阅读说明：本技术 一种环保型陶粒及其制备方法 (A kind of environment-friendly type haydite and preparation method thereof ) 是由 梁凤鸣 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环保型陶粒及其制备方法,具体涉及环保材料加工技术领域,包括处理污泥、煤矸石、粉煤灰、垃圾碎料、硅石、膨胀剂和助溶剂,所述处理污泥包括生活污水污泥、工业废水污泥和河底淤泥。本发明通过使用处理污泥、煤矸石、粉煤灰和垃圾碎料做主要生产原料,便于获取,生产成本低,煤矸石作为煤炭固体废物代替粘土作为粘结剂,减少环境破坏,将垃圾废料生产成建筑用产品,节能环保,便于调节膨胀系数,生产的陶粒质轻,强度高,品质好,利用冷却器和多级循环冷却水箱配合使废气温有效降温,并脱硫、脱硝处理,消除二噁英、恶臭和烟尘,生产污水净化沉淀并循环使用,节约资源,保护环境,有利于实现可持续发展。(The invention discloses a kind of environment-friendly type haydites and preparation method thereof, more particularly to environment-friendly materials processing technique field, including processing sludge, gangue, flyash, rubbish particle, silica, swelling agent and cosolvent, the processing sludge includes domestic sewage sludge, industrial wastewater sludge and bed-silt.By the present invention in that with processing sludge, gangue, flyash and rubbish particle do main production raw material, convenient for obtaining, production cost is low, gangue replaces clay as binder as Coal-solid-waste, reduce environmental disruption, garbage waste is produced into product for building, energy conservation and environmental protection, convenient for adjusting the coefficient of expansion, the haydite of production is light, intensity is high, quality is good, make exhaust gas temperature effective temperature-reducing using cooler and the cooperation of multiple stage circulation cooling water tank, and desulfurization, denitration process, eliminate dioxin, stench and flue dust, production waste purification is precipitated and is recycled, it economizes on resources, protect environment, it is advantageously implemented sustainable development.)

一种环保型陶粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保材料加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种环保型陶粒及其制备方法。

背景技术

陶粒是一种在回转窑中经发泡生产的轻骨料。它具有球状的外形，表面光滑而坚硬，内部呈蜂窝状，具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等，广泛应用与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门，应用领域越来越广，但是陶粒的传统工艺中会产生二噁英有毒气体，存在严重污染环境问题。

专利申请公布号CN 104163617 B的发明专利公开了一种陶粒生产方法及陶粒和陶粒的应用，包括粉煤灰、给水厂污泥、粘土为原料，牡蛎壳为主要添加剂的陶粒制备方法以及这种陶粒的用途。通过添加牡蛎壳提高陶粒的孔隙结构，增加吸附能力和交换能力，使其具有更优良好的水质改善效果。本发明中水处理陶粒原材料主要采用废弃物-粉煤灰和污泥，以废治废、成本低廉，有利于环境可持续发展。本陶粒是一种良好的功能性水处理填料。由于经过高温煅烧而成陶粒表面粗糙具有大比表面积易于生物挂膜作用，并且质轻强度高可长期承受高负荷水力冲击具有稳定性，具有生物挂膜进行脱氮除磷作用，是一种水处理性能优良的填料，可用于生物滤池、人工湿地等水处理工艺。

但是上述技术方案中提供的陶粒生产方法及陶粒和陶粒的应用在实际运用时仍需大量粘土作为粘结剂，开挖粘土仍会造成环境破坏，其生产工艺生产的陶粒内部孔隙过大，而且其膨胀系数不便于调节。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种环保型陶粒及其制备方法，通过使用处理污泥、煤矸石、粉煤灰和垃圾碎料做主要生产原料，便于获取，生产成本低，煤矸石作为煤炭固体废物代替粘土作为粘结剂，减少环境破坏，将垃圾废料生产成建筑用产品，有利于节能环保，加入硅石提高硅含量，提高陶粒的耐火度，生石灰对粉料调质，降低其熔点，并加入膨胀剂便于调节膨胀系数，使用干燥-预热-膨胀-成型的焙烧工艺，使球粒生料能够均匀膨胀，分子反应缓慢而稳定，提高陶粒的孔隙率，使其更轻质，强度高，品质好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环保型陶粒，其中所使用的主料按重量计包括：处理污泥45-55份、煤矸石20-30份、粉煤灰8-12份、垃圾碎料8-12份、硅石1-5份、膨胀剂8-10份和助溶剂1-5份。

