本发明属于涂料领域，涉及一种利用污泥浆料提高陶粒外釉质层厚度的方法。
背景技术：
如今我国城市污水处理能力逐年提高，作为污水处理副产品的污水污泥产量也逐年增加，总量多，体积大，含水率高，重金属含量高，散发恶臭都是污泥的主要危害。污泥中含有各种重金属等具有生物毒性的物质会造成二次污染，如果不得到有效处理，污泥中的重金属容易重新回到生态环境中并在生物体内富集，最终使人体致癌机率增大。现有的污泥处理方法主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等，当前最为有效的无害化处理方法是“干化+焚烧”。另一方面，城市的建设中会使用大量的混凝土，且混凝土使用中含有大量的天然砂、石作集料，长期以来混凝土会消耗大量天然资源，中国每年混凝土消耗量约10亿m3。目前我国广泛运用的人造陶粒材料有很多，如粘土陶粒、粉煤灰陶粒等。陶粒的工程特性及用途也有所不同陶粒密度小、强度高、耐火性能好，而且自身重量低，具有代替传统天然建材而进一步发展的经济效益。利用污泥与其他工业废物共同制备陶粒，不仅解决了污泥的污染问题，同时又将工业废物循环利用产生价值，是一种非常有效并具有前景的废物协同资源化方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于将污泥、粉煤灰、煤矸石三种废物协同资源化利用，并且可以提供一种性能优良的人造轻骨料建筑用材料；
本发明提供了一种污泥混合陶粒，该陶粒包括污泥、粉煤灰与煤矸石，按重量份数计，污泥60-80份，粉煤灰10-20份，煤矸石10-20份。
进一步地，三种原料的化学组成成分分别为：
污泥烧失后：al2o327.3％，sio234.6％，p2o515.9％，fe2o36.4％，cao6.2％，其它7.8％；
粉煤灰：al2o318.3％，sio243.4％，cao24.3％，其他10.1％；
煤矸石：al2o338.3％，sio259.5％，fe2o30.6％，cao0.2％，其它1.4％。
根据本发明的另一方面，提供了一种利用污泥浆料提高陶粒外釉质层厚度的方法，具体步骤如下：
(1)干燥：将机械脱水污泥，煤矸石，粉煤灰，分别置于鼓风干燥箱内进行干燥，温度保持100-105℃，干燥时间保持48-72小时，直到质量恒定；
(2)粉碎：将将步骤(1)中所述的三种物料分别进行机械研磨1-2小时，并过于100目筛；
(3)混合：将步骤(2)中过筛后的细物料，按照上述重量份数均匀混合，搅拌1-2小时，置于鼓风干燥箱内进行干燥，温度保持在100-105℃，干燥时间保持12-24小时，直到质量恒定；
(4)成型：将步骤(3)中所述的干燥后的细物料利用压片机进行加压成型，成型压力为3mpa以上，得到原料复配体；
(5)配浆：将过筛后的污泥粉末与水按固液比1:1-1:3范围内混合，制成污泥浆料；
(5)裹浆：将步骤(4)后得到的原料复配体生坯在步骤(5)制得的污泥浆料中均匀粘料，使复配体生坯表面被污泥浆料充分润湿，等待烧结；
(6)烧结：将步骤(5)中所述的原料复配体进行烧结，利用空气以50-100ml/min流速通入空气气氛，通过改变温度及升温速率，使得原料复配体在高温下膨胀，烧结完毕，冷却至室温，得到成型陶粒。
进一步地，所述烧结温度为1000-1200℃，将空气气氛通入炉膛。烧结后得到膨胀的多孔结构，产品外表面呈紧致的光滑结构且呈深棕色，内部有较多气孔。
本发明的有益效果：
通过本发明所述的方案得到的陶粒外侧的釉质层光滑平整且厚实，在降低出现陶粒表面釉质层烧结温度的同时，提高了产生釉质层厚度，得到的成型陶粒具有较高的抗压强度，较低吸水率，较低比表面积，且具有良好的环境特性。利用特定的组分配比、升温速率、烧结温度，利用污泥作为发泡剂，膨胀剂，有助于促进原料高温膨胀，提高产品质量。本发明利用一种市政废物，两种工业废物协同制备人造陶粒，得到的陶粒各项性能良好，优于单纯的污泥粉煤灰陶粒，具有广泛的应用前景。本发明采用的方法将污泥等变废为宝，资源循环利用，是一种既环保又有经济意义的方法。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种利用污泥浆料提高陶粒外釉质层厚度的方法，具体步骤如下：
(1)干燥：将脱水污泥污泥，煤矸石，粉煤灰，分别置于鼓风干燥箱内进行干燥，温度保持105℃，干燥时间保持48小时，直到物料质量恒定不变；
(2)粉碎：将步骤(1)中所述的三种物料分别进行机械研磨2小时，并过于100目筛，得到粒径≤0.154mm的细物料。
(3)混合：将步骤(2)中过筛后的细物料，按照重量份数污泥70份，粉煤灰15份，煤矸石15份，混合搅拌1-2小时。混合物料的各化学成分含量为：al2o327.6％，sio239.66％，fe2o34.57％，p2o511.13％，cao8％，其它物质9.04％；
