專利名稱：一種污泥蒸壓加氣混凝土砌塊的制備工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污泥蒸壓加氣混凝土砌塊的制備工 藝方法。
背景技術(shù)：
我國是全球最大的發(fā)展中國家，人口眾多，由此帶來的水環(huán)境污染問題日趨嚴重， 水污染防治因此受到人們的廣泛關(guān)注。根據(jù)中國水網(wǎng)年度系列報告之四預計到2010年底， 我國至少將有近3000座污水處理廠達到運營狀態(tài)，則到時會生產(chǎn)數(shù)量巨大的污泥；同時污 泥成分復雜，其是多種微生物形成的菌膠團與其吸附的有機物和無機物組成的集合體，除 含有大量的水分外(可高達99%以上)，還含有難降解的有機物、重金屬、少量的致病微生 物(致病細菌、病原體、寄生蟲、有害昆蟲卵等)，以及一般的耗氧性有機物和植物養(yǎng)分(N、 P、K)等。污泥處理處置作為污水處理的后繼工序，是污水處理過程中必備的重要環(huán)節(jié)，但 我國污泥處理處置由于受到資金等方面因素的影響相對滯后，污泥穩(wěn)定化率低，無害化處 理率不高，處理處置技術(shù)單一，而且成本高昂，導致大部分污泥未經(jīng)處理或僅簡單處理后就 直接農(nóng)用、填埋或者是送垃圾場處理、焚燒、污泥土地利用等，甚至有隨意堆放的現(xiàn)象。高昂 的污泥處理成本嚴重影響污水處理廠的正常運行；污泥的填埋或隨意堆放占用大量土地資 源，而且污泥易腐變臭，其產(chǎn)生滲濾液易污染土壤、地下水及河流、湖泊、海洋等地表水體， 給環(huán)境造成嚴重的二次污染，還會影響環(huán)境衛(wèi)生狀況，破壞城市景觀，導致水體的加速淤 積。另外，污泥中的重金屬和毒性有機物可以通過生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈遷移富集，且焚燒產(chǎn) 生有毒氣體，對生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生長期潛在的危害。由此可見，如何降低污泥處理成 本和提高污泥處理效果是眾多污水處理廠和環(huán)保部門急需解決的當務(wù)之急。我國在城市污泥的處理和處置上一般采用的方法有(1)填埋法填埋法基本上類似于城市垃圾填埋；(2)焚燒法；將含水率75% -80%的污泥采用溫度高達1200度以上，殺死各種病 菌，然后進行填埋或再處理；(3)直接烘干法將含水率75% -80%的污泥采用氣流干燥烘干，溫度高達100°C 以上，能殺死各種病菌，然后進行填埋或再綜合利用；(4)厭氧消化法80年代以前大多數(shù)的活性污泥采用厭氧消化法處理，殺滅微生 物病菌并產(chǎn)生部分可利用的沼氣；(5)生物處理法即生物堆肥法，它是引進好氧菌種和氧氣，使污泥好氧高溫發(fā) 酵。堆肥化技術(shù)是國際上自60年代后期迅速發(fā)展起來的一項新的生物處理技術(shù)，它運用多 學科技術(shù)，利用微生物群落在特定環(huán)境中對多相有機物分解，將污泥改良成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)， 用于肥田或土壤改良。但是這些方法使城市污泥中的有害物質(zhì)未得到完全有效的處理，存在如下問題填埋法不易尋找合適的場地、污泥運輸和填埋場地建設(shè)費用較高、填埋容量有 限，有害成分的滲漏會對地下水造成污染，填埋場的衛(wèi)生、臭氣問題造成二次污染、污泥中含有的營養(yǎng)物質(zhì)使大量病原菌繁衍，導致污泥霉變從而污染環(huán)境等的問題，另外污泥填埋 費用昂貴，據(jù)有的污水處理廠的資料表明每填埋一噸污泥需要的成本達到120元。