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CN101386524B - 一种用废纸造纸污泥制备陶粒的方法 - Google Patents

一种用废纸造纸污泥制备陶粒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用废纸造纸污泥制备陶粒的方法，属于固体废弃物处理处置技术领域。该方法的主要内容是：将废纸造纸污泥、粘土以及粉煤灰经过混合、练泥或经过混合、造粒成为球状坯体颗粒，再经过干燥和1000～1250℃烧结成为陶粒产品。本发明方法解决了废纸造纸产生的大量污泥的处理问题，使废料得到了合理的再生利用，另外还回收利用了建筑集料破碎过程中碎石屑中的粘土，解决了其占用耕地的问题，节约了粘土资源，具有一定的环保意义。本发明方法工艺简单、成本低，适合于工业化大规模生产，本发明产品的成品率高，适用范围宽，由本发明制陶粒法获得的轻质陶粒，尺寸规范，容易级配，耐压性能和其它各项指标符合国家标准。

Description

一种用废纸造纸污泥制备陶粒的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处理处置技术领域，具体涉及一种用废纸造纸污泥制备陶粒的方法。
背景技术
我国建筑行业对轻质烧结陶粒的需求量巨大，同时在我国的城镇居民和工业污水处理中，对用作水处理装置过滤填料的陶粒滤料的需求量较大。常规的陶粒加工就是利用挖取农田的粘土，经过造粒和烧结而成，因而造成土壤资源大量流失，毁田现象相当严重。
纸张已被广泛地应用于各领域，但是，造纸工业每年产生的大量污泥已给环境带来了严重的污染问题。随着国家环保政策的日趋严格，如何处置造纸业每年产生数量巨大的污泥，已经越来越成为人们所关注的焦点。若采用焚烧处理不仅会污染大气，而且能耗巨大；若采用添埋处理，则会对地下水资源造成污染。因此如何处理造纸污泥已成为目前迫切需要解决的问题。
申请号CN1299790A的发明公开了一种利用造纸废料制砖的方法，该方法包括将造纸废料按一定的比例掺入粘土或者粉煤灰中，然后再经过成型和在窑炉中烧成，获得建筑用的烧结粘土砖。另外，申请号01126893.X的发明也公开了另外一种利用废纸造纸污泥和部分粘土配料制备烧结砖的方法。上述两个发明对废纸造纸污泥的资源化，无污染化有一定的积极意义。随着我国的墙改政策的深入，以新型墙体材料取代粘土烧结砖这一政策的执行已经进入尾声，为了保护耕地，粘土烧结砖已经绝大部分为新型免烧墙体材料所取代，废纸造纸污泥的处理又成了一个难题。
发明内容
本发明提供一种用废纸造纸污泥制备陶粒的方法，目的是解决废纸造纸污泥的废料处理问题，同时利用废纸造纸污泥制造陶粒，该陶粒可以用于建筑用轻质集料和污水处理用的滤料。
本发明所提供的一种利用废纸造纸污泥制备陶粒的方法，具体步骤如下：
(1)原料的预处理
用杀菌剂对废纸造纸污泥进行预处理：按废纸造纸污泥的重量计，向废纸造纸污泥中加入重量比0.5～1％的杀菌剂，消除恶臭。
本发明所用粘土为粘土矿，或为清洗采石场石料尾矿砂后所生成的工业垃圾，即尾矿泥，该尾矿泥具有较好的塑性和烧结性，将粘土干燥、破碎至粒径小于0.088毫米；
本发明所用的粉煤灰为粗渣，将粉煤灰粗渣进行筛分，使其粒度为0.1-0.5毫米；
(2)将步骤(1)处理过的废纸造纸污泥、粘土以及粉煤灰进行混合，其中所述的废纸造纸污泥重量份数为20～60，所述的粘土重量份数为20～45，所述的粉煤灰重量份数为0～60；
(3)将步骤(2)所得的混合物混合成塑性泥料，经对辊压制成型为粒径统一的泥球，或将步骤(2)所得的混合物粉体直接经过圆盘造粒机造粒成型为粒径统一的泥球，干燥后，在1050～1250℃的烧结温度下保温1～5小时进行烧结，其中室温至600℃加热速度为2～5℃/分钟，600℃至烧结温度的加热速度为5～10℃/分钟，烧结温度至室温的冷却速度为5～10℃/分钟，最后得到本发明的目标产品：陶粒。
本发明所制得的陶粒能按照建筑集料和污水处理滤料的要求，具有不同的孔径、气孔率、机械强度和堆积密度。
本发明方法解决了废纸造纸产生的大量污泥的处理问题，使废料得到了合理的再生利用，另外还回收利用了建筑集料破碎过程中碎石屑中的粘土，解决了其占用耕地的问题，节约了粘土资源，具有显著的环保意义。本发明中的陶粒配方中，污泥所占比重较大，这样可以有效利用污泥中的有机成分高温氧化所释放的热量，有效降低了加工过程中的能耗。另外本发明的制备陶粒方法工艺简单，成本低，适合于工业大规模生产，产品的成品率高，适用范围宽。由本发明制陶粒法获得的轻质陶粒，尺寸规范，容易级配，耐压性能和其它各项指标符合国家标准。
