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文章编号:1007-046X(2015)01-0012-02
粉煤灰
粉灰和下水道污泥在轻质隔热砖中的利用
Utilization of Fly Ash and Sewage Sludge in Lightweight Thermal Insulating Brick
陈冀渝
(四川省建材科学研究院,四川成都710065)
摘要:利用下水道污泥和粉煤灰为基材料,在污泥焚熀灰和粉煤灰的混合料中加入粘结剂,拌料、成坯、入窑烧结
成型生产出轻质隔热建筑砖。该技术的开发成功为下水道污泥的利用开辟了一条有效途径。
关键词:下水道污泥;焚灰;粉渫灰;轻质隔热砖;烧结
中图分类号:YU522.1+9文献标志码:A
0前言
污泥和粉煤灰制轻质隔热砖的新工艺。工艺的技术要点
如下:在污泥焚烧灰(下称焚烧灰)和粉煤灰的混合料
随着城市建设的发展,下水道污泥排放量日益増大,中加入粘结剂,拌料、成坯、人窑烧结;烧结时窑内空
为保护环境,其处理利用已成为ー项重要的开发课题。气流速控制在0-3.62cm/min范围内。
用污泥制砖的研发国外起步较早;近些年,国内也开始
制砖的基料为焚烧灰和粉煤灰。焚烧灰是由来源于
积极致力于用污泥制砖的应用研究。据了解,目前在下下水道设施排放的污泥焚烧而成。其主要化学组成为
水道污泥有效利用方面取得了诸多可喜的成果。如利用Si0235%~50%、AI20310%~25%、Fe-、O35%~10%、Ca0
污泥焚烧灰来生产水泥、建筑砖瓦、建筑陶瓷等。有关10%-15%和P05%~12%。粉煤灰为火力发电厂排放的
技术文献曾报道了一种用下水道污泥焚烧灰与粉煤灰为副产物,包括来源于收尘器的微细飞灰和炉底渣。由于
基材料,掺入二氧化硅和碳化硅发泡剂配料生产轻质砖炉底渣呈块状,使用时需粉碎分级处理。粉煤灰的主要
的工艺。然而生产表明,由此制成的砖大于水的相对体化学组成为SiO255%-65%、AIO30%-40%和Fe:0,、
积质量,而且由于使用碳化硅作发泡剂,成本高。因此,Ca0、TO2等不纯物均在1%以下。焚烧灰与粉煤灰质
为进一步减轻建筑物的负荷和降低原料费用,有必要开量配比为40%~70%:30%-60%(最好35%~40%)。若
发不用碳化硅生产比重更轻的建筑砖的工艺。对此一种配比不保持在该范围内,砖相对体积质量则超过0.80
用污泥制轻质隔热砖的新工艺在国外应用而生,现推荐g/em,达不到所需轻质的要求。制砖中为便于焚烧灰与
给国内有关技术同仁,以供借鉴。
粉煤灰组成的坯料成形和砖需使用烧结后不易残留在砖
中的粘结剂。例如聚乙烯醇、木质素、纸浆废液、羧甲
1生产工艺
基纤维素和苯乙烯丁二烯胶乳等,其中以使用聚乙烯醇
为最佳。粘结剂以5%~10%水溶液方式摻人为好。因此
开发该新工艺的日的在于在污泥和粉煤灰中不使用在焚烧灰与粉煤灰的混合料中的理想掺量为
发泡剂,提供相对体积质量显著降至1.00gecm以下的轻0.25%-0.50%(按质量计)。坯料的成形压力为5-~20
质隔热砖。因此技术人员围绕这一课题进行了反复试验MPa,最好5~l5MPa。<5MPa,坯料难以固化;>20
和研究,发现烧结时窑内空气流速对轻质砖的相对体积MPa,粉煤灰颗粒易溃散,烧结时坯体不产生气泡,无
质量有显著影响,其相对体积质量随窑内环境变化而改法形成多孔质,从而收不到降低比重的效果。烧结温度