优选的，所述处理污泥包括生活污水污泥、工业废水污泥和河底淤泥，所述处理污泥的含水率为9-15％。

优选的，所述助溶剂具体为生石灰，所述生石灰与生产原料的摩尔比设置为1-6∶200。

优选的，所述陶粒用于制作建筑用砖、水净化过滤或环保绿化养殖。

一种环保型陶粒的制备方法，具体操作步骤为：

步骤一：按比例取处理污泥、煤矸石、粉煤灰、垃圾碎料、硅石和膨胀剂，分别放入球磨机内磨粉，将制得的粉料均匀混合后加入生石灰和水，待反应充分后得到制陶混料；

步骤二：将步骤一得到的制陶混料干燥处理，待制陶混料含水率在20-30％时，使用盘式制球机造粒，得到球粒生料；

步骤三：对步骤二制得的球粒生料干燥处理，干燥后的球粒生料放入回转窑预热处理，然后提高回转窑烧制温度进行恒温膨胀煅烧，最后再次提升回转窑烧制温度进行恒温成型煅烧，得到陶粒砂半成品；

步骤四：将步骤三中烧制的陶粒砂半成品放入圆筒冷却器内缓慢冷却至300-400℃取出静置，冷却至常温时对其进行筛分，得到成品陶粒，筛除的碎料和大块返回原料破碎重新加工；

步骤五：将成品陶粒包装并运输入库，完成陶粒的生产制备；

步骤六：对步骤四中产生的废气进行收集并处理，将收集的废气先通入冷却器初步降温处理，把降温后的废气利用多级循环冷却水箱二次降温，延长烟道长度，实现多次换热，从而使废气温度降至200℃以下，再通入除尘脱硫塔，利用除硫剂和脱硝剂配制废气处理溶液，将废气处理溶液汽化并通过雾化喷头对废气喷洒混合，使烟尘颗粒粘结，对废气进行脱硫、脱硝处理，烟尘随水滴掉落，最终净化废气从烟囱排出；

步骤七：对制造过程中产生的污水进行收集并处理，将污水通入污水净化池沉淀，加入活性炭、粘土和生石灰与污水混合处理，使污水中的污染物质被吸附，脱色、除臭并杀菌消毒，之后将净化水循环使用。

优选的，所述步骤一中处理污泥由生活污水污泥、工业废水污泥和河底淤泥加入石灰反应杀菌，并利用太阳能污泥干化设备处理得到，制陶混料的主要化学成分为Al₂O₃：16-21％、SiO₂：35-45％、Fe₂O₃：5.5-10.5％、CaO：5-15％和C：15-25％。

优选的，所述步骤二中干燥温度设置为100-120℃，球粒生料颗粒大小设置为8-15mm。

优选的，所述步骤三中烘干温度为70-80℃，烘干时间为1-2h，预热温度为400-600℃，预热时间为20-30min，恒温膨胀煅烧温度为800-1000℃，恒温膨胀煅烧时间为40-60min，恒温成型煅烧温度为1200-1300℃，恒温成型煅烧时间为10-30min。

本发明的技术效果和优点：

1、通过使用处理污泥、煤矸石、粉煤灰和垃圾碎料做主要生产原料，便于获取，生产成本低，煤矸石作为煤炭固体废物代替粘土作为粘结剂，减少环境破坏，将垃圾废料生产成建筑用产品，有利于节能环保，加入硅石提高硅含量，提高陶粒的耐火度，生石灰对粉料调质，降低其熔点，并加入膨胀剂便于调节膨胀系数，使用干燥-预热-膨胀-成型的焙烧工艺，使球粒生料能够均匀膨胀，分子反应缓慢而稳定，提高陶粒的孔隙率，使其更轻质，强度高，品质好；

