污泥陶粒工業(yè)化生產(chǎn)研究

沈桃　顧玉萍　劉瀟灑

摘要：污泥陶粒的堆積密度和筒壓強(qiáng)度隨著污泥百分比的增加而降低，隨著燒成溫度增加而增加。燒成溫度對陶粒的筒壓強(qiáng)度影響顯著，燒成溫度達(dá)到或者超過陶粒的熔融釉化狀態(tài)時，溫度越高陶粒表面玻化越充分。污泥的比例和陶粒燒成溫度是燒制優(yōu)質(zhì)陶粒的關(guān)鍵。隨著污泥百分比增大，陶粒孔隙率減小，平均孔徑增大，連通孔隙率增大，比表面積減小，污泥百分比對陶粒孔隙變化影響顯著。

關(guān)鍵詞：污泥；陶粒；燒成工藝

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

1陶粒試生產(chǎn)及改進(jìn)分析

污泥陶粒配合比以污泥20%、膨潤土16%、黃土64%；陶粒生產(chǎn)工藝為首先將原材料和水加入成球機(jī)中成球，將料球輸入預(yù)熱設(shè)備預(yù)熱至300℃，然后將料球轉(zhuǎn)入燒成設(shè)備，在1150℃下陶粒燒成，露天堆放冷卻。但是，實(shí)驗(yàn)室研究與工廠實(shí)際條件存在一定差異，工廠生產(chǎn)用原材料含水率差異較大，工廠用黃土和膨潤土含水率可以忽略，但污泥含水率可達(dá)80%，按照原料配比綜合含水率不能高于20%來計(jì)算，算得污泥百分比為6.25%。

設(shè)計(jì)出試生產(chǎn)方案，如表1-1所示。

由圖1-1可知，綜合含水率在30%～40%之間陶粒成球性較好，陶粒筒壓強(qiáng)度4.5MPa～6MPa。按表1-1中第5組的方案制備的陶粒堆積密度在670Kg/m3～900Kg/m3之間，按照國家標(biāo)準(zhǔn)屬于700級～900級之間。

由測試結(jié)果可知，此陶粒強(qiáng)度較高，但堆積密度較大，雖符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，但不滿足市場需求。須針對性的降低陶粒的堆積密度。經(jīng)查，生產(chǎn)中陶粒從預(yù)熱溫度升溫到燒成溫度過程時間較長，使得在未到燒成溫度時，料球內(nèi)有機(jī)物消耗殆盡，從而導(dǎo)致陶粒堆積密度偏大。

為了減少陶粒燒成前有機(jī)物的消耗，可將預(yù)熱好的陶粒迅速移到燒成設(shè)備中，快速升溫，使有機(jī)物盡可能的為孔隙形成做貢獻(xiàn)，使陶粒具有良好的燒脹性，從而具備較低的堆積密度。

由圖1-2可知，圖1-2生產(chǎn)前實(shí)驗(yàn)室燒制陶粒選取表1-2中2、3、7和8組作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，圖1-2中第2組左邊黑色是燒制后陶粒剖開的孔隙分布、上面的五個褐色陶粒是燒制好的良好陶粒形狀，下面三個黑色的料球?yàn)榇瓿汕蚝蠼?jīng)過預(yù)熱的陶粒；圖1-2中第3組五個燒制成球的陶粒，下面三個料球是搓成球干燥后的陶粒料球。

由圖1-2可知，干燥后陶粒與預(yù)熱后陶粒對比，干燥后陶粒略大于預(yù)熱后的陶粒，這是因?yàn)楦稍锖蟮奶樟?nèi)部仍有部分水分，預(yù)熱后陶粒沒有多余水分，且陶粒預(yù)熱后的有機(jī)物部分燃燒以致陶粒料球顏色變黑；干燥后陶粒或者預(yù)熱后陶粒與燒制后的陶粒對比，燒制后的陶粒比干燥后陶粒或者預(yù)熱后陶粒大很多，說明陶粒的膨脹性能較好且陶粒的強(qiáng)度較大。

高溫?zé)坪蟮奶樟?nèi)部孔隙分布相對均勻，孔隙小而多，主要由于隨著燒制溫度的增加，陶粒料球表面產(chǎn)生的液相增多，陶粒料球表面粘度適合，內(nèi)部有機(jī)物在高溫下分解產(chǎn)生氣體，從而從陶粒料球的表面不斷的逸出，形成陶粒內(nèi)部中空多孔的結(jié)構(gòu)，從而使得陶粒的堆積密度減少。

另外，高溫情況下，陶粒表面產(chǎn)生的液相滲入陶粒的孔隙內(nèi)部，減少了孔隙的大小，陶粒的內(nèi)部開始致密化，從而使得陶粒的顆粒密度增加。當(dāng)陶粒的燒制溫度超過一定的燒制溫度保持時間時，陶粒料球內(nèi)部就會形成致密的小孔結(jié)構(gòu)，同時，這些小孔會相互串通，進(jìn)而形成大的孔隙，也會導(dǎo)致陶粒的顆粒密度減小。

2 工業(yè)化生產(chǎn)和產(chǎn)品品質(zhì)研究

2.1 主要生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程

工業(yè)化生產(chǎn)公司為鎮(zhèn)江句容江蘇建華陶粒有限公司，主要的生產(chǎn)設(shè)備和流程如圖2-1所示，陶粒的生產(chǎn)流程：原料堆放 原料配料輸出 預(yù)熱 料球輸送 陶粒燒結(jié) 分離陶粒粒徑 陶粒出口 陶粒堆放。

陶粒的生產(chǎn)設(shè)備主要分為：配比稱量設(shè)備、輸送原料配比設(shè)備、預(yù)熱設(shè)備、料球輸送

設(shè)備、陶粒燒成設(shè)備、分離陶粒粒徑設(shè)備和陶粒集料出口設(shè)備等。

2.2 陶粒產(chǎn)品品質(zhì)研究

按照《輕集料及其試驗(yàn)方法》（GB/T 17431.2-2010），主要檢測了生產(chǎn)陶粒的顆粒級配、堆積密度、表觀密度、孔隙率、筒壓強(qiáng)度、吸水率、軟化系數(shù)、粒型系數(shù)、含泥量及泥塊含量、煮沸質(zhì)量損失、燒失量、硫化物、硫酸鹽含量和有機(jī)物含量，結(jié)果如表2-1所示。

3 結(jié)語

本文研究了陶粒的中試，包括生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程、遇到的問題和解決辦法，研究了陶粒產(chǎn)品外觀形貌、孔隙結(jié)構(gòu)和陶粒品質(zhì)。根據(jù)陶粒孔隙結(jié)構(gòu)研究，質(zhì)輕高強(qiáng)陶粒的內(nèi)部孔隙應(yīng)是孔隙小而多，這樣能夠達(dá)到陶粒密度和強(qiáng)度的要求。

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