[发明专利]一种利用污泥热解残渣制备泡沫陶瓷的方法及其设备

说明书

本发明涉及一种利用污泥热解残渣制备泡沫陶瓷的方法及设备，所述方法主要由原料粉碎、预混合、湿法球磨、筛分、发泡、养护成型、脱模、烧结及冷却工序组成。本发明还提供了实施一种利用污泥热解残渣制备泡沫陶瓷的方法的设备，其工艺流程简单，自动化程度高，生产过程清洁，产品绿色环保。本发明主要优点在于利用污泥热解残渣作为生产泡沫陶瓷的主要原料，一方面极大降低了泡沫陶瓷的制备成本，另一方面，也为污泥热解产物的无害化处理与资源化安全利用提供了新的途径，具有良好的环境效益与经济效益。

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，尤其是涉及一种污泥热解残渣制备泡沫陶瓷的方法及其设备。

背景技术

随着经济的快速发展，城市污水处理厂产的生污泥量大幅增加，预计到2020年将达到6000万吨。如何实现污泥的资源化利用是目前国内外研究都关注的焦点问题。无论采用何种工艺，减量化、无害化与最终产物的资源化是污泥处理的发展趋势。近年来，污泥热解技术作为一种比较先进的污泥处理技术而备受国内外关注。该工艺能够实现污泥无害化与减量化，但是对于热解残渣的资源化利用尚处于探索阶段。虽然有部分研究都将热解残渣作为生物炭用于改良土壤，但出于对污泥热解产物中含有的重金属对土壤造成二次累积污染的担忧，使其尚未得到大规模的应用。因此，寻求污泥热解产物的多途径资源化利用，是推动新技术应用的关键环节。

泡沫陶瓷是一种造型上像泡沫状的多孔陶瓷，具有均匀分布的微孔和孔洞、孔隙率较高、体积密度小、比表面大，具有陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、化学稳定性好、强度高、再生简单、使用寿命长及良好的过滤吸附性等特点，可以在气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、保温材料、吸声减震、特种墙体材料和传感器材料等方面得到广泛的应用。

中国发明专利CN103979998B涉及一种空心泡沫陶瓷板及其制备方法，原料组成包括:膨润土、高岭土、粘土、碳化硅、无烟煤、花岗岩石材废渣、石灰石、生石膏和铁矿，制备方法步骤如下：(1)粉碎各原料并混合形成混合原料；(2)将混合原料和水在搅拌机内进行混和，制得湿料；(3)将上述湿料送入练泥机进行混练，制得泥料；(4)将泥料送入真空挤出机经模口进行成型，然后切割制得湿坯体；(5)将湿坯体干燥制得干坯体；(6)将干坯体送入烧成窑中1140℃～1180℃烧成后，制得空心泡沫陶瓷板。该方法以石材废渣为主要原料，需要进行复杂的配料，原料浆液未经发泡处理，孔隙结构差，且不涉及利用污泥热解残渣的资源化利用。

中国发明专利CN104098342B涉及一种装饰保温型泡沫陶瓷及生产工艺方法，以珍珠岩尾矿泡沫陶瓷粉料为基料形成冷颜色，以油页岩渣、页岩、凝灰岩泡沫陶瓷为造粒料形成暖颜色点状的装饰保温型泡沫陶瓷材料，该发明产品集装饰、保温于一体，花色丰富，冷暖分明；产品导热系数小，无机质防火性能好；原料来源广泛，配方简化，可大量利用工业废渣。中国发明专利申请CN106146027A公开了一种以钢渣为原料的泡沫陶瓷墙材及其制备方法，通过混合、球磨、成型，在1020℃～1250℃烧成制得，制备泡沫陶瓷墙材有闭气孔率高、吸水率低、抗压强度较高等特性，是一种性能优良的保温隔热墙材。上述专利申请主要以粘土、矿石和工业固体废弃物钢渣等为原料，烧结制备泡沫陶瓷，虽充分利用固体废弃物，变废为宝，但原料成份调控不易，制备成本较高，产品的使用范围较窄，主要适用于保温材料，性价比较低，也未提及使用污泥热解残渣作为原料。

研究发现城市生活污水处理厂污泥或工业污泥经热解后所得到的残渣中，主要由Si、Al、Fe，Ca、Na、Mg等元素的金属氧化矿物组成，而且热解残渣中还残留有5-8％的碳，是制备泡沫陶瓷的良好原料。直接将污泥热解残渣烧制泡沫陶瓷，一方面充分发挥残渣中有效组分的作用，无需复杂的配料过程，降低了泡沫陶瓷的制备成本，另一方面，通过高温烧结实现其中重金属等有害元素的固化与稳定化，为污泥热解残渣的资源化安全利用提供新途径，这对于污泥热处置领域与泡沫陶瓷领域均具有良好意义。