本發(fā)明涉及陶粒，具體涉及一種污泥輕質(zhì)通孔陶粒。

背景技術(shù)：

培育或種植各種苗木、花草和蔬菜時(shí)使用的土壤，大多是采用就地附近的泥土，再添加一些草木灰或泥炭土攪拌在一起的，這些土壤的含水率在12～20％，還含有大量的有害病菌。

采用這些土壤培育或種植各種苗木、花草和蔬菜時(shí)，很難控制后期補(bǔ)水的水量，補(bǔ)水后的土壤含水率超過(guò)30％以上，土壤中的水分含量比較高，土壤將會(huì)呈半流泥糊狀或泥漿狀，如果土壤沒(méi)有能夠及時(shí)得到補(bǔ)水，土壤又將會(huì)出現(xiàn)板結(jié)硬塊狀，都將會(huì)直接影響到植物的正常生長(zhǎng)。

隨著綠化工程質(zhì)量要求的不斷提高，也常采用粉煤灰陶粒、粘土陶粒、頁(yè)巖陶粒和花卉陶粒等材料為無(wú)土栽培基質(zhì)。

粉煤灰陶粒、粘土陶粒和頁(yè)巖陶粒是一種人造輕集料，采用優(yōu)質(zhì)黏土、頁(yè)巖或粉煤灰為主要原料，通過(guò)回轉(zhuǎn)窯高溫焙燒，經(jīng)膨化而成，由于其內(nèi)部呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，因而具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸水率小等特點(diǎn)，（詳見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GBT17431.1-2010 輕集料及其試驗(yàn)方法）。

由于人造輕集料經(jīng)過(guò)高溫焙燒后，其表面形成一層釉質(zhì)，雖然人造輕集料內(nèi)部呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)的微孔，但是，內(nèi)部蜂窩狀結(jié)構(gòu)的微孔是一種閉口孔，蜂窩狀結(jié)構(gòu)的微孔不僅彼此之間不連通，而且與外界相隔絕，吸水率較低，人造輕集料內(nèi)部幾乎不含有水分，將人造輕集料放進(jìn)水體中，只能漂浮于水的表面，因此，人造輕集料只能撒在土壤的表層，做為一種裝飾，并不能直接用于種植各種苗木、花卉和蔬菜等植物。

中國(guó)專(zhuān)利授權(quán)公告號(hào)：CN 102503539 B，授權(quán)公告日：2013年04月17日，名稱(chēng)為“圓球形凹凸棒花卉陶?！?，公開(kāi)了“一種圓球形凹凸棒花卉陶粒，圓球形凹凸棒花卉陶粒由高粘凹凸棒石粘土粉、凹凸棒石粘土尾礦粉、紅色膨潤(rùn)土粉、污泥、硅藻土尾礦粉和稻殼粉組成。將圓球形凹凸棒花卉陶粒的配料經(jīng)過(guò)混合、造粒、焙燒、冷卻和篩分包裝為圓球形凹凸棒花卉陶?！薄?/p>

圓球形陶粒制備工藝：在造粒過(guò)程中，先將粉狀配料加工成一種小于0.5毫米的小球，然后將配制好的霧狀水溶液，噴灑在運(yùn)轉(zhuǎn)中的造粒機(jī)內(nèi)的小球表面，再將粉狀配料灑落在濕潤(rùn)的小球的表面，經(jīng)過(guò)多次重復(fù)的噴灑霧狀水溶液和將粉狀配料灑落在濕潤(rùn)的小球的表面，經(jīng)過(guò)一層又一層的包裹，小球的體積不斷增大，最終完成造粒的全過(guò)程，制備成一種強(qiáng)度比較高的圓球形陶粒。

經(jīng)過(guò)焙燒后的圓球形陶粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密，雖然圓球形陶粒強(qiáng)度比較高，但是造成了有效比表面積小，比重和堆積密度都比較大，從而降低了圓球形陶粒的吸附能力和吸水率。

圓球形凹凸棒花卉陶粒是一種圓球形陶粒，在焙燒過(guò)程中，圓球形凹凸棒花卉陶粒內(nèi)部很難能完全燒透，直接影響到圓球形凹凸棒花卉陶粒的內(nèi)在質(zhì)量。