2、通过制备制陶混料、制备球粒生料、制备陶粒砂半成品和包装入库五个步骤生产加工的陶粒，配方比例适中，通过加工温度和时间控制，能够有效保证陶粒的孔隙率和耐压强度，增加其结构稳定性，应用于建筑领域能够提高建筑墙体的防水、防潮性能，陶粒内部孔隙结构有利于隔音隔热，保温效果好，还能够应用于净化领域和环保领域，应用广泛，方便推广；

3、通过对生产过程中产生的废气和污水进行收集处理，利用冷却器和多级循环冷却水箱配合将废气温度降至200℃以下，利用除硫剂和脱硝剂配制废气处理溶液，对废气进行脱硫、脱硝处理，消除二噁英、恶臭和烟尘，将污水净化沉淀，加入活性炭、粘土和生石灰吸附、杀菌和消毒，使净化水循环使用，有利于节约资源，保护环境，实现可持续发展。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明提供了一种环保型陶粒，其中所使用的主料按重量计包括：处理污泥45份、煤矸石20份、粉煤灰8份、垃圾碎料8份、硅石1份、膨胀剂8份和助溶剂1份；

进一步的，所述处理污泥包括生活污水污泥、工业废水污泥和河底淤泥，所述处理污泥的含水率为9％；

进一步的，所述助溶剂具体为生石灰，所述生石灰与生产原料的摩尔比设置为1∶200；

进一步的，所述陶粒用于制作建筑用砖、水净化过滤或环保绿化养殖。

一种环保型陶粒的制备方法，具体操作步骤为：

步骤一：按比例取处理污泥、煤矸石、粉煤灰、垃圾碎料、硅石和膨胀剂，生活污水污泥、工业废水污泥和河底淤泥加入石灰反应杀菌，并利用太阳能污泥干化设备干燥，将原料分别放入球磨机内磨粉，将制得的粉料均匀混合后加入生石灰和水，待反应充分后得到制陶混料，制陶混料的主要化学成分为Al₂O₃：16％、SiO₂：35％、Fe₂O₃：5.5％、CaO：5％和C：15％；

步骤二：将步骤一得到的制陶混料干燥处理，干燥温度设置为100℃，待制陶混料含水率在20％时，使用盘式制球机造粒，得到球粒生料，球粒生料颗粒大小设置为8mm；

步骤三：对步骤二制得的球粒生料干燥处理，烘干温度为70℃，烘干时间为1h，干燥后的球粒生料放入回转窑预热处理，预热温度为400℃，预热时间为20min，然后提高回转窑烧制温度进行恒温膨胀煅烧，800℃恒温煅烧40min，最后再次提升回转窑烧制温度进行恒温成型煅烧，1200℃恒温煅烧10min，得到陶粒砂半成品；

步骤四：将步骤三中烧制的陶粒砂半成品放入圆筒冷却器内缓慢冷却至300℃取出静置，冷却至常温时对其进行筛分，得到成品陶粒，筛除的碎料和大块返回原料破碎重新加工；

步骤五：将成品陶粒包装并运输入库，完成陶粒的生产制备；

步骤六：对步骤四中产生的废气进行收集并处理，将收集的废气先通入冷却器初步降温处理，把降温后的废气利用多级循环冷却水箱二次降温，延长烟道长度，实现多次换热，从而使废气温度降至200℃以下，再通入除尘脱硫塔，利用除硫剂和脱硝剂配制废气处理溶液，将废气处理溶液汽化并通过雾化喷头对废气喷洒混合，使烟尘颗粒粘结，对废气进行脱硫、脱硝处理，烟尘随水滴掉落，最终净化废气从烟囱排出；

步骤七：对制造过程中产生的污水进行收集并处理，将污水通入污水净化池沉淀，加入活性炭、粘土和生石灰与污水混合处理，使污水中的污染物质被吸附，脱色、除臭并杀菌消毒，之后将净化水循环使用。