在發(fā)達 國家這種方法過去采用較多，但由于填埋場地越來越少，因此該方法所占比例也越來越小。 焚燒法投資和操作費用較高，計劃實施困難，焚燒過程中產(chǎn)生飛灰、爐渣、煙氣，易產(chǎn)生二 次污染。污泥農(nóng)用法由于污泥中含有很多鹽分、重金屬、病原菌、寄生蟲、有機污染物等有 害成分，直接施用會污染土壤、水體，危害農(nóng)作物或通過食物鏈危害人體健康，因此必須經(jīng) 過無害化、穩(wěn)定化達到一定要求后方能施用。通過上述分析可知，目前的污泥處置方法均存在一些缺陷，與國家對污泥處理和 處置的要求存在差距，從而影響污水處理廠的正常運行。而城市生活污泥中含有一定量的 Si02、Al203、Ca0等無機成分。這些無機成分與制輕質(zhì)磚的主要原材料——粉煤灰的無機成 分相接近；污泥中有機物在制磚過程中揮發(fā)出來能夠提高磚的孔隙率，改善磚體熱工性能， 符合墻體材料生產(chǎn)要求；污泥制作建材的過程中使有毒重金屬固定在建筑材料內(nèi)，防止環(huán) 境生物中毒；污泥作為建材原材料還可節(jié)約粉煤灰、粘土等資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種利用污水處理廠經(jīng)過脫水后含水率<85%的污泥作為 原料之一，通過蒸壓加氣制備混凝土砌塊的工藝方法。本發(fā)明的方法是，是將污水處理廠含水率<85%的污泥經(jīng)脫水、干化磨碎后，投加 到其它原料中，制備污泥輕質(zhì)磚，具體包括如下步驟(1)污泥脫水干化、磨碎步驟，將污泥、生石灰、氯化鐵溶液、高錳酸鉀混合均勻，進 入干燥機干化，然后經(jīng)過球磨機粉碎，篩分機篩分，得到備用干化污泥；(2)混合攪拌步驟，將包括干化污泥、水以及物理化學性能符合制磚要求的石灰、 粉煤灰、水泥、石膏、鋁粉的原料攪拌混合，其投加順序是干化污泥-水_生石灰-粉煤 灰-水泥-石膏-鋁粉；質(zhì)量百分比分別是0. 0% 8. 0%干化污泥，5. 0% 10. 0%水泥， 62. 5% 67. 5%粉煤灰，17. 5% 23%生石灰，1. 5% 2. 5%石膏；鋁粉為以上物料干重 的0. ；水料比為0. 4 0. 55 ；干化污泥細度彡0. 63mm ；攪拌速度為1400r/min，攪拌時 間為3min或4min ；(3)發(fā)泡養(yǎng)護步驟，將第⑴步所得的混合物入模，入模溫度控制在40°C左右，裝 料量控制在模具的三分之二高度處；將模放入恒溫養(yǎng)護箱發(fā)泡養(yǎng)護，恒溫養(yǎng)護箱養(yǎng)護條件 為溫度40°C或60°C，濕度95%左右，養(yǎng)護時間為4小時；(4)蒸壓養(yǎng)護步驟，將第(2)步發(fā)泡養(yǎng)護后所得的坯體放入蒸壓釜，采用階梯升降 壓養(yǎng)護方式，最高壓力水平是1. OMPa或1. IMpa，溫度為179°C 183°C，階梯升降壓養(yǎng)護方 式采取的步驟是在升壓過程中0. 2MPa、0. 4MPa、0. 6MPa各保持lh，達到設(shè)定壓強后保持 8h,降壓時在0. 4MPa靜停0. 5h ；(5)自然堆放步驟，將出釜的產(chǎn)品在室外堆放2天以上。上述工藝條件中的優(yōu)選方案是步驟(1)中所述原料質(zhì)量百分比分別是89. 68% 污泥、10%生石灰、0. 2%氯化鐵溶液、0. 12%高錳酸鉀，均勻混合物好氧消化8小時，干燥 機干化溫度120°C 160°C，0.63mm篩分機；步驟(2)中所述原料質(zhì)量百分比優(yōu)選為5% 干化污泥，7. 5水泥％，62. 5%粉煤灰，23%生石灰，2%石膏；水料比為0. 