專利名稱：利用污泥與煤矸石生產生態建筑材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種建筑材料的生產方法，具體地說是一種利用污泥與煤矸石生產生態建筑材料的方法。
背景技術：
隨著人們生活水平的提高和城市化進程的加快，城市污水的產量逐年增加，目前我國年污水處理能力為113.6×108m3/d，處理率36％左右，到2010年這一數字將達到60％、重點城市達70％。污泥作為污水處理的副產品，其產量也逐年增加，全國城鎮污水處理廠產生干污泥約180萬t/年(含水80％污泥900萬t)，預計未來五年內，每年將產生干污泥540萬t(含水80％污泥2700萬t)。由于長期以來受到“重水輕泥”的影響，大部分污水廠的污泥沒有得到有效處理和利用。自2003年7月1日開始，國家環保總局發布的GB18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》，特別增加了污泥控制標準的內容，污泥的處理與處置問題已成為新興的環境問題之一。城市污水處理廠在運行過程中產生的剩余污泥處理與處置是一個較為棘手的問題，其處理與處置費用占污水處理廠總運行費用的25％-40％，有時甚至高達60％。
由于污泥的成分非常復雜，除含有大量的水分(93～99％)外，還含有大量的有機質、難降解的有機物、多種微量元素、病原微生物和寄生蟲卵、重金屬等成分。大量的未經處理的污泥任意堆放，同時又需占用大量土地，還造成嚴重的二次污染和新的環境問題。因此，如何將產量巨大、成分復雜的污泥無害化、資源化，已成為環境界矚目的課題之一。隨著環保力度的加大和我國污水處理規模不斷擴大，污泥處置問題日益突出。
目前國內外污泥處理與處置方法主要有填埋、排海、農用堆肥、能源化利用、作建筑材料等。國內較普遍的填埋法是指將污泥不加任何處理直接填埋于地下的處理方式。由于污泥是一種復雜的混合物，里面含有許多有害物質，長時間堆積，污泥中的有害物質會慢慢地浸透到土壤當中，從而對土質造成嚴重地破壞，使得以后的農作物都難以很好的生長，故也應禁止。排海會對海洋的魚類等生物資源造成嚴重的污染，破壞了海洋的生態環境，排海也受到地域條件的限制。污泥堆肥技術近年來有了長足的發展，在山西、上海、唐山等地投入了使用，但是該技術要求污泥中的重金屬含量要達到農用標準。污泥焚燒技術在國內剛剛起步，根據國外的經驗顯示，該法產生的二次污染相當嚴重，飛灰中的二惡英類及惡臭會對環境產生很大影響。此外，美國、日本等國家還開發了污泥制活性炭、瀝青、燃料油等技術。
污泥制磚是污泥處理與利用的另一有效方法。Tania和Bernd對生活污泥和粘土的化學成分的比較后得知，污泥灰中的SiO2含量遠低于粘土中的含量，污泥灰中Fe2O3、與P2O5的含量比粘土中高10％左右，重金屬含量比粘土中要明顯的多，其他的含量基本接近，因而生活污泥燃燒后的產物與粘土的組成基本接近，制磚時加一定量的干生活污泥一般是可行的。因干生活污泥中含有大量的有機物，有一定的燃燒熱值，其燃燒熱值在6700～18000kJ/kg左右，用于制磚，可節約能源。
發明內容
本發明的目的是，針對背景技術中污泥填埋、排海、焚燒等弊病，提供一種方法科學，工序簡單，生產成本低，無污染的利用污泥與煤矸石生產生態建筑材料的方法。
實現上述發明目的采用以下技術方案一種利用污泥與煤矸石生產生態建筑材料的方法，它以固體廢棄物煤矸石和污水廠排放的污泥為原料，它的生產步驟是a、將煤矸石破碎成顆粒與污泥混合，污泥的重量百分比含量是12％-40％，煤矸石的重量百分比含量是60％-88％；b、往污泥與煤矸石的混合物中加水泥、水及外加劑攪拌均勻，制成混合料，將混合料陳化；c、經陳化后將混合料放置在成型機械中，機制成型為坯體；d、坯體經干燥后即制得成品。
