粘土陶粒价格_粘土陶粒属于什么材料

一、概述

污泥是城市水处理过程中产生的副产物, 具有含水率高、 强度低的特点, 且往往含有病原菌、 重金属和有毒有害难降解有机物等有害成分, 若未经妥善处理处置, 极易造成二次污染。传统的污泥处置多采用污泥填埋、 土地利用、 污泥堆肥、 污泥焚烧和海洋倾倒等方式, 这些方式均存在一定的弊端, 其中海洋倾倒已被严令禁止, 污泥填埋占用大量土地资源, 污泥焚烧尾气处理控制难等。因此, 研究新型的污泥处理处置技术, 实现污泥资源化利用受到越来越多的关注。陶粒具有强度高、 密度低、 隔声降噪、 导热难、 抗收缩性、 表面粗糙多孔、 比表面积大等优 点, 在建筑材料、 水处理、 吸声材料、 园艺基质等方面的应用前景广阔。陶粒按制备原料不同可分为黏土陶粒、 页岩陶粒和粉煤灰陶粒等, 其中黏土和页岩属不可再生资源, 国家已出台相关政策禁止开采或限制开。污泥的化学组成与陶粒制备原料相近, 因而研究人员考虑利用脱水污泥替代黏土、 页岩等不可再生资源生产陶粒。相比工业污泥, 给水污泥和生活污水污泥的产量大、 成分相对简单, 成为国内外污泥资源化制备陶粒的重点研究对象。陶粒按制备工艺可分为烧胀陶粒、 烧结陶粒和免烧陶粒, 烧胀陶粒密度小, 内部孔隙丰富, 应用领域广, 因而研究关注较多结合污泥的特性与成分分析。

二、污泥制备陶粒可行性分析

Riley的研究表明, 制备烧胀陶粒必须满足2 个基本条件:

①原料中含有足够多的发气成分(如伊利石、 赤铁矿、 黄铁矿、 白云石等);

②在高温条件下产生足够多的玻璃相, 从而包裹产生的气体。烧制陶粒的原料主要组分一般为 SiO2、 Al2O3、Fe2O3、 CaO、 MgO、 K2O 和 Na2O 等, 其中 SiO2 和Al2O3 在高温条件下生成莫来石等矿物成分, 是陶粒强度的主要来源, 碱性氧化物 Fe2O3、 RO(CaO、MgO)、 R2O(K2O、 Na2O)等为助融成分。

根据Riley的研究, 当原料的化学组成位于三相图中的烧胀区时, 可作为烧制陶粒的原料, 生产烧胀陶粒的合适范围为 SiO2 48% ~ 65%, Al2O3 14% ~20%, Fe2O3、 RO、 R2O 等熔剂之和 13% ~ 26%,且 m(SiO2+Al2O3)/m(Fe2O3+RO+R2O)为 3.5 ~ 10。污泥与黏土、 页岩等主要成分相似, 主要为 SiO2 和 Al2O3, 具备资源化制备轻质陶粒的可能。给水厂污泥中由于添加过多铝类絮凝剂导致SiO2 含量相对偏低, Al2O3 成分偏高, 会引起陶粒强度下降, 同时烧结温度升高, 造成陶粒产品质量下降和能源浪费。污水厂污泥同样存在 SiO2 含量偏低的问题, 此外其烧失量相当大(LOI ＞ 40%),在煅烧过程中收缩明显, 无高温液相出现, 通常不具备直接烧制陶粒的条件。因此, 研究人员采取添加含硅、 铝等辅助材料复配原料的方式资源化利用污泥烧制陶粒。常用添加材料如粉煤灰、 蒙脱土等的主要化学成分, 经过掺加硅、 铝类辅助材料后基本能满足烧制陶粒的原料需求, 污泥作为辅助掺料起到促进陶粒膨胀的作用。

三、污泥制备陶粒技术研究发展历程

我国利用污泥烧制陶粒的研究大致可分为两大阶段:

一是从 20 世纪初到“十一五”前期, 由高等院校、 研究所等主导的基础理论研究, 涵盖了污 泥烧制陶粒的膨胀机理、 原料配比、 焙烧机制、 产品性能检测、 重金属固化性能等, 基本形成了污泥烧制陶粒的基础理论体系;

二是以国家“863”计划项目“污水污泥页岩轻质陶粒生产关键技术研究与应用示范研究”等为代表的生产技术研究, 此阶段主要针对污泥陶粒制备中的预处理技术、 除臭技术、 原料配比技术、 烧成技术以及烟气尾气处理技术等核心工艺与装备进行了系统研究和生产示范。

经过多年的研究与实践, 现已基本形成了污泥资源化制备轻质陶粒的基础理论体系, 并建成了一定数量的污泥陶粒示范生产线。总体来看, 污泥资源化制备陶粒仍有许多问题有待研究: 在基础理论层面, 如基于提高污泥掺量的污泥预处理技术、 污泥及辅料中各组分配比对陶粒性能的影响机制、 基于不同功能需求的陶粒焙烧工艺、 助熔剂与陶粒膨胀之间的关联、 污泥重金属固化机理等有待深入研究; 在实际生产层面, 如原料预处理及均化、精细化自动化配料、 烟气处理和生产节能等关键技术及其配套生产装备的开发, 从而加强对生产过程的技术控制。

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