一种利用石英砂尾矿和污泥制作的陶粒及其制备方法[0001]【技术领域】。[0002] 陶粒是一种新型的建材，它具有质量轻，保温效果好等特性。当前我国使用的陶粒主要是由粘土作为主要原料烧制而成，粘土主要来源于地表土层，若大量的使用粘土烧制而成陶粒作为建材，会破坏大量的耕地，不利于可持续发展。自国家颁布禁止使用实心粘土砖块开始，页岩便逐渐成为烧制陶泥的主要材料。页岩是一种沉积岩，成分复杂，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但页岩仍旧是属于一次性土地资源物资，长久使用会造成资源枯竭。[0003]另一方面，目前世界各国每年采出各种金属矿、非金属矿等高达100亿吨以上，排出的尾矿量为50亿吨。而我国 的尾矿综合利用率只有7%。尾矿不仅占用大量土地，还通过挥发及扬尘危害大气，造成严重的环境污染；甚至个别超期超量服役的尾矿库对周边人民的生命财产安全造成严重危胁，开发利用尾矿资源必须要引起高度重视。其中，在石英砂生产过程中，经选矿、提纯、加工后产生的石英砂尾矿含有一定量的重金属。重金属污染主要来源于这些重金属对神经、血液、消化、心脑血管、泌尿等多个系统造成损害，严重影响体内新陈代谢，引起炎症、糜烂甚至癌症等多种疾病，严重时可致死。和各种尾矿一样，受重金属污染城乡流域内的河道底泥中也含有重金属，而我国目前处理河道底泥与污泥的方式主要有卫生填埋，土地利用，焚烧和污泥干燥等。但是这几类处理方法也存在诸多的问题，例如若对这些工业污泥进行一般性的填埋，在梅雨季节，污泥或尾矿中的重金属会随着雨水进入土壤、地下水或河流，造成大面积的土地及地下水的污染。而露天堆放，恶臭也会对环境造成污染。因此，现有的工业污泥的处理成为了当今治理环境的一大头痛问题。[0004]通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明相关的主要有以下几个: 1、专利号为CN201310459419.9，名称为“一种利用城市污水厂污泥和废玻璃制备陶粒的方法”的发明专利，该专利公开了一种利用城市污水厂污泥和废玻璃制备陶粒的方法，属固体废物处理处置及资源化【技术领域】。该方法对含水率75~85%的脱水污泥破碎，将废弃玻璃破碎球磨至200目，然后按照一定的比例混合加入；并添加1%~5%的发泡剂；经搅拌后挤压造粒，经传送机传送至陶粒回转窑烧制。[0005]2、专利号为CN201310589084.2，名称为“一种利用污泥制作陶粒的方法”的发明专利，该专利公开了一种利用污泥制作陶粒的方法，其特征在于，包括:选择原料并混合所述原料，所述原料由污泥、工程弃土和煤灰组成；利用至少两条并行的陶粒烧制生产线将混合均匀的所述原料加工成陶粒；其中，所述原料中的所述污泥的含水率为80%，而所述工程弃土的含水率为8.5%~9.5%，且所述污泥、所述工程弃土和所述煤灰按照10:1:3的比例进行混合；或者所述原料中的所述污泥的含水率低于60%，而所述工程弃土的含水率为8.5%~9.5%，且所述污泥、所述工程弃土和所述煤灰按照2:1:3的比例进行混合。[0006]3、专利号为CN201210288216.3，名称为“一种用于制造陶粒的组合物及陶粒制造方法”的发明专利，该专利公开了一种用于制造陶粒的组合物及陶粒制造方法，其是以20%~50%黄河泥沙、10%~25%污泥、10%~20%页岩和10%~40%粘土为原料，经混合原材料的获取及处理，生料球的制备、筛选及圆化和陶粒烧制过程而成。
[0007]4、专利号为CN201310589084.2，名称为“利用污泥制作陶粒的方法”的发明专利，该专利公开了一种利用污泥制作陶粒的方法，包括:选择原料并混合所述原料，所述原料由污泥、工程弃土和煤灰组成；利用至少两条并行的陶粒烧制生产线将混合均匀的所述原料加工成陶粒；其中，所述原料中的所述污泥的含水率为80%，而所述工程弃土的含水率为
8.5%~9.5%，且所述污泥、所述工程弃土和所述煤灰按照10:1:3的比例进行混合；或者所述原料中的所述污泥的含水率低于60%，而所述工程弃土的含水率为8.5%~9.5%，且所述污泥、所述工程弃土和所述煤灰按照2:1:3的比例进行混合。
