矿渣与污泥为主材的陶粒及该陶粒的制造工艺
阅读说明：本技术 矿渣与污泥为主材的陶粒及该陶粒的制造工艺 (Ceramsite taking slag and sludge as main materials and manufacturing process of ceramsite ) 是由 冯玉林 黄珂靓 高鸽 侯宇 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明采用矿渣与污泥为主材的陶粒及该陶粒的制造工艺,是一种对工业矿渣以及污水处理厂的污泥进行无害化、资源化废物利用的工艺,首先按比例将烘干并磨成细粉的矿渣和污泥与黏土以及膨胀剂混合均匀,然后加适量的水搅拌均匀和成可塑型的料团,并将料团加工成多个粒径在8-15mm的球形坯,再将球形坯放入烘箱中在105℃条件下干燥2h,最后将干燥好的球形坯转移到马弗炉中,先在350-400℃的温度条件下预热保温8-15分钟,然后在1120-1150℃的温度条件下焙烧8-10分钟,等焙烧结束后再冷却至室温即可得到烧制好的陶粒。其中,黏土可作为粘结剂增加原料的粘结性和成球性能,加膨胀剂目的是增加陶粒的内部孔隙,并使其达到质轻的目的。(The invention adopts the porcelain granules with slag and sludge as main materials and the manufacturing process of the porcelain granules, which is a process for carrying out harmless and resource waste utilization on industrial slag and sludge of sewage treatment plants, firstly, the slag and the sludge which are dried and ground into fine powder are uniformly mixed with clay and expanding agent according to a proportion, then, a proper amount of water is added for stirring and uniformly forming a moldable briquette, the briquette is processed into a plurality of spherical blanks with the particle size of 8-15mm, then, the spherical blanks are placed into a drying oven for drying for 2 hours at 105 ℃, finally, the dried spherical blanks are transferred into a muffle furnace, are preheated and insulated for 8-15 minutes under the temperature condition of 350-. Wherein, the clay can be used as a binder to increase the cohesiveness and the balling performance of the raw materials, and the expanding agent is added to increase the internal pores of the ceramsite and achieve the aim of light weight.)
技术领域
本发明属于对矿渣及污泥进行资源化处理的技术领域，具体涉及一种矿渣与污泥为主材的陶粒及该陶粒的制造工艺。
背景技术