由于采用了上述技術方案，本發明將廢棄的煤矸石和污水廠排放的污泥混合加工，制成建筑材料，生產成本低，生產工藝科學。生產過程中無污染，復合環保要求。此外，城市污泥也是一種有價值的可利用資源，它含有豐富的有機質。本發明將其與煤矸石混合制成建筑磚、陶粒等建筑材料，用其替代現有的資源消耗型建材，變廢為寶，實現了污泥的可持續發展，節省能源，具有顯著的經濟效益。另一方面，隨著我國可持續戰略的實施，從中央到地方將越來越強調人與自然的協調發展，污泥的無害化處理和資源化利用正好符合國家的發展戰略，必然會受到政府部門越來越多的重視和扶持。因此，高效、經濟的污泥處理技術將有巨大的市場。
附圖1是本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作詳細的描述。
本發明的發明思想是開發污泥的利用途經，將其變廢為寶。眾所周知，煤矸石是數量極大的煤礦廢棄物，含有一定量的碳，煅燒后主要成分為火山灰質黏土。城市污泥也是一種有價值的可利用資源。它含有豐富的有機質，煅燒后剩余的污泥灰成分也類似于粘土。本發明根據煤矸石和污泥的性能，用污泥與煤矸石這兩種固體廢棄物為原料，按照下述步驟生產建筑材料1、將煤矸石破碎成顆粒與污泥混合，污泥的重量百分比含量是12％-40％，煤矸石的重量百分比含量是60％-88％；2、往污泥與煤矸石的混合物中加水泥、水及外加劑攪拌均勻，制成混合料將混合料陳化；3、經陳化后將混合料放置在機械中，機制成型為坯體；4、坯體經干燥后制成成品建筑材料。
附圖1是本發明生產建筑材料的流程圖，按照圖1的生產流程加工生產制成建筑材料—免燒磚、燒結磚和陶粒。具體實施例如下實施例1制免燒磚的方法污泥直接與煅燒或自燃煤矸石混合后制免燒磚。具體步驟是1、將脫水污泥干燥；2、將煤矸石經粗、中、細三段破碎，至小于2mm顆粒含量大于85％；3、將破碎后的煤矸石渣放入煅燒爐內，在750℃左右的溫度下煅燒8-10小時以提高其活性(自燃煤矸石可免燒)；4、將煤矸石渣放入鹽酸或硫酸酸液進行酸浸4小時；浸出液經過濾、結晶、聚合制取聚合氯化鋁或聚合硫酸鋁無機高分子絮凝劑；浸出的矸石渣與干燥后的污泥混合。污泥的重量百分比在12％～18％，煤矸石渣82％-88％。
5、往污泥與煤矸石渣的混合物中加水及水泥、碳酸鈉等外加劑攪拌，每噸混合物加普通硅酸鹽水泥120-180kg，加水350-400kg，作為外加劑的碳酸鈉5-10kg。經過二次攪拌均勻后制成混合料，將混合料陳化2小時；6、經陳化后將混合料放入振動成型機中，通過機械振動加工成磚坯，經過24小時后脫模，再經過精整、自然養護、干燥工序制造成免燒磚成品。
實施例2污泥與煤矸石混合制燒結磚。具體步驟是1、1、將脫水污泥干燥；2、煤礦開采出的煤矸石經過破碎后用2mm震動篩篩分；3、將篩分后的煤矸石粉與干污泥混合，污泥的重量百分比在15％～20％，煤矸石的重量百分比80％-85％；4、往污泥與煤矸石粉的混合物中加水及高鋁水泥、碳酸鈉等外外加劑攪拌，每噸混合物加高鋁水泥150kg-180kg，加水150kg，碳酸鈉5kg，減水劑3kg。經二次攪拌均勻后制成混合料陳化2小時；5、經陳化后，將混合料放置在壓力成型機中壓制成型制成磚坯，成型壓力5噸；6、坯體經110℃干燥12小時后將磚坯放入隧道窯內煅燒，煅燒溫度為1000℃左右，燒成周期為50小時左右，制成燒結磚。
