申请日2013.07.05
公开(公告)日2013.12.18
IPC分类号C04B18/30; C04B30/00
摘要
本发明公开了一种污泥蒸压砖，其包括以下重量份数的原料组分：污泥脱水泥饼：20～60份，第一粉煤灰：11～25份，电石渣或第一石灰：0～10份，炉渣：22～39份，增强剂：1～6份。其中，所述污泥脱水泥饼包括以下重量份数的原料组分：污泥：33～66份，第二粉煤灰：15～33份，第二石灰：15～33份，混凝剂：1～5份。该蒸压砖以工业废料为主要原料，低能耗、非烧结、安全卫生且长期稳定。本发明还公开了一种污泥蒸压砖制备方法，该方法采用先调理后脱水形成污泥脱水泥饼的方式控制污泥含水率，并加入粉煤灰等进行水化反应，由该方法制的的蒸压砖可以满足标准砖性能要求，且其生产工艺简单、低能耗、环保。
权利要求书
1.一种污泥蒸压砖，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：
其中，所述污泥脱水泥饼包括以下重量份数的原料组分：
2.如权利要求1所述的污泥蒸压砖，其特征在于，所述电石渣中含水率 <35%，100%≥有效CaO含量>45%。
3.如权利要求1所述的污泥蒸压砖，其特征在于，所述第一石灰和第二石 灰中的有效CaO含量均大于50%且小于或等于100%。
4.如权利要求1至3任一项所述的污泥蒸压砖，其特征在于，所述增强剂 为水泥、聚乙烯醇和木质素磺酸盐中的至少一种。
5.如权利要求1至3任一项所述的污泥蒸压砖，其特征在于，所述混凝剂 为氯化铁、氯化铝、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铝、 聚合硫酸铁和聚合硫酸铝铁中的至少一种。
6.如权利要求1所述的污泥蒸压砖，其特征在于，所述蒸压砖还包括碎石、 煤矸石、贝壳粉和石膏中的至少一种。
7.如权利要求1至3、6任一项所述的污泥蒸压砖，其特征在于，所述蒸 压砖中：钙含量与硅含量的比值为1.5～2.5。
8.一种污泥蒸压砖制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
污泥脱水泥饼的制备：依照权利要求1所述污泥脱水泥饼配方称取各组分， 将称取的各组分进行混料调理，形成调理污泥;对所述调理污泥进行脱水;
蒸压砖的各组分混合：依照权利要求1所述的蒸压砖配方称取各组分;控 制湿基含水率为15%～20%，将称取的各组分进行混料处理，得到混合物料;
将所述混合物料压制成型，获得成型砖;
将所述成型砖静置4～48h后进行蒸压养护。
9.如权利要求8所述的污泥蒸压砖制备方法，其特征在于，所述蒸压养护 步骤中，蒸汽压力为0.1～2.3MPa，蒸汽温度为100℃～220℃，养护时间为4～15h。
10.如权利要求8或9所述的污泥蒸压砖制备方法，其特征在于，所述压 制成型步骤中，成型压力为10～35MPa。
说明书
一种污泥蒸压砖及其制备方法
技术领域
本发明属于污泥资源化利用技术领域，特别涉及一种污泥蒸压砖及其制备 方法。
背景技术
污泥因其液-固相混合物的浆态特征而成为一类与液态和固态废弃物均有 区别的废弃物。它不仅在产生时有浆态物的特征，而且其液、固混合状态具有 一定的稳定性，通常仅在施加极大的外加作用力(物理、化学)时才能固、液 分离。同时污泥含水率高，不易脱水，含有呈胶状结构的亲水性物质，而且有 机物含量高，易腐烂发臭，含有各种致病菌。若大量未经处理的污泥任意堆放 和排放，不但会对环境造成新的污染，而且还会浪费污泥中的有用资源。因此， 如何将产量大、成分复杂的污泥，经过科学处理后使其减量化、无害化、稳定 化和资源化，已经成为我国乃至全世界广泛关注的热点问题。
目前我国污泥的处置主要以农用、焚烧和填埋为主，但是由于污泥的含水 率高、力学性质差、污染物含量高，这些处理方式往往存在污染环境、处理成 本过高或容易引起填埋场工程灾害等问题，难以满足大量产生的各种污泥的处 置要求，尤其是难以解决市政污泥问题。市政污泥是城市污水处理后的产物， 是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体污泥等组成的极其复杂的非均 质体。污泥的主要特征是含水率高，有机物含量高，容易腐化发臭，且含有重 金属、病原菌等多种有毒有害物质。随着我国城市化进程的加快，国家对环境 治理投资力度的增加，城市污水处理率逐年提高，污泥的产量也不断增大。污 水处理厂的普及推广和污水处理程度的提高一方面将改善我国的水环境质量， 提高人民生活水平，但同时又容易造成污泥由于得不到妥善处理，直接给水体 和大气造成二次污染的尴尬局面。