尾矿是我国产出量、堆存量最大的工业固体废物，特别是金属矿山尾矿库中常含有大量的金属硫化物会对环境产生危害，同时其中的许多有用元素和组分具有回收利用价值；我国对于铜矿物的开发利用历史悠久，由于铜尾矿中重金属含量过高、有机质含量较低，而且在堆放尾矿时必然会覆盖原有生态系统，对尾矿库及周围的生态环境造成一定的影响。资源和环境是全球关注的热点问题，面对我国经济社会发展对矿产资源刚性需求的增长，以及对各类矿产资源综合利用的日益重视，查明尾矿资源利用潜力、提升综合利用水平、加强矿山环境保护、倡导绿色矿山建设成为当前的重要任务
另外，近年来，我国对水污染治理问题给予了很高的重视，越来越多的污水厂被建成。污泥作为城市污水处理厂在水处理过程中产生的固体或半固体废弃物，随着污水处理量的增大而增加。由于污水厂污泥中含有各种有机成分与无机成分，大量的有机污染物易腐败发臭，严重影响环境的卫生状况，而污泥中含有的毒性有机物、重金属及病原菌等具有毒性与不可降解性，若不加以安全处置，污染物通过不同形式的生物链循环，对土壤、河流甚至人体会产生长期的、潜在的安全隐患。
矿渣和污泥作为两种产量较为庞大的废弃物，对环境污染也较为严重，对于这两种废弃物目前还没有非常完善的处置方法。而传统陶粒的生产原料大多为黏土、页岩等不可再生资源。如果能将矿渣和污水处理厂的污泥这两种废弃物综合回收再利用，并能将这两种废弃物作为制作陶粒的材料，不仅解决了废弃材料的污染问题，且从某种程度上缓解了陶粒原材料短缺的资源问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种矿渣与污泥为主材的陶粒及该陶粒的制造工艺，其主要解决的技术问题是：如何能将矿渣和污泥两种废弃物进行废物利用，以生活污水处理厂的污泥和德兴铜矿某尾矿矿渣为主要原料实现制备陶粒的目的。
为解决上述技术问题，本发明提供一种矿渣与污泥为主材的陶粒，其原材料由矿渣、污泥、黏土以及膨胀剂组成，且所述原材料中各组分的质量百分比为：
矿渣20-45%；
污泥20-45%；
黏土20-45%；
膨胀剂7-15%。
优选于，所述原材料中各组分的质量百分比为：矿渣32.5%，污泥32.5%，黏土24%，膨胀剂11%。
另外，根据上述的原材料组成成分，本发明提供一种矿渣与污泥为主材的陶粒的制造工艺，其包括如下步骤：
步骤一、备主材，将矿渣和污泥分别烘干至恒重，将干燥后的所述矿渣和污泥分别研磨成细粉；
步骤二、混料，将备好的所述主材与黏土以及膨胀剂按照质量百分比分别为所述矿渣20-45%、所述污泥20-45%、所述黏土20-45%、所述膨胀剂7-15%的比例混合均匀，得到混合原材料，然后向所述混合原材料中加入适量的水并搅拌均匀，形成可塑型的料团；
步骤三、成型，用所述料团造粒，将其制造成多个直径为8-15mm的球形坯；
步骤四、干燥，将所述球形生坯置于温度为105℃的条件下干燥2h，得到干燥的球形坯；
步骤五、烧制成陶，先将干燥后的球形坯置于温度为350-400℃的条件下预热保温8-15min，然后置于温度为1120-1150℃的条件下，焙烧8-10min，焙烧结束后，待其冷却至室温即可得到球形的陶粒。
优选于：上述步骤一中，所述污泥和矿渣均可过100目筛。
优选于：上述步骤二中，向所述混合原材料中加入的水的质量是所述混合原材料质量的20-25%。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明以污泥和矿渣这两种废弃物为主要原料制造成陶粒，将污泥以及矿渣这两种污染物进行了固化，在消除环境污染物的情况下变废为宝；
2、以污染废弃物矿渣和污泥与其它原料混合烧制出的陶粒，实现了陶粒的基本性质和要求，保证烧成品的质量，陶粒的各项性能均达到了国家标准轻集料的要求；
3、本发明采用矿渣和污泥作为主要原材料烧制陶粒的工艺，能大大缓解传统烧制陶粒过程中原材料短缺的现状，实现了固体废弃物的无害化、资源化利用，对绿色发展的理念具有重要意义。
具体实施方式
以下结合较佳实施例对本发明提供一种矿渣与污泥为主材的陶粒及该陶粒的制造工艺作进一步的描述。