492 ；攪拌速度為1400r/min、攪拌時間為4min;步驟(3)中所述將模放入恒溫養(yǎng)護箱發(fā)泡養(yǎng)護，恒溫養(yǎng)護箱 養(yǎng)護條件為溫度40°C，濕度95%左右，養(yǎng)護時間為4小時。在所述干化、蒸壓養(yǎng)護步驟中，將干化、蒸壓養(yǎng)護降壓過程的氣體分別經(jīng)管道輸送 到顆粒活性炭或硅藻土溶液的處理器中，進行廢氣處理。本發(fā)明對污泥的處置方法符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政 策》和污泥資源化的要求；本發(fā)明的城市污泥制加氣混凝土砌塊方法符合國家建筑材料制 造中節(jié)土利廢的政策。本發(fā)明的工藝可大量消化利用污泥，同時，能夠提高磚的孔隙率，改 善磚體熱工性能，符合墻體材料生產(chǎn)要求，滿足《蒸壓輕質(zhì)磚砌塊》(GB11968-2006)各種性 能和環(huán)保要求；本發(fā)明能夠有效地消化大量的污泥，從而解決污水處理廠正常運行的后顧 之憂?？傊景l(fā)明能使城市污泥達到無害化、資源化處置；該方法不使用粘土，利于保護耕 地資源；可消除以污泥為載體的流行性疾病傳播；節(jié)約制磚成本，符合國家對“生態(tài)建材” 的需求，具有顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。


圖1是本發(fā)明實施例中水料比與成品密度的關(guān)系曲線圖。圖2是本發(fā)明實施例中水料比與成品抗壓強度的關(guān)系曲線圖。圖3是本發(fā)明實施例中水料比與成品凍后抗壓強度的關(guān)系曲線圖。圖4是本發(fā)明實施例中水料比與成品抗壓強度/密度的關(guān)系曲線圖。圖5是本發(fā)明實施例中蒸壓時間與成品抗壓強度的關(guān)系曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。首先污水處理廠含水率<85%的污泥與生石灰、氯化鐵溶液、高錳酸鉀混合均勻， 進入干燥機干化，然后經(jīng)過球磨機粉碎，篩分機篩分后備用。其中，原料質(zhì)量百分比分別是 89. 68%污泥、10%生石灰、0. 2%氯化鐵溶液、0. 12%高錳酸鉀，均勻混合物好氧消化8小 時，干燥機干化溫度是120°C 160°C，用0. 63mm篩分機篩分后，得到備用的干化污泥。根據(jù)試驗配方，稱取一定量的上述干化污泥粉、水以及物理化學性能符合制磚要 求的粉煤灰、生石灰、水泥、石膏、鋁粉，按相關(guān)順序攪拌混合均勻，入模，然后在恒溫箱中養(yǎng) 護成型，最后進入蒸壓釜蒸壓，出釜堆放2天后對其進行各種性能檢測。本實驗采用機械混合攪拌。根據(jù)方案稱取相應(yīng)重量的各種原料，按照一定的加料 順序在NJ-160A電動攪拌機灌中攪拌混合均勻，然后裝入自制的模具。根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)，在攪拌過程中應(yīng)該著重注意以下幾個方面第一，加料的順序；第 二，在攪拌過程中要求嚴格的控制混合料的含水率，含水率太小攪拌不均勻，含水率過大會 影響發(fā)泡效果；第三，控制入模溫度，入模溫度一般控制在40°C左右；第四，裝料量控制在 模具的三分之二高度處。污泥加氣混凝土砌塊在蒸壓養(yǎng)護前，需要發(fā)泡養(yǎng)護，同時提高磚坯的強度便于切 割和搬運；并且磚坯的質(zhì)量直接關(guān)系著成品的質(zhì)量。本發(fā)明采用恒溫養(yǎng)護箱養(yǎng)護方式，恒溫 養(yǎng)護溫度分為40°C和60°C。本發(fā)明著重研究不同養(yǎng)護溫度和養(yǎng)護時間對磚坯的質(zhì)量影響。