鉴于上述处置方法存在的不足和问题以及当下污泥处理的迫切需求，污泥 的处置受到越来越多的关注，利用污泥制备建材的研究应运而生。其与填埋相 比，利用更彻底;与焚烧相比，投资小，效益高;与堆肥农用相比，更安全。 因此，污泥资源化，特别是污泥生产建筑用砖具有非常广阔的前景。但是，因 为污泥中有机物含量高，含水率高，所以如何提高物料的分散的均匀性，采用 合理的配料和工艺方案消除污泥中有机物对砖强度的不利影响，并提高污泥砖 的抗冻融、抗碳化等耐久性能、如何避免热干化导致的有机物热分解产生的臭 气、如何通过有效的工艺将污泥中的有机物、活体细胞、病原微生物有效杀灭 等问题都是污泥砖开发的关键所在。
当下，针对上述制砖问题，开发出污泥烧结砖，实现了变废为宝。但是现 有的烧结砖取材不易、生产工艺复杂且能耗高，生产过程中会产生有害气体， 对大气的潜在污染大，我国国家墙改办已经要求在2010年全国所有城市禁止使 用粘土砖，同时严格限制烧结砖项目。再者，现有的烧结砖工艺对污泥饼的脱 水效果较差，脱水后含水率依然较高，至少80%，这样在制砖工艺的混配过程 中，污泥泥饼容易成团，造成在砖坯中的强度“薄弱点”，再配以其他的传统原 料，最终制成的污泥砖性能较差，不能广泛应用于墙体材料、市政工程、护坡 砖等领域。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种以工业废料为主要 原料的低能耗、非烧结、安全卫生且长期稳定的污泥蒸压砖。
本发明的另一目的是提供一种污泥蒸压砖制备方法，该方法生产工艺简单、 污泥饼脱水效率高且低能耗、环保。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种污泥蒸压砖，其包括以下重量份数的原料组分：
污泥脱水泥饼：20～60份
第一粉煤灰：11～25份
电石渣或第一石灰：0～10份
炉渣：22～39份
增强剂：1～6份;
其中，所述污泥脱水泥饼包括以下重量份数的原料组分：
污泥：33～66份
第二粉煤灰：15～33份
第二石灰：15～33份
混凝剂：1～5份。
以及，一种污泥蒸压砖制备方法，该方法包括以下制备步骤：
污泥脱水泥饼的制备：依照上述污泥脱水泥饼配方称取各组分，将称取的 各组分进行混料调理，形成调理污泥;对所述调理污泥进行脱水;
蒸压砖的各组分混合：依照上述蒸压砖配方称取各组分;控制湿基含水率 为15%～20%，将称取的各组分进行混料处理，得到混合物料;
将所述混合物料压制成型，获得成型砖;
将所述成型砖静置4～48h后进行蒸压养护。
上述污泥蒸压砖以工业废料为主要原料，变废为宝，以废治废，保护了粘 土资源，并通过含水率适宜的污泥脱水泥饼与其他组分混合，使得各组分混合 均匀，避免了强度“薄弱点”。其中，将石灰或电石渣等与污泥脱水泥饼混合， 可以激发增强剂、粉煤灰等进行水化反应，极大地提高了蒸压砖内的水化反应 效率，形成较多的莫来石、水合硅酸钙等，使得蒸压砖强度较高、性能良好且 长期稳定，再者，将石灰与污泥脱水泥饼混合，因石灰的添加会放热，所以能 同时降低污泥的生物活性，有效杀灭污泥中的活体细胞、病原微生物等，起到 消毒、杀菌和除臭的作用，实现了污泥处理的无害化、减量化并使得所述污泥 蒸压砖满足标准砖的性能需求，可以在低成本运作下得到广泛推广应用。上述 污泥脱水泥饼包括污泥、粉煤灰、石灰、混凝剂等，将粉煤灰、石灰、混凝剂 等与污泥相混，目的是为了进行污泥调理，形成以粉煤灰作为骨架构建体的污 泥脱水泥饼，使得污泥在脱水环节中，即使在高压过滤作用下依然能以坚硬的 骨架结构，保持水的过滤通道不堵塞，实现深度脱水，保证了污泥脱水泥饼脱 水效率高、脱水效果良好，可至少降至60%，而且仅通过自然风化，含水率即 可进一步降低到30%以下，避免了热干化中的高能耗以及有机物热分解产生的 臭气。这样的污泥脱水泥饼与蒸压砖的其他组分混合，能达到上述良好的混合 效果。而且，在污泥调理中加入的石灰也会放热杀菌除臭，并为后期制作的砖 块耐久性提供帮助，同时提供碱性环境，协助改善污泥脱水性能。
上述污泥蒸压砖制备方法采用先调理脱水得到脱水泥饼再加以利用的技术 思路，有效实现了污泥的减量化，减少了运输和处理成本，与传统自然干化、 热干化等减量手段相比，大大节省了时间和能耗，并有效避免了臭气的产生。 同时使用高温高压的蒸汽养护，强化水化反应，并起到消毒、杀菌、除臭作用， 有效杀灭污泥中的活体细胞、病原微生物等，保证制得的蒸压砖环保无害。再 者，该方法以污泥、粉煤灰、炉渣、电石渣等工业废物为主要原料，仅添加极 少量水泥，即可制得合格的污泥蒸压砖。整个生产工艺简单环保，原料易得， 成本低廉，实现了污泥处置与资源化的结合。
