阅读说明：本技术 一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖及其制作方法 (Water permeable brick manufactured by sintering municipal sludge and construction waste and manufacturing method thereof ) 是由 刘猛 孙凯 赵威 刘明浩 卓未龙 王志宏 王宇峰 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖及其制作方法,属于新型建材技术领域。包括以下步骤：1)城市污泥干化预处理；2)建筑垃圾及页岩处理；3)陈化处理；4)挤压成型；5)砖坯烘干；6)高温焙烧成品。上述一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖及其制作方法,原料来源广,原料简单,成本低廉,透水砖性能能够完全达到国家标准,城市污泥的加入一定程度上提高透水砖的孔隙率,合理的焙烧温度保留透水砖中孔隙的贯通率,制成的透水砖具有透水性好的效果。这一方面增强透水砖的性能,同时又可以对城市污泥和建筑垃圾进行资源化利用。(A water permeable brick manufactured by sintering municipal sludge and construction waste and a manufacturing method thereof belong to the technical field of novel building materials. The method comprises the following steps: 1) drying and pretreating municipal sludge; 2) treating construction waste and shale; 3) aging treatment; 4) extrusion molding; 5) drying the green bricks; 6) and (5) roasting the finished product at high temperature. According to the water permeable brick manufactured by sintering and manufactured by using the municipal sludge and the construction waste and the manufacturing method thereof, the raw material source is wide, the raw material is simple, the cost is low, the performance of the water permeable brick can completely reach the national standard, the addition of the municipal sludge improves the porosity of the water permeable brick to a certain extent, the through rate of the pores in the water permeable brick is kept at a reasonable roasting temperature, and the manufactured water permeable brick has an effect of good water permeability. On the one hand, the performance of the water permeable brick is enhanced, and simultaneously, the urban sludge and the construction waste can be recycled.)

一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖及其制作 方法

技术领域

本发明属于新型建材技术领域，具体为一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖及其制作方法。

背景技术

随着关于一般固废处置的“固废不出县，危废不出市”的原则的提出，对包括污泥在内城市一般固废的提出了更高的处置要求，使得包括污泥在内的城市一般固废成为城市发展和城市容貌展示的一大阻碍。

城市污泥主要包括市政污泥和工业污泥，市政污泥的产生主要来自城镇污水处理厂和自来水厂的生化反应池和沉淀池，污水处理厂的生化反应池占绝大部分，这决定市政污泥中一般含有大量病原体、残留的可降解污染物、持久性有机污染物、重金属等污染物；工业污泥主要来自工业企业内部废水处理产生的污泥，不同行业的工业污泥成分较为复杂；对城市污泥进行妥善处置和资源化利用可以极大地防止城市污泥对人体、周边环境的负面影响，同时可以废物利用，节省资源。

目前污泥处置的方式主要有卫生填埋、焚烧、堆肥和建材化利用等方式。卫生填埋具有流程简单、快速处置的优点，但是卫生填埋占用大量土地资源、渗滤液和有害气体对环境高污染风险等特点极大地制约了该方式的利用，且卫生填埋仅仅是一种隔离方式，并非终端处置的方式。

城市污泥的焚烧工艺可以充分利用污泥中热值，减量化程度高，但是污泥不能单独焚烧，需要添加辅助材料，同时易产生二噁英和飞灰等污染物，二噁英的处置成本高，飞灰和炉渣需要进一步处置，增加运行成本。

城市污泥堆肥是污泥处置中稳定化、减量化的一种处理方式，利用好氧或者厌氧的方式降解污泥中的有机质，具有成本低、工艺简单的特点，但存在恶臭难处理、处理后产品难以外销的尴尬境地。

城市污泥资源化利用进行建材制作，可以充分利用其组成成分，有机成分提供焙烧所需部分的热值，无机成分最终成为产品的一部分，产品能够达到相应的标准。

建材化利用制作新型建材是市政污泥处置的一种较为妥善的终端处置方式。例如在公开号为CN107698273A的发明专利中，使用的原料中包括黏土，从保护土地资源的角度来看，这将会受到较大的限制。

随着城市建设进程的加快，城市建筑垃圾无妥善的处置方式，目前主要进行填埋处理，其消化能力明显不足，建筑垃圾的堆积严重影响市容，占据大量土地，同时易产生扬尘等，影响城市生活环境。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖及其制作方法的技术方案，其制作的高性能透水砖，能够同时资源化利用城市污泥和建筑垃圾。

所述的一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖，其特征在于由重量份数的以下物质制成：城市污泥10-20份、页岩40-60份、建筑垃圾30-40份。

所述的一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖，其特征在于：城市污泥12-18份、页岩45-55份、建筑垃圾32-38份。

所述的一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖，其特征在于：城市污泥15-16份、页岩50-52份、建筑垃圾35-36份。