坯體經(jīng)過初步養(yǎng)護后，具有一定的強度，可以根據(jù)尺寸要求對胚體進行切割，然后放入TKL型蒸壓釜蒸壓養(yǎng)護。最后，將出釜的產(chǎn)品在室外堆放2天后進行各種檢測試驗。原料中干化污泥、粉煤灰、水泥、生石灰、石膏和鋁粉6個因素均會影響污泥加氣 混凝土砌塊的力學性能。為了減少分析的影響因素，同時結(jié)合有關(guān)的資料及實驗流程分析 確定粉煤灰、石膏、生石灰和水泥作為污泥輕質(zhì)磚力學性能的主要影響因素，確定鋁粉按照 物料干重的0. 投加。本發(fā)明實施例具體試驗方案是按照正交試驗方式選用L9(34)正交表對各原料因素進行分析，確定干化污泥制輕 質(zhì)磚性能的主要影響因素，最佳水平，最終找到最優(yōu)配比方案。本發(fā)明試驗的正交試驗因素水平表見表1，正交試驗表見表2，其中百分比為質(zhì)量 百分比。表1因素水平設(shè)計表
表2正交試馬金表
由于受到試驗條件的限制(特別是蒸壓釜尺寸的限制)，本實驗試件的尺寸均采 用為 70. 7mmX70. 7mmX70. 7mm。本發(fā)明試驗中采用NJ-160A型電動攪拌機攪拌，攪拌強度分為快速攪拌(1400r/ min)和慢速攪拌(700r/min)，總攪拌時間分別控制為4min、3min和2min (不包括加料混合 時間)。本發(fā)明試驗中采用恒溫養(yǎng)護箱(養(yǎng)護時間4小時)養(yǎng)護方式，其中恒溫養(yǎng)護溫度 分為40°C和60°C。本發(fā)明著重研究不同養(yǎng)護溫度和養(yǎng)護時間對磚坯的質(zhì)量影響。根據(jù)機理分析可知，粉煤灰和其他原料反應(yīng)最關(guān)鍵的因素是反應(yīng)溫度，考慮到坯 體初期的強度較低，直接升壓養(yǎng)護坯體可能會坍塌。因此采用直接升壓降壓方式和階梯式升降壓方式兩種方式進行蒸壓養(yǎng)護。直接升壓降壓方式即是將反應(yīng)壓力直接升到最高反 應(yīng)水平，養(yǎng)護8小時后立即降壓到大氣壓強；階梯式升降壓方式在升壓過程中0. 2MPa、 0. 4MPa、0. 6MPa各保持lh，最高壓力水平保持8h，降壓時在0. 4MPa靜停0. 5h。根據(jù)國家標準《蒸壓加氣混凝土砌塊》(GB11968-2006)中對磚的形狀和外觀質(zhì)量 所作的具體規(guī)定。本發(fā)明中，首先將表2中所列的6至14號試驗制品外觀與國家標準進行 對比分析，由實驗觀測可知，所有試件無明顯裂縫，無缺棱掉角現(xiàn)象，也未見平面彎曲、表面 疏松、層裂現(xiàn)象，表面未見油污。試塊尺寸偏差和外觀均能滿足優(yōu)等品的要求。蒸壓加氣混凝土砌塊的力學性能是一個非常重要的指標，是建筑材料極為重要的 性質(zhì)。蒸壓加氣混凝土砌塊的物理力學性能包括干密度、抗壓強度、干燥收縮、抗凍性和導 熱系數(shù)等。國家標準《蒸壓加氣混凝土砌塊》(GB11968-2006)中，對加氣混凝土砌塊的干密 度、抗壓強度、干燥收縮、抗凍性和導熱系數(shù)等也作了具體規(guī)定。輕質(zhì)節(jié)能砌塊的力學性能 指標主要包括干密度、立方體抗壓強度、抗凍性能、干燥收縮系數(shù)和導熱系數(shù)五個指標，其 中干密度、立方體抗壓強度、抗凍性能是最主要物理力學指標，因此本發(fā)明以這三個指標作 為主要的考核指標來分析原料配比對加氣混凝土砌塊的物理力學性能的影響，從而確定原 料最佳配比。然后再利用五個指標對最佳配比制作的試件進行檢測，以檢驗試件是否滿足 《蒸壓加氣混凝土砌塊》(GB11968-2006)的各項物理力學指標要求。根據(jù)實驗方案，在鋁粉、水量、養(yǎng)護條件相同的情況下，得到表2中所列不同原料 配比的實驗試件，每個試驗號選取外觀尺寸偏差合格試件9塊作抗壓強度測試，取平均值 作為計算值?？