經(jīng)多次抽樣測(cè)試：市場(chǎng)上銷(xiāo)售的人造輕集料平均堆積密度≥800kg/m3,平均吸水率≤18％，普通土壤平均堆積密度≥1020kg/m3，平均吸水率≤26％，圓球形凹凸棒花卉陶粒平均堆積密度≥850kg/m3,平均吸水率≤50％。

相比之下，這幾種陶粒的堆積密度都比較大，吸水率比較小，用戶(hù)希望能發(fā)明一種堆積密度≤800kg/m3，吸水率≥65％的輕質(zhì)陶粒，以適用于配制無(wú)土栽培基質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)土。

污泥是污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的一種容易腐敗發(fā)臭的膏狀物，它富集了污水中的污染物，含有大量氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及有機(jī)物、病毒微生物、寄生蟲(chóng)卵、重金屬等有毒有害物質(zhì)，城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥含水率≥80％，不宜直接生產(chǎn)再利用的產(chǎn)品。調(diào)查顯示，目前我國(guó)有80%的污泥并未得到有效處理，甚至有很大一部分被直接丟棄在農(nóng)田、河流等公共環(huán)境中，變成新的污染源，將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中不足之處，提供一種污泥輕質(zhì)通孔陶粒。

污泥輕質(zhì)通孔陶粒由污泥、高粘凹凸棒石粘土、生石灰、活性白土、粉狀凹凸棒發(fā)泡劑、空心微珠、輕質(zhì)氧化鎂、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石和硫酸亞鐵組成。

污泥輕質(zhì)通孔陶粒的生產(chǎn)方法：將污泥輕質(zhì)通孔陶粒的配料進(jìn)行攪拌混合、擠壓造粒、烘干、焙燒、保溫、篩分后密封包裝為污泥輕質(zhì)通孔陶粒。

污泥是污水處理過(guò)程所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì)，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無(wú)機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。污泥的主要特性是含水率高，有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭，并且顆粒較細(xì)，比重較小，呈膠狀液態(tài)。目前大量未穩(wěn)定處理的污泥已成為污水處理廠的沉重負(fù)擔(dān)，如何將產(chǎn)量巨大、成分復(fù)雜的污泥進(jìn)行妥善安全地處理，使其無(wú)害化、減量化、資源化，已成為深受關(guān)注的重大課題，本發(fā)明選用污泥的含水率≤85％。

高粘凹凸棒石粘土是以凹凸棒石粘土為原料，經(jīng)破碎、浸泡、添加、輥壓、干燥、粉碎等工藝制得的一種天然產(chǎn)品，具有較高粘度的優(yōu)良粘結(jié)劑，主要用于精細(xì)化工、建材、石油化工、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等行業(yè)，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和功效，本發(fā)明選用高粘凹凸棒石粘土的動(dòng)力粘度≥2200 mPa·s，產(chǎn)品質(zhì)量需要符合JC/T 2266-2014 凹凸棒石粘土制品的標(biāo)準(zhǔn)；本發(fā)明選用高粘凹凸棒石粘土的粒度≤0.074毫米。

石灰又稱(chēng)生石灰，石灰可以殺滅污泥中傳染病菌，并防腐與抑制臭氣的產(chǎn)生，在常溫下，石灰能與玻璃態(tài)的活性氧化硅或活性氧化鋁反應(yīng)，生成有水硬性的產(chǎn)物，產(chǎn)生膠結(jié)，本發(fā)明生石灰的粒度≤0.074毫米。

活性白土是采用凹凸棒石粘土或膨潤(rùn)土為主要原料，經(jīng)無(wú)機(jī)酸化處理，再經(jīng)水漂洗、干燥制成的吸附劑，外觀為乳白色粉末，無(wú)臭，無(wú)味，無(wú)毒，吸附性能很強(qiáng)，能吸附有色物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)，本發(fā)明選用活性白土的粒度≤0.074毫米。