[0008]5、专利号为CN201210111026.4，名称为“利用工业污泥焙烧陶粒的方法”的发明专利，该专利公开了一种利用工业污泥焙烧陶粒的方法，其中污泥与粉煤灰的质量比控制在30-60:40-70为宜，粘接剂的含水率为5%，其工艺流程是，将工业污泥和粉煤灰、粘接剂以及外掺剂计量后送入搅拌机搅拌，然后利用对辊机造粒，最后用滚圆筛滚圆后烧结，获得陶粒成品。以工业污泥为主料，添加适量的粘结剂、粉煤灰和外掺剂等干性物料冲兑的情况下可有效地降低工业污泥中的含水率，使其满足对辊式造粒的要求，并使得造粒后的生料球具有一定强度，满足在产业化生产线上输送和在烧结机内进行焙烧的要求。
[0009]上述这些专利虽说都涉及到了一些利用工业污泥或废玻璃制备陶粒的方法，但缺乏一种将工业污泥、石英砂尾矿和河底污泥结合起来处理的方法，因此对如何综合处理工业污泥、石英砂尾矿粉和含重金属的河道底泥，仍有待进一步加以改进。


[0010]本发明的目的就是根据目前缺少一种综合处理污泥、石英砂尾矿粉和含重金属的河道底泥的不足，提供一种综合处理污泥、石英砂尾矿粉和含重金属的河道底泥的方法及其制品；该综合处理污泥、石英砂尾矿粉和含重金属的河道底泥的方法及其制品不仅可以有效处理污泥、石英砂尾矿粉和含重金属的河道底泥，还可以提供一种制作建筑陶粒的方法及广品。
[0011]根据上述发明目的，本发明所提出的技术方案是:一种利用石英砂尾矿和污泥制作的陶粒，陶粒的原料由石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂组成；石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂的重量份数配比如下:
污泥20-30份
石英砂尾矿30-20份
河道底泥20-10份
原料助剂10-30份；
其中，所述的污泥的份量是按照干粉量计算的重量份数；所述的河道底泥的份量是按照含水量10%的河道底泥计算的重量份数；
所述的陶粒是将上述陶粒原料按照配比进行组配，再进行混合均匀调配制成球形颗粒，再将球形颗粒烧制成陶粒。[0012]进一步地，所述的污泥是指工业或生活废水处理厂所产生的污泥，在污泥中含有活性生物物质，且这些物质在烧制陶粒时会燃烧，使陶粒生存大量的气孔，形成有空洞的陶粒。
[0013]进一步地，所述的石英砂尾矿为生产石英砂后所剩的尾矿砂；且尾矿砂中直径小于0.074mm的矿砂料占比在60-70%以上。
[0014]进一步地，所述的原料助剂为含三氧化二铝的物质，用以烧制时辅助石英砂尾矿作为陶粒形成的骨架原料。
[0015]一种上述陶粒的制备方法，利用石英砂尾矿和污泥制作的陶粒，将石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂组配在一起；然后将原料混合均匀后制成球形颗粒，再将球形颗粒入炉烧制成陶粒。
[0016]进一步地，所述的将石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂组配在一起是将石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂按照下述重量份数配比组配:
污泥20-30份
石英砂尾矿30-20份
河道底泥20-10份
原料助剂10-30份；
其中，所述的污泥的份量是按照干粉量计算的重量份数；所述的河道底泥的份量是按照含水量10%的河道底泥计算的重量份数。
[0017]进一步地，所述的 污泥是指工业或生活废水处理厂所产生的污泥，在污泥中含有活性生物物质，将污泥中的颗粒状物质磨成粉状，过滤筛除大颗粒物质后，进行水分测定，按照干粉配比测算出所需的污泥量，再与其它原料进行组配。
[0018]进一步地，所述的河道底泥在组配前也需要进行研磨，并将大颗粒物质筛除；然后进行水分测定，再按照含水量10%的河道底泥的份量测算出实际所需的河道底泥份量，再与其它组份进行组配。