箟簭姸群透擅芏冉Y(jié)果見表3。試驗所做成品的力學性能檢測與《蒸壓輕質(zhì) 磚砌塊》(GB11968-2006)合格品對比評價情況見表4。由于《蒸壓加氣混凝土砌塊》(GB11968-2006)是從干密度和抗壓強度兩個方面 結(jié)合起來判斷砌塊的等級強度，基于此本發(fā)明以抗壓強度與干密度比值作為主要的計算依 據(jù)。表3干密度和抗壓強度正交試驗結(jié)果表 表4試驗結(jié)果與《蒸壓輕質(zhì)磚砌塊》(GB11968-2006)合格品對比表 由表3可知，14號試驗號(未添加干化污泥)所得成品抗壓強度最高，達到了 8. OMpa ；10號試驗號(干化污泥含量為5. 5% )所得成品抗壓強度達到6. 2Mpa ；8號試驗號 (干化污泥含量為12. 5% )以及9號試驗號(干化污泥含量為8. 5% )所得成品抗壓強度 較低，只有1. 8Mpa和3. 4Mpa，未達到5. OMpa的要求，因此為不合格試件。同樣，根據(jù)實驗方案，在鋁粉、水量、養(yǎng)護條件相同的情況下，得到表2中所列不同 原料配比的實驗試件，每個試驗號選取外觀尺寸偏差合格試件9塊作抗凍性能測試，取平 均值作為計算值。凍后抗壓強度結(jié)果見表5。試驗所做成品的力學性能檢測與《蒸壓輕質(zhì) 磚砌塊》(GB11968-2006)合格品對比評價情況也見表4。表5抗凍性能正交試驗結(jié)果表 由表3和表5可知，以及通過抗壓和抗凍性能試驗結(jié)果分析得出干化污泥含量 越高試件的物理力學性能越差。其中14號試件的力學性能最好，但是該配方的未添加污 泥。6號試件的干化污泥含量為3. 5%，其抗壓強度為6. 8Mpa, 10號試件的干化污泥含量為 5. 5%，其抗壓強度為6. 2Mpa。10號試件抗壓強度比6號試件的抗壓強度低0. 6Mpa，但是干化污泥利用量高2. 0%，因此10號試件為最優(yōu)試驗方案。在10號基礎(chǔ)上將干化污泥的含量 降低0. 5%，增加石灰摻量，得到優(yōu)化配方，即表6中所列質(zhì)量配比。試驗所做成品的力學性 能檢測與《蒸壓輕質(zhì)磚砌塊》(GB11968-2006)合格品對比評價情況也見表4，其中，15號試 驗號為最佳配比所得試件。表6最佳配比 根據(jù)表6得到的最佳配方，即在干化污泥、水泥、生石灰、粉煤灰、鋁粉和石膏等原 料相同的情況下，分析不同水量所得到制品的力學性能。所制試件的有關(guān)指標均滿足《蒸壓 輕質(zhì)磚砌塊》(GB11968-2006)合格品的密度及強度要求，制品密度隨水料比的變化規(guī)律見 圖1，試件抗壓強度隨水料比的變化規(guī)律見圖2，試件凍后抗壓強度隨水料比的變化規(guī)律見 圖3。從圖1至圖3可知，隨著水料比的增加，試件的干密度、抗壓強度和凍后抗壓強度 均逐漸減小。從圖4可知，水料比在0. 4 0. 55之間時，隨著水料比的增加試件的抗壓強 度和干密度比值先減小后增加，根據(jù)趨勢線預測當水料比為0. 492，抗壓強度和干密度比值 達到最小值，可作為最佳水料比的選擇依據(jù)。本發(fā)明通過兩種水平的干化污泥顆粒大小(細度)的試驗對砌塊力學性能的影 響。將干化污泥顆粒分兩個水平，I水平是，干化污泥細度< 0.63mm，II水平是，干化污泥 細度< 1. 26mm ；將粉碎后的污泥分別通過0. 63mm、1. 26mm圓孔篩分別進行篩分。在最佳配 比的基礎(chǔ)上，保證水料比、養(yǎng)護條件、蒸壓養(yǎng)護條件等因素相同的情況下，做了兩批試件并 進行對比分析，試驗結(jié)果見表7。表7不同顆粒大小的污泥對砌塊力學性能的影響
