一種污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚的制備方法，是基于磷酸激發(fā)硬頁巖及活性氧化鋁中活性硅鋁成分發(fā)生地質(zhì)聚合反應(yīng)的免燒生態(tài)磚，該免燒生態(tài)磚是將一定比例化工剩余污泥焚燒灰渣摻入硬頁巖粉末與及活性氧化鋁粉體中混勻，與磷酸和水按比例攪拌均勻注入模具中，振搗密實(shí)后送入養(yǎng)護(hù)箱，在60-80℃下養(yǎng)護(hù)2-3h后試樣脫模并繼續(xù)在60-80℃下養(yǎng)護(hù)7d～14d得到。本方法制得的生態(tài)磚具有較好的性能，在化工剩余污泥焚燒灰渣摻量為42.56%的情況下，其最大7d抗壓強(qiáng)度可達(dá)29.23Mpa，吸水率為10.13%，其7d養(yǎng)護(hù)生態(tài)磚重金屬浸出濃度值遠(yuǎn)低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》（GB5058.3-2007）的標(biāo)準(zhǔn)值要求。
【專利說明】一種污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚的制備方法，尤其是涉及一種化工行業(yè)污水處理廠剩余污泥焚燒灰渣生態(tài)磚的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]污泥焚燒灰渣是污泥焚燒處置的產(chǎn)物。污泥焚燒灰渣主要有三類處置方法:1)穩(wěn)定化后填埋處理；2)經(jīng)高溫熔融處理后資源化利用；3)用于生產(chǎn)水泥等硅酸鹽類材料。以上三種處置方法中填埋處理需建設(shè)填埋場，且污泥焚燒灰渣并沒有得到利用；高溫熔融需消耗大量的熱能，且需要特殊的設(shè)備及專業(yè)人員；生產(chǎn)水泥存在摻加量小，影響材料的耐久性和強(qiáng)度。因此污泥焚燒灰渣資源化利用問題有待進(jìn)一步解決。利用磷酸激發(fā)活性硬頁巖，理論上是可以發(fā)生地質(zhì)聚合反應(yīng)，用于污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚，但其實(shí)際運(yùn)用目前未見有相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚的制備方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù) 方案為:以來源廣泛、利用率程度低的硬頁巖和價(jià)格低廉的磷酸來處置目前日益增多但缺乏經(jīng)濟(jì)有效的處置方法的化工剩余污泥焚燒灰渣，制備出具有較好性能的污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚。
[0005]本發(fā)明的具體技術(shù)方案為:一種污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚的制備方法，其具體步驟如下:
[0006](a)剩余污泥預(yù)處理:剩余污泥經(jīng)脫水，烘干，焚燒處置后，粉碎、過篩，得到剩余污泥焚燒灰渣；
[0007](b)硬頁巖預(yù)處理:硬頁巖清洗并浸泡至分解成片狀時(shí)，取出自然風(fēng)干，粉碎，過篩后，以5~8°C /min的升溫速度升至600°C~850°C，并保溫2~3h，自然冷卻，得到硬頁巖粉末；
[0008](c)生態(tài)磚制備:①將剩余污泥焚燒灰渣摻入硬頁巖粉末和活性氧化鋁中攪拌均勻成混合料將磷酸加水?dāng)嚢杈鶆虺蔀榱姿崛芤簩ⅱ僦械幕旌狭霞尤擘谥辛姿崛芤褐谐浞謹(jǐn)嚢栊纬尚\(zhòng)體；④將衆(zhòng)體注入模具中，振搗密實(shí)后送入養(yǎng)護(hù)箱于60°C~80°C養(yǎng)護(hù)2~3h ;⑤試樣脫模；⑥將所制試樣繼續(xù)于60°C~80°C養(yǎng)護(hù)7d~14d，即得污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚。
[0009]優(yōu)選上述的剩余污泥是指城市污水處理廠污水生化處理系統(tǒng)二次沉淀池中排出的剩余活性污泥；其他行業(yè)或集中生活污水處理廠二次沉淀池排出的剩余污泥，按照本發(fā)明的剩余污泥預(yù)處理的步驟進(jìn)行處理后所得污泥焚燒灰渣，也可適用本發(fā)明的制備生態(tài)磚的工藝，但要注意根據(jù)生態(tài)磚的最終用途及剩余污泥的化學(xué)成分和重金屬元素分析的結(jié)果等綜合判斷，合理選擇添加相應(yīng)外加劑，制備出污泥焚燒灰渣生態(tài)磚。
[0010]優(yōu)選上述過篩的篩子孔徑在100~200目之間。[0011]優(yōu)選步驟(C)中的硬頁巖粉末與活性氧化鋁的Si/Al摩爾比為2~5 ;磷酸(化學(xué)純)加入量為磷酸與硬頁巖和活性氧化鋁中總的氧化鋁成分的摩爾比為I~2 ;步驟(C)③中水的加入質(zhì)量占步驟(C)①中混合料質(zhì)量的15%~25%。
[0012]有益效果:
[0013] 本發(fā)明制備的污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚有望用于化工園區(qū)內(nèi)污染河道景觀河生態(tài)護(hù)坡以及園區(qū)里的生態(tài)鋪路磚等，有益效果如下:
[0014]1、污泥焚燒灰渣處理量大，可操作性強(qiáng)；
[0015]2、活性硬頁巖和活性氧化鋁粉體與磷酸體系生成的地質(zhì)聚合物基體對污泥焚燒灰渣中重金屬元素有固化及穩(wěn)定化效果；
[0016]3、中低溫養(yǎng)護(hù)，比高溫熔融更具有經(jīng)濟(jì)先進(jìn)性。
