非烧结砖范文

非烧结砖范文（精选7篇）

非烧结砖 第1篇

伴随着我国经济的快速发展, 以牺牲环境为代价来发展经济的现象十分明显, 资源短缺和环境破坏的问题已经让我们无法回避, 节能成为解决当前环境和能源问题的关键。节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针, 也是当前一项极为紧迫的任务, 搞好节能降耗工作是贯彻落实科学发展观、转变经济增长方式和建设资源节约型社会的基本要求, 是生产生活方式的重大变革, 是经济持续健康发展的重要保证。在我国, 建筑能耗超过社会总能耗的25%[1], 这是因为我国既有建筑中超过95%是高能耗建筑[2], 我国单位建筑面积采暖能耗为相近气候条件下发达国家的3倍左右。在建筑中, 外围护结构的热损耗较大, 外围护结构中墙体又占了很大份额, 所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节, 发展新型墙体材料就要从根本上改变传统墙体材料大量占用耕地、消耗能源、污染环境的状况, 大力开发和推广应用新型墙体材料, 形成与可持续发展相适应的新型建材产业。

非承重烧结页岩保温砖以页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料, 经高温烧结而成, 其孔洞率超过45%, 用于砌筑非承重墙体。这种产品集结构、保温、防护于一体, 施工简便, 并具有良好的经济性, 同时强度高、质量轻、吸水率低、线膨胀系数低、粘结性能强、抗裂性强、墙面不易开裂及脱落、放射性发挥性指标优于国家规定标准, 保温透气、绿色环保、宜居性好, 是现代城市建设的首选材料[3]。

烧结页岩保温砖墙体一般采用全眠砌筑 (见图1) 和一眠一斗砌筑 (见图2) 两种砌筑方式。全眠砌筑即在砌筑填充墙时, 将宽度与墙体尺寸相适合的墙体材料统一水平放置的砌筑方法。眠、斗结合砌筑就是每眠砌两匹烧结页岩保温砖加贴一斗砌烧结页岩保温砖, 从而实现交错砌筑的砌筑方法。

本文采用FLUENT软件对两种砌筑形式的墙体进行模型分析, 探求不同砌筑形式对墙体热工性能的影响, 以求提高建筑的保温性能。

1 计算模型及物理参数

利用GAMBIT软件分别建立两种砌筑方式的保温砖墙体模型, 如图3~4, 模型中页岩保温砖孔洞填充酚醛树脂泡沫塑料, 且眠、斗砌筑两斗砖之间夹酚醛树脂泡沫板。表1~2为页岩保温砖和酚醛树脂泡沫塑料的物理参数。

2 模拟计算与边界条件

将模型导入FLUENT软件进行传导热模拟, 分析哪种砌筑方式有利于墙体的保温节能。图3~4为两种砌筑墙体的网格模型, 其中一侧墙面模拟室内墙面, 设为固壁边界, 作为高温热源且温度设定为293K, 相对另一侧墙面模拟接触室外空间的墙面, 边界条件设定为压力出口边界条件, 设定温度为253K, 其中压力为1 013 25 Pa, 墙体上下面为绝热壁面, 填充物与保温砖之间的交界面以及墙体与外界大气的交界面采用耦合传热壁面[4,5,6]。

3 结果与分析

利用FLUENT软件进行迭代计算, 分析不同砌筑方式对墙体热工性能的影响, 以墙体中心线温度作为分析对象, 如图5。图中长直线即为墙体中心线, 分析这条直线上的温度分布, 如图6。

由图6可以看到眠、斗砌筑墙体中心线温度分布比全眠砌筑墙体变化大, 这说明两块斗砖之间填充的酚醛树脂保温板对于墙体保温性能起到了关键作用。X轴负方向 (-0.103处) 代表高温热源一侧墙面, 两种砌筑墙体的热源温度相同, 且均为293K, X轴正方向 (0.103处) 代表接触外界环境一侧墙面, 在此处眠、斗砌筑墙体温度低于全眠砌筑墙体温度, 温度相差4K, 保温效果明显, 说明眠、斗砌筑墙体的保温性能更好, 进一步说明了夹在两斗砖之间的酚醛树脂板对于墙体保温的意义。图7~8是两种砌筑墙体模拟传导热过程的温度分布云图, 该分布云图更加直观地表现出了两种砌筑方式下墙体保温性能的差异, 证明了眠、斗砌筑方式对于页岩保温砖墙体保温节能的优势。