試驗號(樣品編號)2223顆粒級別III 通過表7對比可知，在最佳配比的條件下，干化污泥顆粒大小對所做試件的干密 度影響較小，污泥顆粒大小對污泥力學性能影響較大(干化污泥顆粒越小試件的抗壓強度 及抗凍性能越好)。此外觀察試件抗壓斷裂面發(fā)現(xiàn)干化污泥顆粒為I水平的試件斷裂面 上未見明顯污泥顆粒，且斷裂面的形狀比較規(guī)則；干化污泥顆粒為II水平的試件斷裂面上 可見細小的干化污泥顆粒，斷裂面主要是從干化污泥顆粒與其它材料的結(jié)合處開裂。分析其原因可能是大顆粒的干化污泥在混合物中被料漿所包裹，污泥與料漿中的水泥總接觸 面積較小，水泥水化產(chǎn)物與粉煤灰的二次水化反應(yīng)受阻，另外干化污泥顆粒與周圍的粉煤 灰及石灰接觸不均勻，導致粉煤灰與石灰反應(yīng)的產(chǎn)物與干化污泥顆粒表面結(jié)合力較小，故 試件在較低的壓力下就會破壞；而粒徑較小的干化污泥能均勻的分散到漿料中，且基本上 是以粉末狀分散料漿中，與石灰、粉煤灰及水泥漿的總接觸面積較大，水泥能充分水化及石 灰與粉煤灰反應(yīng)完全，所以試件能承受較大的壓力。本發(fā)明對比了兩種加料順序?qū)υ嚰锢砹W性能的影響。順序一干化污泥_粉 煤灰-水-水泥_石膏-生石灰_鋁粉；順序二 干化污泥-水-生石灰_粉煤灰_水泥_石 膏-鋁粉。用順序一做成的坯體，早期強度較低，坯體結(jié)構(gòu)基本上不能成型，即使能成型坯 體較軟，切割出現(xiàn)粘連，且出現(xiàn)大的裂紋，甚至坍塌，主要是因為干化污泥直接與水泥接觸， 干污泥中的有機質(zhì)抑制了水泥的水化、硬化速度，從而導致試件早期強度較低，同時在蒸壓 過程中出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。而在順序二的試驗中，生石灰與干化污泥先混合，生石灰與水反應(yīng)產(chǎn) 生堿度，破壞干化污泥的結(jié)構(gòu)，同時放出大量的熱量，能夠提高水泥的水化、硬化速度，從而 提高試件的早期強度，形成穩(wěn)定的坯體。攪拌強度直接影響各原料混合的均勻性，最終影響輕質(zhì)磚制品的質(zhì)量。當生石灰 和水泥在加入料漿中攪拌時，會因大量吸水而結(jié)團影響原料的充分混合，因此必須加大攪 拌強度。本發(fā)明在前面得到最佳配方的基礎(chǔ)上，用確定的攪拌工藝試驗方案，對不同的攪拌 強度和攪拌時間對試件性能的影響做了試驗，從而得到最佳攪拌工藝，在實驗中快速攪拌 采用1400r/min，慢速攪拌采用700r/min。攪拌強度和攪拌時間對試件質(zhì)量的影響結(jié)果見 表80表8不同攪拌強度制品的對比 從表8對比看出快速攪拌的混合方式制作的試件抗壓強度要高于慢速攪拌的混 合方式，主要原因是在慢速攪拌混合時干化污泥、石灰、粉煤灰、水泥等原料攪拌不均勻，容 易結(jié)團，試件成型后粉煤灰與石灰反應(yīng)不完全，且粉煤灰與水泥的水化產(chǎn)物之間的二次水 化反應(yīng)也不充分，因此很容易從結(jié)團處開裂，從而導致試件的抗壓強度較低；快速攪拌的混合方式有效改善了干化污泥與其他材料的混合狀態(tài)，干化污泥與其他材料混合均勻。此外從表8也可看出攪拌時間對試件的物理力學性能也有影響，當攪拌速度為 1400r/min、攪拌時間為4min的試件抗壓強度比攪拌速度為1400r/min、攪拌時間為3min的