粉狀凹凸棒發(fā)泡劑具有發(fā)泡能力強(qiáng)、發(fā)泡倍數(shù)高、單位體積產(chǎn)泡量大、泡沫外膜韌性好不易破碎，泡沫穩(wěn)定性好、可長(zhǎng)時(shí)間不消泡、泡沫細(xì)膩、在介質(zhì)內(nèi)生成的孔洞大小均勻、泌水量低和使用介質(zhì)的相容性好等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明選用粉狀凹凸棒發(fā)泡劑的粒度≤0.074毫米。

空心微珠外觀為灰白色，是一種松散、流動(dòng)性好的粉體材料，空心微珠比重小、表面光滑、強(qiáng)度大、易分散，本發(fā)明選用空心微珠的粒度≤0.149毫米。

輕質(zhì)氧化鎂為白色輕質(zhì)疏松無(wú)定型粉末，無(wú)臭無(wú)味，無(wú)毒。暴露在空氣中極易吸收水分和二氧化碳，屬于氣硬性的膠結(jié)材料，本發(fā)明選用輕質(zhì)氧化鎂的粒度≤0.074毫米。

珍珠巖經(jīng)膨脹而成為一種輕質(zhì)、多功能新型材料，具有表觀密度輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，本發(fā)明選用膨脹珍珠巖的粒度≤0.25毫米。

蛭石經(jīng)過(guò)高溫焙燒后，其體積能迅速膨脹數(shù)倍至數(shù)十倍，體積膨脹后的蛭石叫膨脹蛭石，是世界上最輕的礦物之一，本發(fā)明膨脹蛭石的粒度≤0.149毫米。

無(wú)水硫酸亞鐵是白色粉末，含結(jié)晶水的硫酸亞鐵是淺綠色晶體，10%水溶液的硫酸亞鐵對(duì)石蕊呈酸性，pH值約為3.7，在本發(fā)明中，硫酸亞鐵用于調(diào)整凹凸棒輕質(zhì)通孔陶粒的pH值。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

1、污泥輕質(zhì)通孔陶粒的配料按重量百分比由下列組分組成：污泥20～80％、高粘凹凸棒石粘土5～25％、生石灰2～20％、活性白土2～20％、粉狀凹凸棒發(fā)泡劑2～15％、、空心微珠1～10％、輕質(zhì)氧化鎂1～5％、膨脹珍珠巖0.5～5％、膨脹蛭石0.5～5％和硫酸亞鐵0～5％。

2、污泥輕質(zhì)通孔陶粒的生產(chǎn)方法：⑴將污泥輕質(zhì)通孔陶粒的配料輸入已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的攪拌混合機(jī)中，攪拌混合為污泥輕質(zhì)通孔陶粒的混合物；⑵將污泥輕質(zhì)通孔陶粒的混合物輸送到擠壓造粒機(jī)中，擠壓造粒為不同形狀的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品；⑶將污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品，輸送到回轉(zhuǎn)式烘干爐中進(jìn)行烘干，烘干溫度控制在150～250℃，烘干時(shí)間控制在1～4小時(shí)；⑷將烘干后的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品輸送到回轉(zhuǎn)式焙燒爐中焙燒，燃燒室的溫度控制在900～950℃，焙燒時(shí)間控制在1～3小時(shí)；⑸將焙燒后的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品，輸入不銹鋼圓筒庫(kù)中保溫，保溫時(shí)間控制在8～24小時(shí)；⑹將保溫冷卻后的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品輸送到振動(dòng)篩中進(jìn)行篩分，篩分后密封包裝為污泥輕質(zhì)通孔陶粒成品；⑺擠壓造粒為不同形狀的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品，是指根據(jù)設(shè)計(jì)需要，分別擠壓造粒為圓球形、圓柱形、梅花形的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品。

污泥輕質(zhì)通孔陶粒在焙燒過(guò)程中，污泥內(nèi)的有機(jī)殘片燃燒后提高了燃燒氣流的熱量，不但能節(jié)省能源，有利于污泥輕質(zhì)通孔陶粒的內(nèi)部能完全燒透，還能增加鉀、鈣、磷、鎂和微量元素等營(yíng)養(yǎng)成分，提高污泥輕質(zhì)通孔陶粒內(nèi)部的孔隙率，以確保污泥輕質(zhì)通孔陶粒的質(zhì)量。