4 结论

采用一眠一斗砌筑方式的烧结页岩保温砖墙体比采用全眠砌筑的保温砖墙体热工性能更好。在相同环境条件下, 采用眠、斗砌筑的保温砖墙体室外墙面温度低于采用全眠砌筑的保温砖墙体4K, 保温效果明显, 建议在实际工程中采用眠、斗砌筑形式进行施工。

参考文献

[1]艾红梅, 卢普光.墙体保温技术的研究与发展[J].建材技术与应用, 2011, 32 (1) :3-14.AI Hongmei, LU Puguang.Wall Insulation Technology Research and Development[J].Research&Application of Building Materials, 2011, 32 (1) :3-14.

[2]张谦.我国保温材料现状及发展[J].沿海企业与科技, 2008, 13 (6) :34-35.ZHANG Qian.Current Situation and Development of Insulation Materials in China[J].Coastal Enterprises and Science&Technology, 2008, 13 (6) :34-35.

[3]屈庆军, 张俊东.非承重烧结页岩空心砖墙体砌筑方法[J].中国科技信息, 2010, 22 (15) :65-66.QU Qingjun, ZHANG Jundong.Non-load Bearing the Sintering Shale Hollow Brick Wall Masonry[J].China Science and Technology Information, 2010, 22 (15) :65-66.

[4]韩占忠, 王敬, 兰小平.Fluent流体工程仿真计算实例与应用[M].北京:北京理工大学出版社, 2004.HAN Zhanzhong, WANG Jing, LAN Xiaoping.Fluent Fluid Engineering Simulation Examples and Application[M].Beijing:Beijing Institute of Technology Press, 2004.

[5]李进良, 李承曦, 胡仁喜, 等.精通Fluent6.3流场分析[M].北京:化学工业出版社, 2009.LI Jinliang, LI Chengxi, HU Renxi, et al.Proficient Fluent 6.3 Flow Field Analysis[M].Beijing:Chemical Industry Press, 2009.

煤矸石烧结砖 第2篇

1.1 煤矸石是良好的制砖原料

煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物, 是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分是SiO2、Al2O3, 还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3等微量元素。结合相关研究分析, 煤矸石虽为一种优良的制砖原料, 但并非所有煤矸石都适宜生产烧结砖。

1.2 国家政策支持利用煤矸石生产烧结制品

早在1999年, 国家经济贸易委员会、科学技术部就制定了《煤矸石综合利用技术政策要点》 (国经贸资源[1999]1005号) , 详细说明了煤矸石利用的方式、原则和技术, 文件强调煤矸石的主要用途之一就是生产建筑材料及制品烧结 (空心) 砖。2005年, 国务院办公厅又下发了《关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》 (国办发[2005]33号) , 强调加快发展以煤矸石、粉煤灰等固体废物为原料的新型墙体材料, 是提高资源利用率、改善环境、促进循环经济发展的重要途径。同时, 为了进一步推动资源综合利用工作, 促进节能减排, 国家在财政、税务、审批方面都给予了多项政策优惠和支持。

1.3 利用煤矸石制砖是实现资源综合利用、保护耕地的现实需要

我国耕地资源非常紧缺, 特别是近年来, 耕地面积快速大幅减少, 而毁地烧砖是耕地资源减少的一个重要因素, 因此, 保护耕地资源已成为我国当前的一项重要政策。

基于煤矸石本身特性以及国家政策的支持鼓励, 应积极发展煤矸石制砖, 这也摆脱了制砖必须用粘土、烧砖必须用煤的束缚, 节能环保。采用煤矸石制砖具有诸多优越性:一是煤矸石储量丰富, 可以节省大量耕地资源;二是节约能源, 资源循环利用, 因废弃的煤矸石中含有一定的发热量, 用煤矸石来制砖可节省煤炭, 同时, 煤矸石制砖产生的余热可以再利用;三是利用煤矸石可生产各种承重、非承重砖和配砖, 施工方便, 利于推广。

