污泥制轻质陶粒研究现状及应用前景

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陶粒，作为一种建筑用轻骨料,以其轻体、保温、环保等特性受到了人们的极大重视。当前我国陶粒主要以粘土陶粒为主,而粘土原料的来源绝大部分取自于耕地,不符合可持续发展战略。

因此以污水厂的污泥为主要原料,加以一定量的辅料、外加剂,经过脱碳和烧胀制成具有一定强度的轻质陶粒,可以大量的消耗脱水污泥,不但处理成本大大低于焚烧法,而且可以避免污泥二次污染,尤其符合我国固废处理的无害化、减量化和资源化原则将有广阔的发展前景。

1 轻质陶粒概述

轻质陶粒是陶粒中的一个品种,我国行业标准《超轻陶粒和陶砂》JC487-92将它定义为“堆积密度不大于500kg/m3 的陶粒”。按其堆积密度分为200,300,400和500等4级。按其最大粒径分为10mm和20mm两类。按其质量指标分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)[2]。

轻质陶粒采用优质黏土、页岩或粉煤灰为主要原料,通过回转窑高温焙烧,经膨化而成,是一种优良的混凝土轻骨料,由于其内部呈蜂窝状结构,因而具有轻质、高强、导热系数低、吸水率小等特点。

以它为原料制成的轻骨料混凝土空心砌块、梁、板等已成为我国发展新型墙体材料、代替实心黏土砖的主导产品。其中“轻骨料混凝土空心砌块”已列入科技部、财务部、国家税务总局2000年9月15日发布的《中国高新技术产品目录》中。

1.2污泥制陶粒国内外研究现状

近期,国外已有不少关于将污泥制成轻质建筑材料的报道。在日本,以燃烧过的污泥粉为主要原料,与污泥干粉或者粉煤等可燃性粉末,按需要的发热量调配成混合料,加水造粒,在链式烧结机上烧成轻骨料。轻骨料的烧结温度为1000～1100℃,烧结时间为25～30min。轻骨料的筒压强度为3～4Mpa,吸水率为16%～18%。在美国,回收或再利用染料污泥,将其转变成制陶粒的制陶成分,代替了原有的土地填埋的处理方法,取得了一定经济效益,并同时解决了污泥处置问题。

20世纪90年代以来,我国学者也进行了大量污泥制轻质陶粒的研究,并取得了一定的成果。以污泥为主要原料,掺以粘土和少量固体燃料研制生产出污泥陶粒,使污泥变废为宝,有利于改善环境污染,具有较好的社会效益和经济效益效益。

2 前景展望

以轻质陶粒代替砾石制成的超轻陶粒混凝土小型空心砌块和隔墙板是性能优良的新型墙体材料,在建筑行业中有广泛的应用。根据测算,陶粒混凝土应用于高层建筑,可以减轻建筑物自重30%,减轻劳动强度20%,降低造价10%。

以污水厂污泥制成轻质陶粒,变废为宝,将大大减轻日益严峻的污泥处理问题。在处理过程中,大量病原菌被高温杀死,且重金属固结在陶粒中,消除了污泥农用过程中,重金属从农产品进入食物链,最终进入人体,并在人体内富集的问题,避免了二次污染的产生,真正体现了固体废物处理的无害化、减量化、资源化原则,环境效益显著。