具体实施方式
本发明中所称“废纸造纸污泥”，即废纸造纸产生的污泥，专指再生纸加工中所产生的污泥。废纸造纸污泥，它的主要成分是45～53％的木质短纤维，17～20％的碳酸钙等，以及其它有机物，木质短纤维的热值约为600～1000kcal/kg，释放时能替代部分陶粒烧成用能源，同时还有明显的增孔作用。
在本发明的一个较佳实施方案中，制备方法如下：
(1)原料的预处理
废纸造纸污泥(含水分20～25％)含有大量的有机微生物，运输和堆放期间会产生恶臭，对环境造成二次污染。在本发明的方法中，按污泥的重量计，向废纸造纸污泥中加入0.5～1％(重量)的杀菌剂，消除恶臭。所用杀菌剂可以是次氯酸纳、戊二醛溶液。
将粘土干燥和破粉碎至小于0.088毫米。
将粉煤灰粗渣进行筛分，使其粒度为0.1—0.5毫米。
(2)原料的配比与混合
用搅拌机混合经上述预处理后的粘土，废纸造纸污泥，粉煤灰粗渣，所用搅拌机可以是双轴或单轴搅拌机。
(3)球粒的辊压成型
上述混合好的配料，经过陶瓷加工的练泥工艺后变成塑性泥饼或泥条，再经过对辊颗粒成型机压制成颗粒尺寸和形状规则的球形颗粒坯体，这里较好的颗粒坯体形状为尺寸规格统一的球形，以便于减小滤球的料床阻力，提高过滤效率，另外作为建材轻集料使用，可以提高轻集料混凝土的强度。
(4)烧结制得成品
将上述陶粒坯体球粒放入回转窑或竖炉或梳式窑或隧道窑中烧成，烧结温度为1050～1250℃，其中室温至600℃加热速度为2～5℃/分钟，600℃至烧结温度为5～10℃/分钟，在最高烧结温度保温1～5小时，烧结温度至室温冷却速度5～10℃/分钟，获得水处理用和建筑轻集料用的陶粒。
具体实施例如下：
实施例1：
向60千克废纸造纸污泥(干重)中拌入0.3千克的戊二醛进行预处理。用双轴搅拌机搅拌所得到的废纸造纸污泥、40千克粘土，再经过练泥和辊压成型为直径为5毫米球形陶粒坯体，经过干燥后放入梳式窑中烧成，室温至600℃加热速度为2℃/分钟，600℃至烧结温度为10℃/分钟，在最高烧结温度1250℃保温5小时，最高烧结温度至室温冷却速度10℃/分钟，获得建筑轻集料用陶粒成品，对它们进行检验，结果见表1。
实施例2：
向24千克废纸造纸污泥(干重)中拌入0.12千克的次氯酸纳进行预处理。用双轴搅拌机搅拌所得到废纸造纸污泥、38千克尾矿泥和38千克粉煤灰粗渣，再经过练泥和辊压成型为直径为5毫米球形陶粒坯体，经过干燥后放入梳式窑中烧成，室温至600℃加热速度为2℃/分钟，600℃至烧结温度为10℃/分钟，在最高烧结温度1050℃保温4小时，最高烧结温度至室温冷却速度10℃/分钟，获得建筑轻集料用陶粒成品，对它们进行检验，结果见表1。
实施例3：
向33千克废纸造纸污泥(干重)中拌入0.165千克的次氯酸纳进行预处理。用双轴搅拌机搅拌所得到的废纸造纸污泥、45千克尾矿泥和22千克粉煤灰粗渣，再经过练泥和辊压成型为直径为5毫米球形陶粒坯体，经过干燥后放入梳式窑中烧成，室温至600℃加热速度为2℃/分钟，600℃至烧结温度为10℃/分钟，在最高烧结温度1100℃保温4小时，最高烧结温度至室温冷却速度10℃/分钟，获得建筑轻集料用陶粒成品，对它们进行检验，结果见表1。
实施例4：
向17千克废纸造纸污泥(干重)中拌入0.85千克的戊二醛进行预处理。用双轴搅拌机搅拌所得到废纸造纸污泥、33千克尾矿泥和50千克粉煤灰粗渣，再经过练泥和辊压成型为直径为5毫米球形陶粒坯体，经过干燥后放入梳式窑中烧成，室温至600℃加热速度为2℃/分钟，600℃至烧结温度为10℃/分钟，在最高烧结温度1150℃保温4小时，最高烧结温度至室温冷却速度10℃/分钟，获得建筑轻集料和污水处理均可使用的陶粒成品，对它们进行检验，结果见表1。
实施例5：
向20千克废纸造纸污泥(干重)中拌入0.1千克的戊二醛进行预处理。用双轴搅拌机搅拌所得到废纸造纸污泥、20千克粘土和60千克粉煤灰粗渣，再经过练泥和辊压成型为直径为5毫米球形陶粒坯体，经过干燥后放入梳式窑中烧成，室温至600℃加热速度为2℃/分钟，600℃至烧结温度为10℃/分钟，在最高烧结温度1200℃保温5小时，最高烧结温度至室温冷却速度10℃/分钟，获得建筑轻集料和污水处理均可使用的陶粒成品，对它们进行检验，结果见表1。
表1：
 