2 利用煤矸石制砖应注重原料处理

2.1 煤矸石制砖存在的问题

(1) 忽视原料化学成分和物理特性分析的重要性。

原料是制砖的根本, 决定着生产工艺, 在没有对原料化学成分及物理性能进行全面细致分析的情况下, 盲目开展后续工作, 仅凭经验对原料是否适合制砖进行判断, 或未对原料进行化验分析, 从而导致砖坯质量不达标, 损失巨大。

(2) 不注重前期原料处理。

这是当前我国许多中小砖厂普遍存在的问题, 主要是为了节约投资, 未对烧结砖坯质量进行严格把关。

(3) 过分强调挤出机在整个生产工艺中的作用。

挤出机是生产湿坯过程中的关键环节之一, 决定了砖坯的成型质量和码烧工艺。但合格烧成制品的生产与原料的破碎、陈化、成型、干燥及焙烧等环节密不可分, 忽视哪一环节都会对砖坯质量造成严重影响。

2.2 生产高品质煤矸石砖的措施

(1) 对原料进行化学成分和物理特性分析。

煤矸石的类型多样, 并不是所有的煤矸石都适合制砖。其化学成分含量与煤形成的年代、地区和条件密切相关, 多少直接影响砖的物理力学性能和焙烧制度, 进而影响砖坯质量。因此, 前期进行原料化学成分分析十分必要。

另外, 煤矸石的塑性、发热量等物理性能对砖坯的成型、焙烧都有直接影响。因此, 必须依据原料的物理特性, 合理选择原料或进行原料掺配, 并使其具有科学合理的颗粒级配, 从而生产出高品质煤矸石烧结砖。

(2) 依据原料化验分析结果, 合理进行生产工艺设计。

无论煤矸石、页岩还是粘土, 都必须经过加工才能成为适宜制砖的泥料。主要包括风化、剔除杂质、粉碎、混合均化和碾炼等工艺过程。经过制备, 可以使原料的矿物组成和颗粒级配较为合理, 具有良好的均质性和适宜的成型性能, 否则难以生产出高品质的烧结砖。生产高孔洞率、承重与装饰一体化的产品, 制备要求更高。

风化和剔除杂质:新开采的煤矸石通过风吹日晒雨淋等, 可使其疏解、颗粒分散、水分均匀渗透, 塑性增加。在破碎前, 可通过手工方式剔除原料中的金属、塑料、胶皮、大块石灰石等杂质, 这样可以减少杂物对设备运转的损害以及有害物质对烧结制品质量的影响。

原料破碎、细化处理:这是原料处理的关键环节, 不同物理性质的原料可以采用不同的粉碎设备。例如, 对于自然含水率低且脆性中硬的矸石宜采用锤式破碎机等击打式设备, 对于自然含水率稍高且硬性的矸石宜采用笼式破碎机, 而对于自然含水率高的软质矸石则宜采用辊式破碎机等设备。粉碎的主要目的是减小粒度, 增加比表面积, 使物料能更充分地与水分接触, 缩短水分浸透物料路径, 使物料均匀而充分地湿透。实践证明, 控制细度就是最大限度地减轻石灰石颗粒对砖坯的危害, 当石灰石颗粒小于1mm时, “石灰爆裂”的危害程度能够降低80%以上, 颗粒小于0.5mm时, “石灰爆裂”的影响基本消失。不仅如此, 采取充分搅拌的方式可以使原料中的石灰石细颗粒处于高分散状态, 避免成品砖内生石灰颗粒聚集, 防止水化所产生的集中应力, 也大大降低了“石灰爆裂”产生的危害。

原料陈化:陈化前要对原料加水、搅拌、混合, 将物料堆集闷存于料库中72h以上, 使水分充分渗透, 泥料疏解, 松散匀化, 以提高塑性和成型, 同时, 减少干燥和焙烧时的应力, 减免裂纹, 保证砖坯烧成质量。