高粘凹凸棒石粘土具有獨(dú)特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質(zhì)和較高的吸附能力，并具有一定的可塑性及粘結(jié)力，高粘凹凸棒石粘土的動(dòng)力粘度≥2200 mPa·s，附著力好，有利于原料之間的粘結(jié)，增加污泥輕質(zhì)通孔陶粒的強(qiáng)度和吸附能力。

粉狀凹凸棒發(fā)泡劑是采用由本發(fā)明人于2013年05月26日申請(qǐng)的“粉狀凹凸棒發(fā)泡劑”，中國(guó)專(zhuān)利授權(quán)公告號(hào)為：CN 103265213B，授權(quán)公告日：2014年09月24日。

粉狀凹凸棒發(fā)泡劑在攪拌混合為污泥輕質(zhì)通孔陶粒混合物時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生一定量的氣泡，有利于增加污泥輕質(zhì)通孔陶粒表面和內(nèi)部的孔隙率。

生石灰、活性白土和硫酸亞鐵不但可以殺滅污泥中傳染病菌，并防腐與抑制臭氣的產(chǎn)生，吸附有機(jī)物質(zhì)，還能調(diào)節(jié)污泥輕質(zhì)通孔陶粒的pH值，增加污泥輕質(zhì)通孔陶粒的強(qiáng)度。

空心微珠、輕質(zhì)氧化鎂、膨脹珍珠巖和膨脹蛭石能降低污泥輕質(zhì)通孔陶粒的堆積密度，增加污泥輕質(zhì)通孔陶粒內(nèi)部的孔隙率。

擠壓造粒后的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品含水率大于30％，直接輸送到回轉(zhuǎn)式焙燒爐中高溫焙燒，在高溫焙燒過(guò)程中，陶粒半成品的表面先開(kāi)始燒結(jié)固化，而內(nèi)部的水蒸汽很難快速蒸發(fā)出來(lái)，陶粒半成品將會(huì)產(chǎn)生爆裂，而且也不能將陶粒半成品內(nèi)部燒透。

本發(fā)明先將污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品輸送到回轉(zhuǎn)式烘干爐中緩慢進(jìn)行烘干，烘干溫度控制在150～250℃，再將烘干后的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品輸送到回轉(zhuǎn)式焙燒爐中焙燒，燃燒室的溫度控制在900～950℃，可以確保在焙燒過(guò)程中將陶粒燒透，不會(huì)產(chǎn)生爆裂。

焙燒后的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品內(nèi)在溫度仍然高達(dá)700℃以上，將焙燒后的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品輸入不銹鋼圓筒庫(kù)中保溫，可以利用自身的余熱，繼續(xù)對(duì)污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品均勻加熱，不但能確保將污泥輕質(zhì)通孔陶粒內(nèi)部完全燒透，還能起到均勻散布熱量的作用，提高污泥輕質(zhì)通孔陶粒的內(nèi)在質(zhì)量。

污泥輕質(zhì)通孔陶粒表面和內(nèi)部有大量的微孔，是一種開(kāi)口孔，開(kāi)口孔不僅彼此貫通還與外界相通，污泥輕質(zhì)通孔陶粒中心的大孔是一種通孔，有利于在焙燒過(guò)程中，能夠?qū)⑻樟?nèi)部完全燒透，并能增加陶粒的有效比表面積、強(qiáng)度和降低堆積密度。

污泥輕質(zhì)通孔陶粒的外觀形狀設(shè)計(jì)為圓球形、圓柱形、梅花形等多種形狀，有利于增加污泥輕質(zhì)通孔陶粒相互之間的空隙率和降低污泥輕質(zhì)通孔陶粒的堆積密度。

污泥輕質(zhì)通孔陶粒表面和內(nèi)部有大量相互連通的微孔，放進(jìn)水中將會(huì)迅速沉入水底，在吸入大量水分的同時(shí)，將污泥輕質(zhì)通孔陶粒內(nèi)部微孔中的空氣置換出來(lái)。