試件抗壓強度要高。半成品(未蒸壓養(yǎng)護前的試件)的質(zhì)量直接關(guān)系著成品的質(zhì)量，而養(yǎng)護條件是影 響半成品質(zhì)量的最主要因素。本發(fā)明在前面得到最佳配方的基礎(chǔ)上，利用確定的發(fā)泡養(yǎng)護 工藝試驗方案，對坯體在室溫和恒溫養(yǎng)護箱兩種養(yǎng)護條件下進行了試驗，從而得到最佳發(fā) 泡養(yǎng)護工藝。表觀現(xiàn)象對比結(jié)果見表9，物理力學性能對比結(jié)果見表10。表9不同養(yǎng)護方式的半成品質(zhì)量對比分析 表10不同養(yǎng)護方式的試件強度對比表 從表9和表10可知，當發(fā)泡養(yǎng)護條件為20°C、濕度為80%時，試件發(fā)泡不明顯， 體積膨脹率小，30號試件抗壓強度大(達到12. 5Mpa)，但試件的密度也較大，已不能滿足 《蒸壓輕質(zhì)磚砌塊》(GB11968-2006)合格品的密度要求；當發(fā)泡養(yǎng)護條件為40°C、濕度為 95%時，31號試件發(fā)泡明顯，體積膨脹率較大，強度也較高；當發(fā)泡養(yǎng)護條件為60°C、濕度 為95%時，32號試件發(fā)泡明顯，體積膨脹率大，密度比較小，但強度偏低。由此可見第2種 養(yǎng)護方式得到試件的物理力學性能最好，因此試件的最佳養(yǎng)護溫度為40°C，濕度為95%左 右o
溫度、壓力是料漿充分反應(yīng)的前提條件。本發(fā)明在前面得到最佳配方的基礎(chǔ)上，利 用確定的蒸壓養(yǎng)護工藝試驗方案，對坯體在不同反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和升降壓方式下進行 了試驗，從而得到最佳蒸壓養(yǎng)護條件。試驗結(jié)果見表11。表11不同蒸壓溫度的成品質(zhì)量對比分析 從表11可知，在0. 9MPa、l. OMPaU. IMPa直接升壓降壓方式蒸壓養(yǎng)護試件均未得 到合格試件，這說明升壓降壓對試件的性能有直接影響。階梯升降壓養(yǎng)護方式采取的步驟 是在升壓過程中0. 2MPa、0. 4MPa、0. 6MPa各保持lh，達到設(shè)定壓強后保持8h ；降壓時在 0. 4MPa靜停0. 5h，能得到物理力學性能較好的試件。通過資料分析和試驗發(fā)現(xiàn)蒸壓時間與抗壓強度也有直接關(guān)系，其關(guān)系見圖5。從圖5可以看出，隨著蒸壓時間的延長，制品抗壓強度增大，在蒸壓時間小于7h 時，抗壓強度隨蒸壓時間的增加變化較顯著，在蒸壓時間在7 9h情況下，抗壓強度隨時 間的延長增加的比較緩慢，曲線基本上水平。主要原因是，蒸壓時間較短時，石灰和粉煤灰 的反應(yīng)不完全，只在坯體表層生產(chǎn)水化產(chǎn)物，而坯體內(nèi)部還沒來得及反應(yīng)，因此制品強度較 低。相反，當時間延長后，制品有充足的時間發(fā)生反應(yīng)，坯體整體形成密實的水化產(chǎn)物，因而 制品的強度較高。在所述干化、蒸壓養(yǎng)護步驟中，將干化、蒸壓養(yǎng)護降壓過程的氣體分別經(jīng)管道輸送 到顆粒活性炭或硅藻土溶液的處理器中，合理處理尾氣，確保排放達標。因此，本發(fā)明通過以上的實施例，得到本發(fā)明要求保護的技術(shù)方案。
權(quán)利要求
一種污泥蒸壓加氣混凝土砌塊的制備工藝方法，是將污水處理廠排放剩余含水率≤85％的濃縮污泥經(jīng)脫水、干化磨碎后，投加到其它原料中，制備污泥輕質(zhì)磚，其特征在于包括如下步驟(1)污泥脫水干化、磨碎步驟，將污泥、生石灰、氯化鐵溶液、高錳酸鉀混合均勻，進入干燥機干化，然后經(jīng)過球磨機粉碎，篩分機篩分，得到備用干化污泥；(2)混合攪拌步驟，將包括干化污泥、水以及物理化學性能符合制磚要求的石灰、粉煤灰、水泥、石膏、鋁粉的原料攪拌混合，其投加順序是干化污泥-水-生石灰-粉煤灰-水泥-石膏-鋁粉；質(zhì)量百分比分別是0.0％～8.0％干化污泥，5.0％～10.0％水泥，62.5％～67.5％粉煤灰，17.5％～23％生石灰，1.5％～2.5％