3 完善煤矸石制砖标准和规范

烧结砖烟气的治理 第3篇

随着经济建设的飞速发展,城镇化建设使得城区与烧结砖企业的距离越来越近,地方政府对烧结砖企业烟气污染的问题越来越重视,这就需要中型烧结砖企业,甚至年产6 000万块以上的大型烧结砖企业,高度关注烧结砖烟气的治理,否则烟气污染造成的社会影响,必定对企业的发展带来一定制约。

1 烟气的生成及烟囱排放

随着烧结砖企业的发展及企业自身财富的不断积累,烧结砖厂的工艺、设备及技术水平,得到了很大的提升。对于烧结砖烟气的处理,企业已具备逐步采取措施,进行处理的能力,从而提升企业形象,减少因烟气污染带来与厂区周边的环境纠纷。

1.1 烟气的产生

烧结砖工艺中,常常将燃料作为内燃料掺配到页岩中,也可采用具有一定发热量工业废渣,作为内燃料掺配到制砖原料中。产品烧结过程中,燃料中的部分SO2与制砖原料中的K2O、Na2O发生反应,生成硫酸盐,留在烧结砖坯体内,成为烧结砖泛霜的潜在成分。在烧结过程中,部分内燃料及外投煤中的SO2生成含硫烟气。

按照JC/T 713-2007《烧结砖瓦能耗等级定额》标准中人工干燥、隧道窑烧成工艺形式以及烧结砖企业的能耗等级定额,一级、二级和及格级的煤耗定额分别为15.2 kg、17.6 kg和23.2 kg标煤/t,如采用发热量为6 000 kcal/kg的实物煤时,及格级的煤耗定额为27.1 kg煤/t。

生产普通烧结砖时,每块产品质量为2.3 kg～2.5 kg。每吨产品有435～400块,则1万块烧结普通砖的实物煤耗达到623 kg～678 kg。

生产空心砖时,根据GB 13545-2003《烧结空心砖和空心砌块》标准中产品强度等级指标要求,密度等级范围为每m3产品质量分别1100 kg和800 kg。每m3产品折普通砖得到680块,此时,折普通砖质量为1.62 kg～1.18 kg。则1万块折普通砖的实物煤耗仅为439 kg～320 kg。空心砖与普通砖相比,万砖实物煤耗分别降低189 kg～358 kg。

燃料增加,则燃烧所需空气量增加,空气过剩系数提高,烟气生成量大幅度提高,烧结砖烟气的治理难度提高。因此,烧结砖生产中,产品必须是空心砖或空心砌块,从而减少烧结砖尾气的生成数量,这除有利于尾气处理设备的选型外,同时能提高脱硫效率,降低脱硫设备的运行费用。

在烧结砖生产中,准确地计算燃料燃烧的空气需要量及烟气生成量,所需检测数据较多。可以按热值由表1近似地查出煤燃烧所需的空气量和燃烧产物量。

过剩空气系数为3时,1 kg发热量为6 000 kcal的实物煤,能产生20.11标准m3的烟气。1万块普通砖的煤耗为678.6 kg。产生13 647标准m3的烟气。此时,因窑炉热效率、窑炉内压力等因素的变化,燃烧产物随着烟气温度提高而体积增加。烟气体积变化,但烟气成分中SO2的质量不变。1 kg实物煤中S的含量为0.5%时,如S全部转化SO2,烟气中SO2含量达到0.01 kg。1万块普通砖的煤耗为678.6 kg时,烟气中SO2含量达到6.786 kg。

1.2 烟气总量及SO2的排放量

以日产20万块烧结普通砖生产线为例,成型水分为17%、湿坯重3.4kg、干燥残余水分7%、烟气温度为130℃时、每小时所需烟气的体积为13.353万m3,全天烟气总量约为320万m3。随着烟气温度的降低,干燥工段后烟气总量有所减少。

