工业污泥做掺配烧制墙体材料的研究

摘要

本文以电子企业副产污泥为主要研究对象，试图通过将其作为组分原料与粘土配合后制备烧结墙材，达到既可有效资源化利用污泥又能通过高温反应固化污泥中所含重金属物质，避免潜在的二次污染目的。
　　 对取自深圳地区的七种污泥试样进行了相应的理化研究。发现污泥化学组成中SiO2含量与粘土相比普遍较低。但不同污泥成分中却相应表现出某种成分诸如Al2O3、 Fe2O3、 CaO或P2O5的含量特别突出的现象，同时各污泥均含有一定量的重金属元素。此外污泥的烧失量均较大，在12％到69.3％之间，且实验证明烧失量超过30％的污泥作为配料，均会损害砖体的内部结构，使烧结墙材的力学强度难以达到国家标准的指标要求。
　　 坯体的成型需水量随污泥的配比增加而上升。当污泥掺量低于10％，其适宜成型含水率约为20％;掺量为10％和15％后，其成型需水上升至22％;污泥达17.5％及20％时，其合适的成型含水率上升到24％。坯体干燥时，将其含水率降至临界含水率10％以下，在后续焙烧时坯体才不易开裂，合理的干燥制度为75℃干燥8h。
　　 采用正交实验方法对烧失量较低的5、6、7号三种污泥配料试样进行煅烧制度与砖体强度之间的影响研究，结果表明:烧结温度对砖体强度的影响最显著，其次为污泥掺量，保温时间的影响相对最小。抗压强度随烧成温度出现先上升后下降的趋势。温度为850℃时，砖体烧成不充分，结构不密实，而温度达到1050℃则因砖体质量损失大且液相过多导致砖体曲翘变形，都会使砖体强度相应降低，烧成温度为950℃时砖体强度最高。污泥的最大适宜掺量因品种而不同，其中5号污泥深超白为17.5％，6号污泥富泰华为12.5％，7号污泥肯发为15％。相应的优化煅烧制度为烧结温度950℃，保温1h。
　　 通过对烧成试样的性能检测，其吸水率、收缩量、石灰爆裂及烧失量等指标均在国标要求范围内，抗冻性随吸水率的上升而明显变劣。对配入污泥的烧结砖样进行重金属浸出检测，相应重金属离子含量远低于国标限值，表明该方法利用污泥能对环保起到积极的作用。
　　 工业生产试验表明，污泥配比达到20％，烧结砖试样的抗压强度均超过10MPa，最高达到18MPa。再次进行重金属浸出毒性检验，浸出液中重金属元素浓度值也远低于国标限值。利用电子污泥作为烧结砖原料，既可以节约粘土资源，又能有效消耗污泥的积存量，改善环境。保守估算年产3000万块标准砖，污泥掺量20％，可消耗污泥约2万吨。产品利润和政府补贴之和，企业收入可达200万元，环保效益与经济效益十分显著。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外污泥处理技术的发展

1．2．1 传统处理方法及其局限性分析

1．2．2 污泥资源化及其处理技术的发展趋势

1．3 电子工业污泥用于烧结墙体材料的可行性分析

1．4 课题研究的目的和意义

1．5 主要研究内容、目标和技术路线

1．5．1 主要研究内容和目标

1．5．2 研究方法与技术路线

第2章 主要试验原材料及其试验方法

2．1 主要试验原材料及其评述

2．2 实验方法及测试仪器

第3章 污泥烧结墙材的优化制备研究

3．1 影响污泥烧结墙材形成过程的因素分析

3．1．1 影响成型质量的因素分析

3．1．2 影响干燥效果的因素分析

3．1．3 影响烧成过程的因素分析

3．2 电子污泥参配下基础工艺参数的探索

3．2．1 污泥烧结砖实验室制备工艺流程设计

3．2．2 原料的预处理

3．2．3 实验室制备主要工艺参数的探索

3．2．4 污泥种类的筛选试验

3．3 不同污泥掺配下对砖体烧成与性能的影响

3．3．1 污泥掺配对砖体烧失量的影响

3．3．2 不同污泥对砖体抗压强度的影响分析

3．3．3 不同污泥掺入对砖体收缩量的影响

3．3．4 不同污泥掺入对产品石灰爆裂性能的影响

3．3．5 不同污泥掺入对吸水率的影响

3．3．6 不同污泥掺入对产品抗冻性的影响

3．4 不同污泥掺入对坯体烧结产物的影响

3．5 烧结砖体对重金属固化作用的研究

3．5．1 重金属的危害

3．5．2 重金属浸出毒性检测的标准与步骤

3．5．3 污泥掺入对浸出毒性结果的影响

3．6 本章小结

第4章 污泥砖工业生产试验结果及效益分析

4．1 中试企业概况

4．2 生产工艺过程简述

4．3 中试产品性能分析

4．4 项目的社会效益和经济效益分析

4．4．1 项目产生的经济效益估算

4．4．2 项目的社会效益分析

第5章 主要研究结论

致谢

参考文献