实施例编号号 粘土重量比(％) 废纸造纸污泥重量比(％) 粉煤灰重量比(％) 显气孔率(％) 体积密度(t.m-3) 堆积密度(t.m-3) 筒压强度(MPa) 烧结温度
1 40 60 0 29.2 1.3 0.7 9.1 1250℃
2 38 24 38 43.6 0.94 0.55 4.2 1050℃
3 45 33 22 41.6 1.01 0.67 4.5 1100℃
4 33 17 50 49.9 1.18 0.78 6.1 1150℃
5 20 20 60 48 1.6 0.85 9.5 1200℃

Claims (1)

1.一种利用废纸造纸污泥制备陶粒的方法，该方法具体步骤如下：
(1)原料的预处理
用杀菌剂对废纸造纸污泥进行预处理：按废纸造纸污泥的重量计，向废纸造纸污泥中加入重量比0.5～1％的杀菌剂，消除恶臭；
本发明所用粘土为粘土矿，或为清洗采石场石料尾矿砂后所生成的工业垃圾，即尾矿泥，该尾矿泥具有较好的塑性和烧结性，将粘土干燥、破碎至粒径小于0.088毫米；
本发明所用的粉煤灰为粗渣，将粉煤灰粗渣进行筛分，使其粒度为0.1-0.5毫米；
(2)将步骤(1)处理过的废纸造纸污泥、粘土以及粉煤灰进行混合，其中所述的废纸造纸污泥重量份数为20～60，所述的粘土重量份数为20～45，所述的粉煤灰重量份数为0～60；
(3)将步骤(2)所得的混合物混合成塑性泥料，经对辊压制成型为粒径统一的泥球，或将步骤(2)所得的混合物粉体直接经过圆盘造粒机造粒成型为粒径统一的泥球，干燥后，在1050～1250℃的烧结温度下保温1～5小时进行烧结，其中室温至600℃加热速度为2～5℃/分钟，600℃至烧结温度的加热速度为5～10℃/分钟，烧结温度至室温的冷却速度为5～10℃/分钟，最后得到本发明的目标产品：陶粒。
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