变,从而寻求到满足上述要求的技术途径,开发出利用在该工艺中是主要参数之一,因为与煷结时气泡的形成
2
COALASH 1/2015
相关。烧结温度为1050~1200℃,最好1150-1200℃。
表2中所示的密闭状态为关闭窑内外所有开口,不
烧结表明,烧结温度低于1050℃,焚烧灰不完全嫆融,密闭状态为窑内处于与大气压相同的压力。试验中除粉
进入粉煤灰形成的气泡间隙而不能包覆气泡;>1200℃,煤灰配合量为35%、窑内压力为173KPa、空气流速变为
焚烧灰与粉煤灰混熔,粉煤灰形成的气泡破裂,不能制0cm/min外,其余与试验1条件相同,烧制轻质试砖(试
成相对体积质量轻的多孔质砖。正如上述,窑内空气流验4)。表3列出试验1~4和对比试验1~4试砖的表观密度、
速对生产所需的多孔轻质隔热砖起着十分重要的作用,体积密度、表观气孔率和吸水率。表3中表明,随窑内
因此应控制在0~3.62cm/min范围内,最好在0.72空气流速降低,砖的表观相对体积质量变轻,空气流速
em/min以下。由于空气流速越小,轻质砖相对体积质量接近0em/min时,其表观密度小于0.80g/em2;即使空气
越轻,空气流速接近0 cm/min为好;反之,>3.62流速为0cm/min,但烧结温度高于1200℃,其表观密度
cm/min,烧制的砖其相对体积质量>0.80g/em2。这是由也会超过0.0g/em2。另将试验1试砖加工成直径1cm、
于空气流速小,窑内供氧不充分,氧处于不足状态,焚厚2m的试块,用激光快速测定法测定其比热和热扩散
烧灰中残留碳在低温下不充分燃烧,而在高温下燃烧,残系数,结果为比热0.953x10WkgK、热扩散系数为
留碳膨胀,由此形成轻质砖中的气泡;空气流速大,窑5.542x10-m/s。根据该试验结果,求出的导热系数为
内供氧充分,焚烧灰中的残留碳在低温便充分燃烧,残0.3327W/mK,为普通烧结砖导热系数0.69W/mK的
留碳难以膨胀,也就难以在砖中形成气泡。
50%以下,显示出极佳的隔热效果。
表3试砖测定结果
2生产试验
试验表观密度体积密度表观气孔率吸水率
编号
Ig
g
/%
试验选用平均粒径为50μm、相对体积质量为0.64
试验
的粉煤灰、通过75um筛孔,最大粒径为751m、相对
试验2
0.72
体积质量为2.5的焚烧灰和聚乙烯醇粘结剂。试验中先在
试验3
0.710
焚烧灰中掺入40%的粉煤灰混合,然后添加适量的水搅
试验4
0.75
3.
4.3
拌,再添加适量的粘结剂拌和、注模,于10MPa压力下
对比试验10.83
2.4
加压成坯,自然干燥,送入带有断面积为13.8cm2的窑
对比试验20.93
4.2
4.7
心管的密内,在所定温度下烧结1h,制成试验1和对比
对比试验
0.74
19.9
试验1~4的轻质试砖。烧结温度和窑内空气流速的变化
对比试验40.84
12.0
见表1。窑内空气流速由气泵供人窑内空气,改变压力来
调节。试验中还通过改变窑内状态来调节空气流速(见
表2),烧制轻质试砖(试验2和3)。
结论
表1试砖烧结条件
试验
烧结温度窑内压力窑内空气流速
下水道污泥焚烧灰、粉煤灰和粘结剂组成的坯料烧
编号
Pa
'cm.min l
结时,滌低窑内空气流速,可使焚烧灰中残留碳燃烧不
试验1
20
160
0~0.36
充分,在高温下变为CO、CO2而膨胀,因此不需加发泡剂,
对比试验1
1200
4.35
便能制成表观比重低于0.80的轻质砖。由于它多孔,导
对比试验2
1200
热系数极低,隔热效果极其良好。由此