雖然污泥輕質(zhì)通孔陶粒的吸水率較高，即使吸水率≥80％時(shí)，污泥輕質(zhì)通孔陶粒表面只是一種濕潤(rùn)的狀態(tài)，并沒(méi)有明顯的水滲漏出來(lái)，將污泥輕質(zhì)通孔陶粒堆積在一起，相互之間形成眾多的空隙，透氣性能好，污泥輕質(zhì)通孔陶粒在干燥狀態(tài)下沒(méi)有粉塵，長(zhǎng)年浸泡在水中也不會(huì)產(chǎn)生崩解。

污泥輕質(zhì)通孔陶粒具有比表面積大、堆積密度小、吸水率高、透氣性能優(yōu)越、外觀造型美觀無(wú)異味、沒(méi)有有害病菌、輕質(zhì)強(qiáng)度好、微孔和大孔為一體的特點(diǎn)。

為了確保植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，將水、液態(tài)的有機(jī)肥或無(wú)機(jī)肥噴灑在污泥輕質(zhì)通孔陶粒中，也可以將污泥輕質(zhì)通孔陶粒浸泡在水、有機(jī)肥或無(wú)機(jī)肥的溶液中，污泥輕質(zhì)通孔陶粒吸收儲(chǔ)存一定量的水或液態(tài)肥后取出，用于培育或種植各種苗木、花草和蔬菜時(shí)，植物的根部將會(huì)從污泥輕質(zhì)通孔陶粒里吸收水或液態(tài)肥的營(yíng)養(yǎng)成分，確保植物生長(zhǎng)發(fā)育好，成活率高和壽命更長(zhǎng)，并能大大減少補(bǔ)水的次數(shù)。

污泥輕質(zhì)通孔陶粒適用于配制無(wú)土栽培基質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)土。

附圖說(shuō)明

圖1是圓球形污泥輕質(zhì)通孔陶粒示意圖，圖2是圓球形污泥輕質(zhì)通孔陶粒A-A剖面圖；圖3是圓柱形污泥輕質(zhì)通孔陶粒示意圖，圖4是圓柱形污泥輕質(zhì)通孔陶粒B-B剖面圖；圖5是梅花形污泥輕質(zhì)通孔陶粒示意圖，圖6是梅花形污泥輕質(zhì)通孔陶粒C-C剖面圖。

如圖所示：1是圓球形污泥輕質(zhì)通孔陶粒的通孔，2是圓柱形污泥輕質(zhì)通孔陶粒的通孔，3是梅花形污泥輕質(zhì)通孔陶粒的通孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

1、污泥輕質(zhì)通孔陶粒的配料按重量百分比由下列組分組成：污泥70％、高粘凹凸棒石粘土10％、生石灰6％、活性白土5％、粉狀凹凸棒發(fā)泡劑4％、、空心微珠2％、膨脹珍珠巖1％、膨脹蛭石0.5％、輕質(zhì)氧化鎂1.5％和硫酸亞鐵0％。

2、污泥輕質(zhì)通孔陶粒的生產(chǎn)方法：⑴將污泥輕質(zhì)通孔陶粒的配料輸入已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的攪拌混合機(jī)中，攪拌混合為污泥輕質(zhì)通孔陶粒的混合物；⑵將污泥輕質(zhì)通孔陶粒的混合物輸送到擠壓造粒機(jī)中，擠壓造粒為不同形狀的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品；⑶將污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品，輸送到回轉(zhuǎn)式烘干爐中進(jìn)行烘干，烘干溫度控制在200～220℃，烘干時(shí)間控制在2小時(shí)；⑷將烘干后的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品輸送到回轉(zhuǎn)式焙燒爐中焙燒，燃燒室的溫度控制在940～950℃，焙燒時(shí)間控制在1小時(shí)；⑸將焙燒后的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品，輸入不銹鋼圓筒庫(kù)中保溫，保溫時(shí)間控制在16小時(shí)；⑹將保溫冷卻后的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品輸送到振動(dòng)篩中進(jìn)行篩分，篩分后密封包裝為污泥輕質(zhì)通孔陶粒成品；⑺擠壓造粒為不同形狀的污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品，是指根據(jù)設(shè)計(jì)需要，擠壓造粒為圓柱形污泥輕質(zhì)通孔陶粒半成品。

圓柱形污泥輕質(zhì)通孔陶粒平均堆積密度為720kg/m3，吸水率為82％。