[0019]进一步地，所述的石英砂尾矿为生产石英砂后所剩的尾矿砂；且要求尾矿砂中直径小于0.074mm的矿砂料占比在60-70%以上。
[0020]进一步地，所述的原料助剂为含三氧化二铝的物质，用以烧制时辅助石英砂尾矿作为陶粒形成的骨架原料。
[0021]进一步地，所述的将原料混合均匀后制成球形颗粒是将各种原料组配在一起，搅拌均匀，使得混合后的原料便于成球，然后将混合均匀的料送入成球设备制成1-10_的球形颗粒。
[0022]进一步地，所述的将球形颗粒入炉烧制成陶粒是现将制成的球形颗粒进行烘干处理，脱除水分，然后再转入马沸炉中高温1100-1500摄氏度，煅烧20-40min，出料后经冷却降温即得圆球形石英砂尾矿污泥陶粒成品。
[0023]本发明的优点在于:本发明利用石英砂尾矿粉、含重金属的河道底泥、污泥和一种原料辅助剂制作圆球形石英砂尾矿污泥陶粒；将制作圆球形石英砂尾矿污泥陶粒的各种配料研磨成粉、按比例混合、造粒、烘干、焙烧、冷却和筛分包装为圆球形石英砂尾矿污泥陶粒。采用该方法治理重金属尾矿废弃物，将重金属有效地固定在陶粒中。此方法不仅工艺简单，且吃泥量大，可同时治理 大部分重金属污染物，生产成本低廉。其成品符合国家建材标准。本发明采用成品陶粒经检验符合作为路基材料、混凝土骨料、轻质砖填充料和用于水泥生产的控制指标要求:可供水泥厂、搅拌站、建筑公司、轻质砖厂等相关单位使用。

[0024]下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。
[0025]实施例一
一种利用石英砂尾矿和污泥制作的陶粒，利用石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂做原料，石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂的重量份数配比如下:
污泥(干粉量)20份
石英砂尾矿20份
河道底泥(含水量10%)10份
原料助剂10份；
其中，所述的污泥为废水处理厂排出的活性污泥或生物污泥，含水量在70%-80%，因此所实际配比的含水污泥量为90-100份；所述的河道底泥是脱水至含水量10%的河道底泥；所述的石英砂尾矿为生产石英砂后所剩的尾矿砂；且尾矿砂中直径小于0.074mm的矿砂料占比在60-70%以上； 所述的原料助剂为粉煤灰，用以烧制时辅助石英砂尾矿作为陶粒形成的骨架原料。
[0026]将上述陶粒原料按照配比进行组配，再进行混合均匀调配制成球形颗粒，再将球形颗粒烧制成陶粒。
[0027]具体制备方法是:
1、按照配比选取石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和粉煤灰；
2、将原料投入到搅拌机中进行搅拌，混合均匀后进行脱水处理，使得混合的原料总体含水量在10%-20%左右，以方便制成球形颗粒为准；
3、将混合均匀的原料投入到成球设备中，制作成1-1Omm球形颗粒；
4、将球形颗粒入炉烧制成陶粒是现将制成的球形颗粒进行烘干处理，脱除水分，然后再转入马沸炉中高温1100-1500摄氏度，煅烧20-40min，出料后经冷却降温即得圆球形石英砂尾矿污泥陶粒成品。
[0028]采用此种方法制作陶粒，可以在混料成球时不用另外加水，充分利用污泥自身所含的水来进行搅拌，不仅可以节约水源，还可以减少废水的污染。
[0029]实施例二:
一种利用石英砂尾矿和污泥制作的陶粒，利用石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂做原料，石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂的重量份数配比如下:
污泥(干粉量)30份
石英砂尾矿30份
河道底泥(含水量10%)20份
原料助剂30份；