(4)成型：将步骤(3)中所述的干燥后的细物料放入hy-12型号红外压片机进行加压成型，成型压力为6mpa，得到直径为10mm，高5mm的原料圆柱型复配体；
(5)配浆：将过筛后的污泥粉末与水按质量比1:2，制成污泥浆料；
(6)裹浆：将步骤(4)后得到的原料复配体生坯在步骤(5)制得的污泥浆料中均匀粘料，使复配体生坯表面被污泥浆料充分润湿，等待烧结；
(6)烧结：将步骤(5)中所述的原料复配体进行烧结，将原料复配体置于单温区气氛管式炉中进行预热和烧结，利用空气空气压缩机与空气流量计连接，以100ml/min流速通入空气气氛。预热阶段中原料复配体被加热至500℃，升温速率为5℃/min，后进行升温烧结，以10℃/min速率加热至800℃，以5℃的升温速率加热至1000℃，以3℃/min的升温速率加热至1235℃，并停留35min。烧结结束后以10℃/min速率降温至100℃，利用高温夹取出并自然冷却至室温，得到陶粒1。
经检验测得陶粒1的抗压强度为5.37mpa，吸水率为0.8％，比表面积为1.92g/cm3。均符合密度等级为876kg/m3的国家标准《gb/t17431.1-2010》且优于一等产品标准。对陶粒1进行研磨，并利用提取剂(冰醋酸溶液)进行混合提取，利用翻转震荡仪震荡，时间保持48小时，温度保持26-28℃。对提取上清液进行重金属浓度测试。经检验测得陶粒1中各重金属浸出浓度：cr0.050mg/l、ni0.161mg/l、cu6.928mg/l、zn1.739mg/l，均符合国家标准。
实施例2：
一种利用污泥浆料提高陶粒外釉质层厚度的方法，具体步骤如下：
(1)干燥：将脱水污泥污泥，煤矸石，粉煤灰，分别置于鼓风干燥箱内进行干燥，温度保持100-105℃，干燥时间保持48小时，直到物料质量恒定不变；
(2)粉碎：将将步骤(1)中所述的三种物料分别进行机械研磨1-2小时，并过于100目筛，得到粒径≤0.154mm的细物料。
(3)混合：将步骤(2)中过筛后的细物料，按照重量份数污泥80份，粉煤灰10份，煤矸石10份，混合搅拌1小时。混合物料的各化学成分含量为：al2o327.5％，sio237.97％，fe2o35.18％，p2o512.72％，cao7.41％，其它物质10.33％；
(4)成型：将步骤(3)中所述的干燥后的细物料放入hy-12型号红外压片机进行加压成型，成型压力为6mpa，得到直径为10mm，高5mm的原料圆柱型复配体；
(5)配浆：将过筛后的污泥粉末与水按质量比1:1.5，制成污泥浆料；
(6)裹浆：将步骤(4)后得到的原料复配体生坯在步骤(5)制得的污泥浆料中均匀粘浆，使复配体生坯表面被污泥浆料充分润湿，等待烧结；
(5)烧结：将原料复配体置于单温区气氛管式炉中进行预热和烧结，利用空气空气压缩机与空气流量计连接，以100ml/min流速通入空气气氛。预热阶段中原料复配体被加热至500℃，升温速率为5℃/min，后进行升温烧结，以10℃/min速率加热至800℃，以5℃的升温速率加热至1000℃，以3℃/min的升温速率加热至1235℃，并停留35min。烧结结束后以10℃/min速率降温至100℃，利用高温夹取出并自然冷却至室温，得到陶粒2。
经检验测得陶粒2的抗压强度为6.22mpa，吸水率为0.71％，比表面积为1.83g/cm3。均符合密度等级为876kg/m3的国家标准《gb/t17431.1-2010》且优于一等产品标准。对陶粒2进行研磨，并利用提取剂(冰醋酸溶液)进行混合提取，利用翻转震荡仪震荡，时间保持48小时，温度保持26-28℃。对提取上清液进行重金属浓度测试。经检验测得陶粒2中各重金属浸出浓度：cr0.039mg/l、ni0.168mg/l、cu0.027mg/l、zn0.110mg/l，均符合国家标准。
通过以上实例，经过烧结得到的产品各项性能均优于单纯污泥、粉煤灰或煤矸石陶粒的性能，并且通过粘料裹料工艺后进行烧结的陶粒，相较于普通陶粒可以产生更多外侧的釉质层，并且陶粒的釉质层更加光滑平整且饱满厚实，可以提供更高的抗压强度以及更低的吸水率。其中，抗压强度相对提高37.03-88.71％；吸水率相对降低了11.57-19.38％，各重金属浸出浓度也有所减少，同时，烧结成型的平均温度降低100-200℃，大大减小了生产成本。其原因是粉煤灰、煤矸石中含有较高比重的sio2，并且煤矸石中al2o3含量较高，高温下复配体生坯表面较容易形成熔融质基质，表面黏性增大，更容易形成饱满的多孔陶粒结构，另一方面，较高的硅铝酸盐矿物质含量可以有效抑制重金属的迁移和浸出，减小其对环境的危害。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。