本实施例中制备的陶粒，大小颗粒均匀、规则圆润、手感光滑、无粉尘、无强烈的刺激性气味，另外本实施例中对陶粒的堆积密度、筒压强度、1h吸水率和孔隙率等性能指标进行测量，结果显示：堆积密度为830kg/m³、密度等级为800级，筒压强度为5.1Mpa、1h吸水率为4.8％、孔隙率为66％，但是存在稍微烧生，色泽暗淡，强度不理想。

实施例2：

本发明提供了一种环保型陶粒，其中所使用的主料按重量计包括：处理污泥50份、煤矸石25份、粉煤灰15份、垃圾碎料15份、硅石3份、膨胀剂9份和助溶剂3份；

进一步的，所述处理污泥包括生活污水污泥、工业废水污泥和河底淤泥，所述处理污泥的含水率为12％；

进一步的，所述助溶剂具体为生石灰，所述生石灰与生产原料的摩尔比设置为3∶200；

进一步的，所述陶粒用于制作建筑用砖、水净化过滤或环保绿化养殖。

一种环保型陶粒的制备方法，具体操作步骤为：

步骤一：按比例取处理污泥、煤矸石、粉煤灰、垃圾碎料、硅石和膨胀剂，生活污水污泥、工业废水污泥和河底淤泥加入石灰反应杀菌，并利用太阳能污泥干化设备干燥，将原料分别放入球磨机内磨粉，将制得的粉料均匀混合后加入生石灰和水，待反应充分后得到制陶混料，制陶混料的主要化学成分为Al₂O₃：18％、SiO₂：40％、Fe₂O₃：8％、CaO：10％和C：20％；

步骤二：将步骤一得到的制陶混料干燥处理，干燥温度设置为110℃，待制陶混料含水率在25％时，使用盘式制球机造粒，得到球粒生料，球粒生料颗粒大小设置为12mm；

步骤三：对步骤二制得的球粒生料干燥处理，烘干温度为75℃，烘干时间为1.5h，干燥后的球粒生料放入回转窑预热处理，预热温度为500℃，预热时间为25min，然后提高回转窑烧制温度进行恒温膨胀煅烧，900℃恒温煅烧50min，最后再次提升回转窑烧制温度进行恒温成型煅烧，1250℃恒温煅烧20min，得到陶粒砂半成品；

步骤四：将步骤三中烧制的陶粒砂半成品放入圆筒冷却器内缓慢冷却至350℃取出静置，冷却至常温时对其进行筛分，得到成品陶粒，筛除的碎料和大块返回原料破碎重新加工；

步骤五：将成品陶粒包装并运输入库，完成陶粒的生产制备；

步骤六：对步骤四中产生的废气进行收集并处理，将收集的废气先通入冷却器初步降温处理，把降温后的废气利用多级循环冷却水箱二次降温，延长烟道长度，实现多次换热，从而使废气温度降至200℃以下，再通入除尘脱硫塔，利用除硫剂和脱硝剂配制废气处理溶液，将废气处理溶液汽化并通过雾化喷头对废气喷洒混合，使烟尘颗粒粘结，对废气进行脱硫、脱硝处理，烟尘随水滴掉落，最终净化废气从烟囱排出；

步骤七：对制造过程中产生的污水进行收集并处理，将污水通入污水净化池沉淀，加入活性炭、粘土和生石灰与污水混合处理，使污水中的污染物质被吸附，脱色、除臭并杀菌消毒，之后将净化水循环使用。

对比实施例1，本实施例中制备的陶粒，大小颗粒均匀、规则圆润、手感光滑、无粉尘、无强烈的刺激性气味，另外本实施例中对陶粒的堆积密度、筒压强度、1h吸水率和孔隙率等性能指标进行测量，结果显示：堆积密度为770kg/m³、密度等级为700级，筒压强度为6.2Mpa、1h吸水率为4.2％、孔隙率为74％，色泽鲜艳，均匀一致，强度高，结构稳定。