其中，所述的污泥为废水处理厂排出的活性污泥，先对含水污泥进行脱水处理，使得污泥的含水量在10%-20%左右，以保证污泥在与其它原料混合时有充足的水分为准，所实际配比的含水污泥量为30-40份；所述的河道底泥是脱水至含水量10%的河道底泥；所述的石英砂尾矿为生产石英砂后所剩的尾矿砂；且尾矿砂中直径小于0.074mm的矿砂料占比在60-70%以上；所述的原料助剂为活性矾土，Y -Al2O3含量控制在20%-70%，以保证烧制时辅助石英砂尾矿作为陶粒形成。
[0030]将上述陶粒原料按照配比进行组配，再进行混合均匀调配制成球形颗粒，再将球形颗粒烧制成陶粒。
[0031]具体制备方法是:
1.对污泥先进行脱水处理，使得污泥的含水量在10%_20%左右，以保证污泥在与其它原料混合时有充足的水分为准；
2.按照配比选取石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和活性矾土；
3.将原料投入到搅拌机中进行搅拌，混合均匀后进行脱水处理，使得混合的原料总体含水量在10%-20%左右，以方便制成球形颗粒为准；
4.将混合均匀的原料投入到成球设备中，制作成1-1Omm球形颗粒；
5.将球形颗粒入炉烧制成陶粒是现将制成的球形颗粒进行烘干处理，脱除水分，然后再转入马沸炉中高温1100-1500摄氏度，煅烧20-40min，出料后经冷却降温即得圆球形石英砂尾矿污泥陶粒成品。
[0032]实施例三:
一种利用石英砂尾矿和污泥制作的陶粒，利用石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂做原料，石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂的重量份数配比如下:
污泥(干粉量)25份
石英砂尾矿25份
河道底泥(含水量10%)25份
原料助剂25份；
其中，所述的污泥为工业废水处理厂排出的活性污泥或生物污泥，先对含水污泥进行脱水处理，使得污泥干燥成块，再对干燥的污泥进行粉碎，使其变成粉末状；所述的河道底泥也是先脱水干燥，再进行研磨成粉；所述的石英砂尾矿为生产石英砂后所剩的尾矿砂；且对尾矿砂进行研磨，使得直径小于0.074mm的矿砂料占比在60-70%以上；所述的原料助剂为粉状普通工业氧化铝。
[0033]将上述陶粒原料按照配比进行组配，再加水进行混合均匀调配制成球形颗粒，最后将球形颗粒入炉烧制成陶粒。
[0034]具体制备方法是:
1.分别对原料进行处理:使得石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和普通工业氧化铝分别进行干燥研磨处理，使原料成为粉状，其中石英砂尾矿直径小于0.074mm的矿砂料占比在60-70% 以上；
2.将原料投入到搅拌机中进行搅拌，加水进行搅拌，混合均匀后进行使得混合的原料总体含水量在10%-20%左右，以方便制成球形颗粒为准；
3.将混合均匀的原料投入到成球设备中，制作成1-1Omm球形颗粒；
4.将球形颗粒入炉烧制成陶粒是现将制成的球形颗粒进行烘干处理，脱除水分，然后再转入马沸炉中高温1100-1500摄氏度，煅烧20-40min，出料后经冷却降温即得圆球形石英砂尾矿污泥陶粒成品。[0035]通过上述实施例可以看出，本发明涉及一种利用石英砂尾矿和污泥制作的陶粒，陶粒的原料由石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂组成；石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂的重量份数配比如下:
污泥20-30份
石英砂尾矿30-20份
河道底泥20-10份
原料助剂10-30份；
其中，所述的污泥的份量是按照干粉量计算的重量份数；所述的河道底泥的份量是按照含水量10%的河道底泥计算的重量份数；
所述的陶粒是将上述陶粒原料按照配比进行组配，再进行混合均匀调配制成球形颗粒，再将球形颗粒烧制成陶粒。
[0036]进一步地，所述的污泥是指工业或生活废水处理厂所产生的污泥，在污泥中含有活性生物物质，且这些物质在烧制陶粒时会燃烧，使陶粒生存大量的气孔，形成有空洞的陶粒。
[0037]进一步地，所述的石英砂尾矿为生产石英砂后所剩的尾矿砂；且尾矿砂中直径小于0.074mm的矿砂料占比在60-70%以上。
