一种陶粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种陶粒及其制备方法，包括以下步骤：(1)将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，得到第一混合料；第一混合料与水混合，得到第二混合料；(2)将所述第二混合物料进行水热反应，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相；(3)将污泥热解得到热解生物炭，再与所述脱水固相混合，得到第三混合料；(4)将所述第三混合料造粒成型，得到颗粒料，再将颗粒料进行干燥，得到干燥颗粒料；(5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，然后进行冷却，得到陶粒。本发明专利技术所述的陶粒制备方法简单实用，设备投资少，成本低，得到的陶粒强度高，作为建筑材料发挥保温、隔热、隔热、隔音效果，同时具有耐火、抗震、耐久性，具有良好的经济效益与环境效益。经济效益与环境效益。经济效益与环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种陶粒及其制备方法


[0001]本专利技术涉及废弃物资源回收利用技术，尤其是一种陶粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]餐厨厌氧沼渣(DR)作为餐厨垃圾厌氧消化的固相产物，随着餐饮行业的飞速发展产量也与日俱增。由于餐厨沼渣可能存在有机物以及具有病原微生物、恶臭、高含水率等特点，对农田土壤等存在潜在风险，不能直接用于土地利用。目前餐厨垃圾经厌氧消化后产生的沼渣主要通过与预处理阶段分选出的杂质一并运至生活垃圾焚烧厂焚烧处置，或是生活垃圾填埋场卫生填埋，只有极少数餐厨垃圾处理项目产生的沼渣资源化做有机肥还田。
[0003]另一方面，我国焚烧飞灰(FA)作为城市生活垃圾焚烧产物，每年将产生600
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700万吨，并以8％～10％的增长速率上升。很多研究表明，将FA或其相关产物用于原料制备水泥、陶粒具有很好的应用前景。例如Hong等人将赤泥、FA和膨胀土按照6：3：1的比例进行混合在预热温度450℃，预热时间10min，烧结温度1150℃，烧结时间25min的条件下制备得到的陶粒抗压强度可达21.01MPa，1小时吸水率为1.21％，堆积密度和表观密度分别为994和1814kg/m3。但是，一般DR和FA中的CaO含量过高，Si含量较低，如此高的Ca/Si比不利于陶粒的烧结，会出现材料裂开。
[0004]专利申请CN107234122A公开了一种生活垃圾制造陶粒的资源化循环利用生产工艺，工艺步骤包括：生活垃圾发酵处理，发酵后的垃圾焚烧，产生的飞灰储存，按20％的粘土或页岩、35％的生活垃圾焚烧飞灰、45％生活垃圾焚烧的焦渣配方陶粒制粒；陶粒煅烧得到产品。该专利将飞灰与粘土及焚烧焦渣混合后煅烧制备陶粒制品，无法处理厌氧发酵沼渣，这是因为厌氧发酵沼渣的成分特殊，含有的污染物易渗出扩散，造成二次污染。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术资源回收效率低、效果不稳定的困难，提供一种陶粒的制备方法，通过厌氧发酵沼渣与飞灰、热解生物炭一起处理，来弥补各自回收存在的问题，达到高效协同的效果。
[0006]厌氧发酵沼渣由于含有有机物以及具有病原微生物、恶臭、高含水率、高含盐等特点，这些污染物对农田土壤等存在潜在风险，不能直接用于土地利用，大多数通过填埋或送入垃圾焚烧厂焚烧来处理。
[0007]飞灰单独处理存在的困难是含盐量大，二恶英等污染物消减不彻底，无法直接烧结成陶粒。因此，一般采用添加赤泥、粘土等进行烧结，但是这样得到的材料强度低，在烧结时容易出现开裂不良品。
[0008]厌氧发酵沼渣和飞灰一起造粒烧结，会存在铁组份含量不足导致不易烧结成型等问题。因此，本专利技术采用污泥热解生物炭为配料，利用热解生物炭的中含有的SiO2、Al2O3和Fe2O3，来实现陶粒原料的良好调控。污泥热解生物炭相比常规市售炭粉，其保留了污泥中含有较高的SiO2、Al2O3和Fe2O3等无机组分和可燃组分碳，很好的弥补DR和FA中的不足，是降低
制备建筑陶粒成本的关键条件。
[0009]具体方案如下：
[0010]一种陶粒的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，得到第一混合料；第一混合料与水混合，得到第二混合料；
[0012](2)将所述第二混合物料进行水热反应，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相；
[0013](3)将污泥热解得到热解生物炭，再与所述脱水固相混合，得到第三混合料；
[0014](4)将所述第三混合料造粒成型，得到颗粒料，再将颗粒料进行干燥，得到干燥颗粒料；
[0015](5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，然后进行冷却，得到陶粒。