本发明采用的矿渣与污泥为主材的陶粒及该陶粒的制造工艺，是一种对工业矿渣以及污水处理厂的污泥进行无害化、资源化废物利用的工艺，首先将烘干并磨成细粉的矿渣和污泥与黏土以及膨胀剂按照质量百分比分别为所述矿渣20-45%、所述污泥20-45%、所述黏土20-45%、所述膨胀剂7-15%的比例混合均匀，然后加适量的水搅拌均匀和成可塑型的料团，并将料团加工成多个粒径在8-15mm的球形坯，再将球形坯放入烘箱中在105℃条件下干燥2h，最后将干燥好的球形坯转移到马弗炉中，先在350-400℃的温度条件下预热保温8-15分钟，然后在1120-1150℃的温度条件下焙烧8-10分钟，等焙烧结束后再冷却至室温即可得到烧制好的陶粒。其中，黏土可作为粘结剂增加原料的粘结性和成球性能，加膨胀剂目的是增加陶粒的内部孔隙，并使其达到质轻的目的。
实施例1，其包括如下步骤：
步骤一、原材料处理：将污泥和矿渣分别放入105℃烘箱干燥至恒重，用球磨机分别将污泥和矿渣磨成细粉，然后将污泥和矿渣分别过100目筛；
步骤二、成型：按重量称取处理后的污泥30%、矿渣30%、黏土30%、碳酸钠10%，充分混合使其均匀，形成混合原材料，然后加入质量为所述混合原材料质量20%的水，充分搅拌均匀，并造粒成球形坯，粒径为8-15mm；
步骤三、干燥：将球形坯放入105℃烘箱中干燥2h；
步骤四、烧制成陶，
1）预热：将马弗炉温度升至380℃，将干燥后的球形坯放入马弗炉中保温10min；
2）焙烧：完成预热后将马弗炉温度调至1150℃，保持10min；
3）冷却：完成焙烧后，待其冷却至室温即可得陶粒。
实施例2，其包括如下步骤：
步骤一、原材料处理：将污泥和矿渣分别放入105℃烘箱干燥至恒重，用球磨机分别将污泥和矿渣磨成细粉，然后将污泥和矿渣分别过100目筛；
步骤二、成型：按重量称取处理后的污泥24%、矿渣40%、黏土24%、碳酸钠12%，充分混合使其均匀，形成混合原材料，然后加入质量为所述混合原材料质量22%的水，充分搅拌均匀，并造粒成球形坯，粒径为8-15mm；
步骤三、干燥：将球形坯放入105℃烘箱中干燥2h；
步骤四、烧制成陶，
1）预热：将马弗炉温度升至370℃，将干燥后的球形坯放入马弗炉中保温10min；
2）焙烧：完成预热后将马弗炉温度调至1130℃，保持10min；
3）冷却：完成焙烧后，待其冷却至室温即可得陶粒。
实施例3，其包括如下步骤：
步骤一、原材料处理：将污泥和矿渣分别放入105℃烘箱干燥至恒重，用球磨机分别将污泥和矿渣磨成细粉，然后将污泥和矿渣分别过100目筛；
步骤二、成型：按重量称取处理后的污泥40%、矿渣25%、黏土25%、碳酸钠10%，充分混合使其均匀，形成混合原材料，然后加入质量为所述混合原材料质量21%的水，充分搅拌均匀，并造粒成球形坯，粒径为8-15mm；
步骤三、干燥：将球形坯放入105℃烘箱中干燥2h；
步骤四、烧制成陶，
1）预热：将马弗炉温度升至360℃，将干燥后的球形坯放入马弗炉中保温10min；
2）焙烧：完成预热后将马弗炉温度调至1130℃，保持10min；
3）冷却：完成焙烧后，待其冷却至室温即可得陶粒。
本发明的上述实例中，提供的矿渣和污水处理厂的污泥为主材的陶粒及该陶粒的制造工艺，以污染废弃物矿渣和污泥与其它原料混合制备出的陶粒在烧结过程中产生液相，表面形成玻化，同时产生膨胀，实现了陶的基本性质和要求，保证烧成品的质量，用该方法制备出的陶粒安全、强度高、经久耐用，各项性能达到了国家标准轻集料的要求，能大大缓解陶粒原材料短缺的现状，实现了固体废弃物的无害化、资源化利用，对绿色发展的理念具有重要意义。
表1为统计的各实施例的测试数据。
陶粒
筒压强度
密度
吸水率
力学性能指标
实施例1
11.7MPa
913kg/m<sup>3</sup>
4.91%
达标
实施例2
10.17MPa
843kg/m<sup>3</sup>
5.37%
达标
实施例3
8.97MPa
792kg/m<sup>3</sup>
6.24%
达标
从表1可以看出，本发明所提供的一种矿渣与污泥为主材的陶粒及该陶粒的制造工艺，其制造出的陶粒各项性能均满足国家的标准要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效工艺变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。