[0017]4、生態(tài)磚性能可控、可調(diào)，便于實(shí)際使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是一種污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)用實(shí)施例來描述本發(fā)明，這些實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，而不是用來限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明實(shí)施例的主要原料:化工剩余污泥，磷酸(化學(xué)純，密度1.685g/ml)，硬頁巖，活性氧化鋁(化學(xué)純)，水。其中化工剩余污泥是取自南京某化工園區(qū)集中污水處理廠生化處理系統(tǒng)二次沉淀池排出的活性污泥?；なＳ辔勰嘀饕瘜W(xué)成分見表1，化工剩余污泥重金屬元素檢測值見表2，硬頁巖主要化學(xué)成分的平均值及燒失量見表3:
[0020]表1化工剩余污泥主要化學(xué)成分％
[0021]
成分 SiO2 Al20.; CiiO Fe:0; MgO SO; Na2O K2O P2O,燒火 V:~^ 9.49~ 4.40- 5.37- 3.51- 1.52-1M- 0.67- 0.32- 2.85-~33.99-范圍 10.00 10.90 8.83 17.20 1,54 5.98 0.78 0.33 13.30 52.98
[0022]表2化工剩余污泥重金屬元素分析表mg/1
[0023]
重金屬CuZnPbNiCrCdAsBaSeBe
檢測0.12~0.61~0~0.51~0.049~ ND-O0.22-O-ND~
范圍2.120.982,672,460.15NDI 580.311,10ND
[0024]注:“ND”表示該元素低于檢出限
[0025]表3硬頁巖主要化學(xué)成分及燒失量％
[0026]
成分 SiO2 Al2O3 CiiO Fe:0:j MgO Nii2O K1O SOi LOSS 含量 62.4 丨 18.21 4.23 5.56 3.74 2.31 0.86 0.36 4.79
[0027]以下實(shí)施例的工藝流程圖如圖1所示。[0028]實(shí)施例1:
[0029]將化工剩余脫水污泥烘干、焚燒后，粉碎過100目的篩子；硬頁巖清洗浸泡風(fēng)干后，粉碎過100目篩子，以5°C/min的升溫至600°C保溫2h;活性氧化鋁粉碎過100目篩子，收集備用。
[0030]按照磷酸氧化鋁摩爾比為1.0，硬頁巖和活性氧化鋁粉體Si/Al摩爾比為3，水加入量為混合料的質(zhì)量比為15%進(jìn)行原料配比，具體方案如下:
[0031]I)稱取硬頁巖200g、化工剩余污泥焚燒灰渣50g和活性氧化鋁34g充分混勻；
[0032]2)移取磷酸40.50ml置于攪拌鍋中；
[0033]3)移取水42.60ml，加入磷酸攪拌鍋中攪拌5min ；
[0034]4)將3)所制磷酸溶液注入I)混合料中，攪拌5min ；
[0035]5)注入模具振搗密實(shí)送入溫度控制箱60°C養(yǎng)護(hù)2h后脫模；
[0036]6)送入養(yǎng)護(hù)箱60°C分別繼續(xù)養(yǎng)護(hù)7d和14d。
[0037]經(jīng)測定，生態(tài)磚的7d，14d抗壓強(qiáng)度和吸水率分別為:7.53Mpa，18.79% ；8.30Mpa,17.28%，7d養(yǎng)護(hù)生態(tài)磚重金屬浸出檢測值見表3:
[0038]表3生態(tài)磚重金屬浸出濃度表mg/1
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚的制備方法，其具體步驟如下: (a)剩余污泥預(yù)處理:剩余污泥經(jīng)脫水，烘干，焚燒處置后，粉碎、過篩，得到剩余污泥焚燒灰渣； (b)硬頁巖預(yù)處理:硬頁巖清洗并浸泡至分解成片狀時(shí)，取出自然風(fēng)干，粉碎，過篩后，以5~8°C /min的升溫速度升至600°C~850°C，并保溫2~3h，自然冷卻，得到硬頁巖粉末； (C)生態(tài)磚制備:①將剩余污泥焚燒灰渣摻入硬頁巖粉末和活性氧化鋁中攪拌均勻成混合料將磷酸加水?dāng)嚢杈鶆虺蔀榱姿崛芤?；③將①中的混合料加入②中磷酸溶液中充分?jǐn)嚢栊纬尚\(zhòng)體；④將衆(zhòng)體注入模具中，振搗密實(shí)后送入養(yǎng)護(hù)箱于60°C~80°C養(yǎng)護(hù)2~3h ;⑤試樣脫模；⑥將所制試樣繼續(xù)于60°C~80°C養(yǎng)護(hù)7d~14d，即得污泥焚燒灰渣免燒生態(tài)磚。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的制備方法，其特征在于所述的剩余污泥是指城市污水處理廠污水生化處理系統(tǒng)二次沉淀池中排出的剩余活性污泥。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的制備方法，其特征在于過篩的篩子孔徑在100~200目之間。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的制備方法，其特征在于步驟(C)中的硬頁巖粉末與活性氧化鋁的Si/Al摩爾比為2~5 ;磷酸加入量為磷酸與硬頁巖和活性氧化鋁中總的氧化鋁成分的摩爾比為I~2 ;步驟(C)③中水的加入質(zhì)量占步驟(C)①中混合料質(zhì)量的15%~25%。
【文檔編號】C04B18/10GK103951371SQ201410145231
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】徐炎華, 喻化, 俞敏潔, 孫婧, 劉權(quán), 王強(qiáng) 申請人:南京工業(yè)大學(xué)