實施例3污泥與煤矸石混合生產陶粒。具體步驟是1、將脫水污泥干燥；2、煤礦開采出的煤矸石經過破碎后用2mm震動篩篩分；3、將篩分后的煤矸石粉與干污泥混合，污泥的重量百分比在40％，煤矸石的重量百分比60％；4、往污泥與煤矸石粉的混合物中加高鋁水泥及水、碳酸鈉等外加劑攪拌，每噸混合物加高鋁水泥150-180kg，加水150kg，碳酸鈉5kg，減水劑3kg，二次攪拌均勻后制成混合料陳化2小時；5、經陳化后，將混合料放入圓盤造粒機造粒制成陶粒坯體；6、陶粒坯體經110℃干燥12小時后，將其放入煅燒機中煅燒，煅燒溫度為1200℃左右，燒成周期為8小時，制成成品陶粒。
權利要求
1.一種利用污泥與煤矸石生產生態建筑材料的方法，它以固體廢棄物煤矸石和污水廠排放的污泥為原料，其特征在于，它的生產步驟是a、將煤矸石破碎成顆粒與污泥混合，污泥的重量百分比含量是12％-40％，煤矸石的重量百分比含量是60％-88％；b、往污泥與煤矸石的混合物中加水泥、水及外加劑攪拌均勻，制成混合料，將混合料陳化；c、經陳化后將混合料放置在成型機械中，機制成型為坯體；d、坯體經干燥后即制得成品。
2.根據權利要求1所述的利用污泥與煤矸石生產生態建筑材料的方法，其特征在于，生產免燒磚的方法是將煤矸石經粗、中、細三段破碎，至小于2mm顆粒含量大于85％，后放入煅燒爐內，在750℃左右的溫度下煅燒2小時，然后用鹽酸或硫酸酸液酸浸4小時；浸出的矸石渣與干污泥混合，混合比例是污泥的重量百分比含量是12％-18％，煤矸石的重量百分比含量是72％-88％；然后往混合物中加水、加普通硅酸鹽水泥及作為外加劑的碳酸鈉攪拌，攪拌均勻后制成混合料；經陳化后將混合料放置在振動成型機內，通過機械振動成型制成坯體，將坯體經過脫模、精整、自然養護、干燥工序制造成成品磚。
3.根據權利要求1所述的利用污泥與煤矸石生產生態建筑材料的方法，其特征在于，生產燒結磚的方法是將煤矸石經過破碎后與干污泥混合，污泥的重量百分比含量是15％-20％，煤矸石的重量百分比含量是80％-85％；然后往混合物中加水及高鋁水泥、作為外加劑的碳酸鈉和三聚磷酸鈉，攪拌均勻制成混合料；經陳化后將混合料放置在壓力成型機中壓制成坯體，將坯體放入隧道窯內煅燒40-56小時，煅燒溫度為1000℃左右，制成燒結磚。
4.根據權利要求1所述的利用污泥與煤矸石生產生態建筑材料的方法，其特征在于，生產陶粒的方法是將煤矸石經過破碎后與干污泥混合，污泥的重量百分比含量是40％，煤矸石的重量百分比含量是60％，然后往污泥與煤矸石的混合物中加高鋁水泥及水、作為外加劑的碳酸鈉攪拌均勻制成混合料；經陳化后將混合料放置在圓盤造粒中造粒制成陶粒，將陶粒放制在煅燒爐中煅燒8小時，煅燒溫度為1200℃左右，制成成品陶粒。
全文摘要
一種利用污泥與煤矸石生產生態建筑材料的方法，它以固體廢棄物煤矸石和污水廠排放的污泥為原料，其特征在于，它的生產步驟是將煤矸石破碎成顆粒與污泥混合，污泥的重量百分比含量是12％－40％，煤矸石的重量百分比含量是60％－88％；向污泥與煤矸石的混合物中加水泥、水及外加劑攪拌均勻，制成混合料陳化；將混合料放置在成型機械中，用機械力將其加工成成品。本發明將廢棄的煤矸石和污水廠排放的污泥混合加工，制成生態建筑材料，生產成本低，生產工藝科學。生產過程中無污染，符合環保要求。經濟效益顯著。
文檔編號C04B28/00GK1762882SQ200510012760
公開日2006年4月26日 申請日期2005年8月26日 優先權日2005年8月26日
發明者李海英, 孫貴石, 張貴杰, 張學軍, 周淑香 申請人:河北理工大學, 唐山市城市污水處理有限責任公司