实施例3：

本发明提供了一种环保型陶粒，其中所使用的主料按重量计包括：处理污泥55份、煤矸石30份、粉煤灰12份、垃圾碎料12份、硅石5份、膨胀剂10份和助溶剂5份；

进一步的，所述处理污泥包括生活污水污泥、工业废水污泥和河底淤泥，所述处理污泥的含水率为15％；

进一步的，所述助溶剂具体为生石灰，所述生石灰与生产原料的摩尔比设置为3∶100；

进一步的，所述陶粒用于制作建筑用砖、水净化过滤或环保绿化养殖。

一种环保型陶粒的制备方法，具体操作步骤为：

步骤一：按比例取处理污泥、煤矸石、粉煤灰、垃圾碎料、硅石和膨胀剂，生活污水污泥、工业废水污泥和河底淤泥加入石灰反应杀菌，并利用太阳能污泥干化设备干燥，将原料分别放入球磨机内磨粉，将制得的粉料均匀混合后加入生石灰和水，待反应充分后得到制陶混料，制陶混料的主要化学成分为Al₂O₃：21％、SiO₂：45％、Fe₂O₃：10.5％、CaO：15％和C：25％；

步骤二：将步骤一得到的制陶混料干燥处理，干燥温度设置为120℃，待制陶混料含水率在30％时，使用盘式制球机造粒，得到球粒生料，球粒生料颗粒大小设置为15mm；

步骤三：对步骤二制得的球粒生料干燥处理，烘干温度为80℃，烘干时间为2h，干燥后的球粒生料放入回转窑预热处理，预热温度为600℃，预热时间为30min，然后提高回转窑烧制温度进行恒温膨胀煅烧，1000℃恒温煅烧60min，最后再次提升回转窑烧制温度进行恒温成型煅烧，1300℃恒温煅烧30min，得到陶粒砂半成品；

步骤四：将步骤三中烧制的陶粒砂半成品放入圆筒冷却器内缓慢冷却至400℃取出静置，冷却至常温时对其进行筛分，得到成品陶粒，筛除的碎料和大块返回原料破碎重新加工；

步骤五：将成品陶粒包装并运输入库，完成陶粒的生产制备；

步骤六：对步骤四中产生的废气进行收集并处理，将收集的废气先通入冷却器初步降温处理，把降温后的废气利用多级循环冷却水箱二次降温，延长烟道长度，实现多次换热，从而使废气温度降至200℃以下，再通入除尘脱硫塔，利用除硫剂和脱硝剂配制废气处理溶液，将废气处理溶液汽化并通过雾化喷头对废气喷洒混合，使烟尘颗粒粘结，对废气进行脱硫、脱硝处理，烟尘随水滴掉落，最终净化废气从烟囱排出；

步骤七：对制造过程中产生的污水进行收集并处理，将污水通入污水净化池沉淀，加入活性炭、粘土和生石灰与污水混合处理，使污水中的污染物质被吸附，脱色、除臭并杀菌消毒，之后将净化水循环使用。

对比实施例1和2，本实施例中制备的陶粒，大小颗粒均匀、规则圆润、手感光滑、无强烈的刺激性气味，另外本实施例中对陶粒的堆积密度、筒压强度、1h吸水率和孔隙率等性能指标进行测量，结果显示：堆积密度为720kg/m³、密度等级为700级，筒压强度为5.3Mpa、1h吸水率为4.6％、孔隙率为79％，但是稍微烧熔，陶粒表面有粉尘。

根据实施例1-3得出下表：

由上表可知，实施例2中原材料比例适中，加工温度和时间适中，并且使用处理污泥50份、煤矸石25份、粉煤灰15份和垃圾碎料15份，降低了生产成本，还使废物得到了有效利用，符合环保理念和科学发展观，得到的陶粒大小颗粒均匀、规则圆润、手感光滑、无强烈的刺激性气味，堆积密度、筒压强度、1h吸水率和孔隙率等性能指标均达到最优水平，陶粒品质高，便于生产和推广。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。