[0016]进一步的，步骤(1)中，所述的厌氧发酵沼渣为有机固废厌氧发酵产生的沼渣，包括餐厨垃圾、污泥、畜禽粪污中至少一种；所述飞灰为垃圾焚烧飞灰；所述厌氧发酵沼渣与所述飞灰的混合重量比例为90％～60％：10％～40％；
[0017]任选的，步骤(1)中，所述第二混合料中含水率为60％～80％。
[0018]进一步的，步骤(2)中，所述水热反应是指将所述第二混合料在温度为100℃～180℃，常压下反应5
‑
30h。
[0019]进一步的，步骤(3)中，所述污泥热解得到热解生物炭的温度为300℃～600℃，所述脱水固相与所述热解生物炭的质量比例为(60
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80％)：(40
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20％)。
[0020]进一步的，步骤(4)中，所述造粒成型得到颗粒料的尺寸为3mm～15mm，所述颗粒料干燥温度小于等于150℃，干燥后所述干燥颗粒料的含水率小于等于5％。
[0021]进一步的，步骤(5)中，所述高温焙烧的温度为1050℃～1300℃，升温速率小于等于10℃/min，终温恒温时间为10～20min。
[0022]进一步的，步骤(5)中，所述冷却的方式为空气冷却，冷却速度控制为≤10℃/min。
[0023]本专利技术还保护所述陶粒的制备方法制备得到的陶粒，所述陶粒的重金属浸出性满足GB5085
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2007。
[0024]进一步的，所述陶粒的抗压强度大于5.85MPa，密度等级为900级，堆积密度小于500kg/m3，表观密度小于2150kg/m3，氯化物含量低于0.02％，硫化物和硫酸盐含量低于1％。
[0025]本专利技术还保护所述陶粒在建筑领域的运用。
[0026]有益效果：
[0027](1)本专利技术利用沼渣与飞灰水热处理后，获得残渣添加污泥热解生物炭混合陶粒，实现沼渣、飞灰以及污泥热解生物炭的大规模利用，为三种固废的协同处置解决后顾之忧，为其终端产品应用提供良好解决方案；
[0028](2)专利技术人认为，厌氧沼渣和飞灰中的CaO含量过高，Si含量较低，如此高的Ca/Si比不利于陶粒的烧结，是出现烧结物性能不稳定的主要原因；进一步的，Fe含量较低，使陶粒孔隙结构不发达，因此，本专利技术引入含有SiO2、Al2O3及Fe2O3原料进行补充，以提高烧结陶粒的质量，取得较好的稳定效果。污泥热解制备得到的生物炭中含有较高的SiO2、Al2O3和Fe2O3等组分很好的弥补沼渣和飞灰中的不足，是制备建筑陶粒的良好原料；本专利技术充分利用污泥热解生物炭中铁、铝、硅、炭等有效元素，用于调理沼渣与飞灰处理残渣，提升陶粒的
孔隙结构与强度，提高陶粒品质；可显著降低陶粒的制备成本；
[0029](3)本专利技术工艺简单实用，成本低，以三种固废作为陶粒原料，不易造成二次污染，对环境影响小，具有很好的经济效益与环境效益。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。
[0031]图1a是本专利技术一个实施例1提供的抗压强度图；
[0032]图1b是本专利技术一个实施例1提供的堆积密度图；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，得到第一混合料；第一混合料与水混合，得到第二混合料；(2)将所述第二混合物料进行水热反应，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相；(3)将污泥热解得到热解生物炭，再与所述脱水固相混合，得到第三混合料；(4)将所述第三混合料造粒成型，得到颗粒料，再将颗粒料进行干燥，得到干燥颗粒料；(5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，然后进行冷却，得到陶粒。2.根据权利要求1所述陶粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的厌氧发酵沼渣为有机固废厌氧发酵产生的沼渣，包括餐厨垃圾、污泥、畜禽粪污中至少一种；所述飞灰为垃圾焚烧飞灰；所述厌氧发酵沼渣与所述飞灰的混合重量比例为90％～60％：10％～40％；任选的，步骤(1)中，所述第二混合料中含水率为60％～80％。3.根据权利要求1所述陶粒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述水热反应是指将所述第二混合料在温度为100℃～180℃，常压下反应5
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30h。4.根据权利要求1所述陶粒的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述污泥热解得到热解生物炭的温度为300℃～600℃，所述脱水固相与所述热解...

【专利技术属性】
技术研发人员：余铖，余广炜，余标，
申请(专利权)人：中科仁创广州环保科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：