[0038]进一步地，所述的原料助剂为含三氧化二铝的物质，用以烧制时辅助石英砂尾矿作为陶粒形成的骨架 原料。
[0039]一种上述陶粒的制备方法，利用石英砂尾矿和污泥制作的陶粒，将石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂组配在一起；然后将原料混合均匀后制成球形颗粒，再将球形颗粒入炉烧制成陶粒。
[0040]进一步地，所述的将石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂组配在一起是将石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥和原料辅助剂按照下述重量份数配比组配:
污泥20-30份
石英砂尾矿30-20份
河道底泥20-10份
原料助剂10-30份；
其中，所述的污泥的份量是按照干粉量计算的重量份数；所述的河道底泥的份量是按照含水量10%的河道底泥计算的重量份数。
[0041]进一步地，所述的污泥是指工业废水处理站所产生的活性污泥或生物污泥，将污泥中的颗粒状物质磨成粉状，过滤筛除大颗粒物质后，进行水分测定，按照干粉配比测算出所需的污泥量，再与其它原料进行组配。
[0042]进一步地，所述的河道底泥在组配前也需要进行研磨，并将大颗粒物质筛除；然后进行水分测定，再按照含水量10%的河道底泥的份量测算出实际所需的河道底泥份量，再与其它组份进行组配。
[0043]进一步地，所述的石英砂尾矿为生产石英砂后所剩的尾矿砂；且要求尾矿砂中直径小于0.074mm的矿砂料占比在60-70%以上。
[0044]进一步地，所述的原料助剂为含三氧化二铝的物质，用以烧制时辅助石英砂尾矿作为陶粒形成的骨架原料。[0045]进一步地，所述的将原料混合均匀后制成球形颗粒是将各种原料组配在一起，搅拌均匀，使得混合后的原料便于成球，然后将混合均匀的料送入成球设备制成1-10_的球形颗粒。
[0046]进一步地，所述的将球形颗粒入炉烧制成陶粒是现将制成的球形颗粒进行烘干处理，脱除水分，然后再转入马沸炉中高温1100-1500摄氏度，煅烧20-40min，出料后经冷却降温即得圆球形石英砂尾矿污泥陶粒成品。
[0047]本发明的优点在于:本发明利用石英砂尾矿粉、含重金属的河道底泥、污泥和一种原料辅助剂制作圆球形石英砂尾矿污泥陶粒；将制作圆球形石英砂尾矿污泥陶粒的各种配料研磨成粉、按比例混合、造粒、烘干、焙烧、冷却和筛分包装为圆球形石英砂尾矿污泥陶粒；圆球形石英砂尾矿污泥陶粒成圆球形，表面为釉层，内部含有大量的细微气孔，是一种质量轻、强度高、耐火度高，导热系数低，保温性能好，耐久性和化学稳定性好的建筑陶粒。其优点在于可以有效的治理含有大部分重金属的石英砂尾矿、工业污泥等固体危险废弃物，且除毒彻底，工艺简单，成本低廉，适于大规模生产。综合利用石英砂尾矿和污泥等生产圆球形石英砂尾矿污泥陶粒亦有利于提高废弃物资源利用率，保护环境。圆球形石英砂尾矿污泥陶粒在后期烧制成陶砖后可用于制作建建筑材料。因此，该项圆球形石英砂尾矿污泥陶粒是利用工业固体废弃物为原料，实现大宗固体废弃物的减量化资源化，有利于保护环境。尤其是采用石英砂尾矿粉，石英砂尾矿粉的化学成分一般含有Si02、Ti02、A1203、Fe203、FeO、MgO, GaO, Na20、K20、H20、C02、S03等主要造岩元素；因此在烧制陶粒的过程中添加石英砂尾矿粉成分可作为陶粒的骨架成分，起到使陶粒成型的作用；此外，在烧制陶粒的过程中，污泥的燃烧可以使陶粒产生大量的气孔，适当的污泥含量可以有效减轻陶粒的质量，但过多会使陶粒变脆不利于使用。采用本发明方法可以有效治理重金属尾矿废弃物，将重金属有效地固定在陶粒中。此方法不仅工艺简单，且吃泥量大，可同时治理大部分重金属污染物，生产成本低廉。其成品符合国家建材标准。本发明采用成品陶粒经检验符合作为路基材料、混凝土骨料、轻质砖填充料和用于水泥生产的控制指标要求:可供水泥厂、搅拌站、建筑公司、轻质砖厂等相关单位使用。

申请人:王湘英