价值。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
在实施例一至实施例七中，步骤5中将矩形瓦片样品Ⅰ加入实验室干燥器中，在110℃的条件下干燥24h，得到瓦片样品Ⅱ，即一定第二温度为110℃。但是，在本发明中，一定第二温度还可以为105℃～115℃中的任一温度。