石膏；鋁粉為以上物料干重的0.1％；水料比為0.4～0.55；干化污泥細度≤0.63mm；攪拌速度為1400r/min，攪拌時間為3min或4min；(3)發(fā)泡養(yǎng)護步驟，將第(1)步所得的混合物入模，入模溫度控制在40℃左右，裝料量控制在模具的三分之二高度處；將模放入恒溫養(yǎng)護箱發(fā)泡養(yǎng)護，恒溫養(yǎng)護箱養(yǎng)護條件為溫度40℃或60℃，濕度95％左右，養(yǎng)護時間為4小時；(4)蒸壓養(yǎng)護步驟，將第(2)步發(fā)泡養(yǎng)護后所得的坯體放入蒸壓釜，采用階梯升降壓養(yǎng)護方式，最高壓力水平是1.0MPa或1.1Mpa，溫度為179℃～183℃，階梯升降壓養(yǎng)護方式采取的步驟是在升壓過程中0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa各保持1h，達到設(shè)定壓強后保持8h，降壓時在0.4MPa靜停0.5h；(5)自然堆放步驟，將出釜的產(chǎn)品在室外堆放2天以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥蒸壓加氣混凝土砌塊的制備工藝方法，其特征在于 步驟(1)中所述原料質(zhì)量百分比分別是89. 68%污泥、10%生石灰、`0.2%氯化鐵溶液、 0. 12%高錳酸鉀，均勻混合物好氧消化8小時，干燥機干化溫度120°C 160°C，0. 63mm篩分 機；步驟(2)中所述原料質(zhì)量百分比優(yōu)選為5%干化污泥，7. 5水泥％，62. 5%粉煤灰，23% 生石灰，2%石膏；水料比為0. 492 ；攪拌速度為1400r/min、攪拌時間為4min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的污泥蒸壓加氣混凝土砌塊的制備工藝方法，其特征在 于步驟(3)中所述將模放入恒溫養(yǎng)護箱發(fā)泡養(yǎng)護，恒溫養(yǎng)護箱養(yǎng)護條件為溫度40°C，濕度 95%左右，養(yǎng)護時間為4小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污泥蒸壓加氣混凝土砌塊的制備工藝方法，其特征在于在 所述干化、蒸壓養(yǎng)護步驟中，將干化、蒸壓養(yǎng)護降壓過程中的氣體分別經(jīng)管道輸送到顆?；?性炭或硅藻土溶液的處理器中，進行廢氣處理。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污泥蒸壓加氣混凝土砌塊的制備工藝方法。本發(fā)明主要包括如下步驟(1)將包括備用干化污泥、水以及物理化學性能符合制磚要求的石灰、粉煤灰、水泥、石膏、鋁粉的原料按一定的比例及順序快速攪拌混合；(2)將第(1)步所得的混合物入模，并放入40℃或60℃的恒溫養(yǎng)護箱發(fā)泡養(yǎng)護4小時；(3)將第(2)步發(fā)泡養(yǎng)護后所得的坯體放入蒸壓釜，采用階梯升降壓養(yǎng)護方式養(yǎng)護8小時以上；(4)將出釜的產(chǎn)品在室外堆放2天以上。本發(fā)明能使城市污泥達到無害化、資源化處置，節(jié)約粘土資源，節(jié)約制磚成本，具有顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。
文檔編號C04B28/14GK101850574SQ20101018486
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者任伯幟, 侯寶林, 張良科, 王西峰, 鄧仁建, 陳文文 申請人:湖南科技大學