所述的一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

1）城市污泥干化预处理：将城市污泥干燥至含水率为30-40%；

2）建筑垃圾及页岩处理：将建筑垃圾及页岩先初步混合破碎，然后进一步破碎混匀磨细至60-80目；

3）陈化处理：将步骤1）和步骤2）处理后的城市污泥10-20份、页岩40-60份、建筑垃圾30-40份，加入10-15份的水充分混合，对混合完成后的混合料进行陈化处理，混合料陈化时间为24-36h；

4）挤压成型：陈化后的混合料送入真空挤砖机通过加压成坯，成型挤压压力为15-25Mpa；

5）砖坯烘干：将成型的砖坯送入干燥窑进行干燥，砖坯烘干时间为25-35h，烘干温度170-180℃，烘干后砖坯含水率为5-8%；

6）高温焙烧成品：干燥后的砖坯送至焙烧窑中进行高温烧，焙烧窑升温段温度升至最高温度800-900℃，停留时间14-16h；高温段温度800-900℃，高温段停留时间9-11h，降温300-800℃段停留时间16-18h；制成成品砖。

所述的一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖的制作方法，其特征在于步骤1）中：城市污泥干燥至含水率为34-36%；所述的城市污泥为市政污泥或工业污泥，城市污泥是指一般固废部分，不属于危险废弃物；所述的建筑垃圾为废砖、废石块或废水泥块。

所述的一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖的制作方法，其特征在于步骤2）中：将建筑垃圾及页岩破碎混匀磨细至70目。

所述的一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖的制作方法，其特征在于步骤3）中：混合料陈化时间为28-35h，优选30-32h。

所述的一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖的制作方法，其特征在于步骤4）中：成型挤压压力为18-23Mpa，优选20-22Mpa。

所述的一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖的制作方法，其特征在于步骤5）中：砖坯烘干时间为28-32h，优选30-31 h；烘干温度175-178℃，烘干后砖坯含水率为6-7%。

所述的一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖的制作方法，其特征在于步骤6）中：最高温度800-900℃，停留时间15h；高温段温度850-870℃，高温段停留时间10h，降温300-800℃段停留时间17h。

上述透水砖，采用难以处置的城市污泥作为发泡剂，建筑垃圾作为骨料，页岩和城市污泥作为粘合剂。

上述一种利用城市污泥和建筑垃圾制作烧结制作透水砖及其制作方法，原料来源广，原料简单，成本低廉，透水砖性能能够完全达到国家标准，城市污泥的加入一定程度上提高透水砖的孔隙率，合理的焙烧温度保留透水砖中孔隙的贯通率，制成的透水砖具有透水性好的效果。这一方面增强透水砖的性能，同时又可以对城市污泥和建筑垃圾进行资源化利用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述，一下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

实施例1

1）城市污泥干化预处理：将城市污泥干燥至含水率为30%；

2）建筑垃圾及页岩处理：将建筑垃圾及页岩先初步混合破碎，然后进一步破碎混匀磨细至60目；

3）陈化处理：将步骤1）和步骤2）处理后的城市污泥10份、页岩40份、建筑垃圾30份，加入15份的水充分混合，对混合完成后的混合料进行陈化处理，混合料陈化时间为24h；

4）挤压成型：陈化后的混合料送入真空挤砖机通过加压成坯，成型挤压压力为15Mpa；

5）砖坯烘干：将成型的砖坯送入干燥窑进行干燥，砖坯烘干时间为25h，烘干温度170℃，烘干后砖坯含水率为5-8%；

6）高温焙烧成品：干燥后的砖坯送至焙烧窑中进行高温烧，焙烧窑升温段温度升至最高温度800℃，停留时间14h；高温段温度800℃，高温段停留时间9 h，降温300-800℃段停留时间16 h；制成成品砖。

实施例2

1）城市污泥干化预处理：将城市污泥干燥至含水率为33%；

2）建筑垃圾及页岩处理：将建筑垃圾及页岩先初步混合破碎，然后进一步破碎混匀磨细至70目；

3）陈化处理：将步骤1）和步骤2）处理后的城市污泥13份、页岩44份、建筑垃圾34份，加入15份的水充分混合，对混合完成后的混合料进行陈化处理，混合料陈化时间为28h；

4）挤压成型：陈化后的混合料送入真空挤砖机通过加压成坯，成型挤压压力为18Mpa；

5）砖坯烘干：将成型的砖坯送入干燥窑进行干燥，砖坯烘干时间为28h，烘干温度172℃，烘干后砖坯含水率为6%；

6）高温焙烧成品：干燥后的砖坯送至焙烧窑中进行高温烧，焙烧窑升温段温度升至最高温度820℃，停留时间14.5h；高温段温度820℃，高温段停留时间9.5h，降温300-820℃段停留时间16.5h；制成成品砖。

实施例3

1）城市污泥干化预处理：将城市污泥干燥至含水率为35%；

2）建筑垃圾及页岩处理：将建筑垃圾及页岩先初步混合破碎，然后进一步破碎混匀磨细至80目；

3）陈化处理：将步骤1）和步骤2）处理后的城市污泥15份、页岩50份、建筑垃圾35份，加入15份的水充分混合，对混合完成后的混合料进行陈化处理，混合料陈化时间为30h；

4）挤压成型：陈化后的混合料送入真空挤砖机通过加压成坯，成型挤压压力为205Mpa；

5）砖坯烘干：将成型的砖坯送入干燥窑进行干燥，砖坯烘干时间为30h，烘干温度175℃，烘干后砖坯含水率为6%；

6）高温焙烧成品：干燥后的砖坯送至焙烧窑中进行高温烧，焙烧窑升温段温度升至最高温度850℃，停留时间15h；高温段温度850℃，高温段停留时间10h，降温300-850℃段停留时间17h；制成成品砖。

实施例4

1）城市污泥干化预处理：将城市污泥干燥至含水率为38%；

2）建筑垃圾及页岩处理：将建筑垃圾及页岩先初步混合破碎，然后进一步破碎混匀磨细至60目；

3）陈化处理：将步骤1）和步骤2）处理后的城市污泥18份、页岩55份、建筑垃圾38份，加入15份的水充分混合，对混合完成后的混合料进行陈化处理，混合料陈化时间为34h；

4）挤压成型：陈化后的混合料送入真空挤砖机通过加压成坯，成型挤压压力为23Mpa；

5）砖坯烘干：将成型的砖坯送入干燥窑进行干燥，砖坯烘干时间为31h，烘干温度178℃，烘干后砖坯含水率为7%；

6）高温焙烧成品：干燥后的砖坯送至焙烧窑中进行高温烧，焙烧窑升温段温度升至最高温度890℃，停留时间15.5h；高温段温度890℃，高温段停留时间10.5h，降温300-890℃段停留时间17.5h；制成成品砖。

实施例5

1）城市污泥干化预处理：将城市污泥干燥至含水率为40%；

2）建筑垃圾及页岩处理：将建筑垃圾及页岩先初步混合破碎，然后进一步破碎混匀磨细至70目；

3）陈化处理：将步骤1）和步骤2）处理后的城市污泥20份、页岩60份、建筑垃圾40份，加入15份的水充分混合，对混合完成后的混合料进行陈化处理，混合料陈化时间为36h；

4）挤压成型：陈化后的混合料送入真空挤砖机通过加压成坯，成型挤压压力为25Mpa；

5）砖坯烘干：将成型的砖坯送入干燥窑进行干燥，砖坯烘干时间为35h，烘干温度180℃，烘干后砖坯含水率为8%；

6）高温焙烧成品：干燥后的砖坯送至焙烧窑中进行高温烧，焙烧窑升温段温度升至最高温度900℃，停留时间16h；高温段温度900℃，高温段停留时间11h，降温300-900℃段停留时间18h；制成成品砖。

以下结合相应的试验数据进一步说明本发明的有益效果。

表1实施例1-5的透水砖性能情况

实施例	抗压强度（Mpa）	透水系数（cm/s）
			实施例1	29	0.014
实施例2	27	0.015
			实施例3	26	0.017
实施例4	30	0.012
			实施例5	27	0.013

表1表明：实施例1-5制得的成品砖，其抗压强度高，透水性能好。本发明各实施例的组分配比及工艺参数选定都为最优搭配，与最终产品成品转的质量有紧密关联。以实施例3为例：按照城市污泥15份、页岩50份、建筑垃圾35份，水15份的配比制作砖坯，焙烧最高温度850℃停留时间10h的情况下进行制砖；城市污泥具有较大烧失率，在焙烧过程中可以充当发泡剂，起到增加砖块孔隙率的作用，同时15份的量可以保证足够多的孔隙率的情况下能够满足砖块抗压强度的要求；页岩是为砖块制作提供主要成分二氧化硅，同时页岩可以增加塑性，高塑性可以提高砖块的成型率，过高的塑性又增加了砖坯在干燥过程中的破损率，50份的页岩可以达到砖坯成型率和干燥破损率的平衡点；建筑垃圾的主要成分是混凝土、砖块等，其成分主要是二氧化硅，建筑垃圾主要是起到骨架的作用，增加成品砖的抗压性；焙烧过程中砖坯中的二氧化硅将会产生玻化反应，同时污泥有机成分烧失形成空隙，850℃的高温停留时间10小时将会使得砖坯玻化，又可以将砖块中的空隙进行贯通，保证其透水性。