以1万块普通砖的煤耗为678.6 kg计算,烟气中SO2含量达到20万6.786 kg/万=135.72 kg,每小时SO2排放量约为5.53 kg。

以每m3烟气中SO2排放量计算,约为0.424 mg/m3。

1.3 烟囱排放

烧结砖生产工艺中,利用锅炉引风机进行湿坯的干燥,将隧道窑烟气送到干燥窑内对湿坯进行干燥,随着产量、干燥周期、产品规格、原料性能、干燥设备、成型水分等因素的改变,干燥环节所需的烟气温度及体积并不相同,高温烟气经过与湿坯的湿热交换后,烟气最终排放量主要集中在干燥窑排潮口。此时,烟囱设置在干燥窑排潮口处。

例1,A烧结砖厂,年产2 500万块烧结砖,采用电厂粉煤灰为内燃掺配料,补充少量原煤。24门轮窑,6条正压排潮干燥室,轮窑的高温烟气经1台12号锅炉引风机送到干燥室,热交换后,烟气由干燥室顶部4排排潮口有组织排放。投产3年多,生产工艺对环境并未产生有害影响。此后,因粉煤灰的供应不能满足生产要求,烧砖燃料全部采用原煤。相同的生产工艺,烟气经干燥室顶排潮口排放,由于烟气中SO2浓度升高的影响,厂区周边林木树叶逐渐发黄脱落,企业与部分农户发生环境纠纷,不得已,企业每年为环境纠纷补偿4.5万元。

此后,通过技术论证,企业决定投资8万元,在干燥室排潮口附近修建高度为45 m烟囱,将干燥室排潮口封闭,烟气全部由烟囱有组织高空排放,通过高空稀释扩散,SO2的落地浓度虽然没有检测,但是厂区5 km范围内,再没有环境纠纷产生。

例2,B烧结砖厂,年产5 000万块烧结砖,采用锅炉渣为内燃掺配料,补充少量原煤。一次码烧隧道窑工艺,3条宽度2.5 m隧道窑,两条相同宽度的干燥隧道窑,隧道窑烟气通过3台12号锅炉引风机,送入干燥隧道窑,热交换以后,烟气由烟囱排放。烟囱高度为75 m,投资达到40万元。随着烟囱高度增加,SO2的落地浓度越低。

采用烟囱高空稀释扩散的方式,可以有效地降低烟气中SO2对环境的污染危害。同时,干燥工艺制度得到改善,干燥产量能够提高。

对于环境敏感因素较多的烧结砖企业,只能在烟气中SO2排放量满足排放标准的情况下采用烟囱排放方式。

2 烟气的治理

2.1 烧结砖烟气特征

烧结砖生产工艺中,有一次码烧工艺和二次码烧工艺的区别,隧道窑焙烧过程中,焙烧高温烟气或余热烟气由锅炉引风机抽取,送到干燥室用于砖坯的干燥。

宽断面长隧道窑一次码烧工艺中,锅炉引风机在出车端抽取的烟气,是隧道窑冷却段的余热烟气,其SO2含量较低,此时,干燥后的烟气可不经过脱硫处理。由进车端抽取的烟气为高温带烟气,这部分烟气中SO2含量较高,需进行脱硫处理。

中断面隧道窑一次码烧工艺中,隧道窑所有烟气由锅炉引风机抽取,通过相同断面的干燥窑后,烟气温度降低,湿度提高,烟气流速很低。这部分烟气中SO2含量较高,需要进行脱硫处理。

二次码烧工艺中,隧道窑所有烟气由锅炉引风机抽取,送入多条隧道式干燥室,通过干燥室后,烟气温度降低,湿度提高,烟气流速很低。这部分烟气中SO2含量较高,需要脱硫处理。

烧结砖燃煤烟气SO2的治理与火电厂烟气治理类似,分别在燃烧前、燃烧中及燃烧后三个阶段进行。

2.2 燃烧前阶段

燃烧前阶段,应尽量采用工业废渣作为燃料,如粉煤灰、锅炉渣,其中SO2含量低,燃烧后,烟气中SO2的危害也较小。其次,应严格选择硫含量低于1%的原煤作为燃料。

2.3 燃烧中阶段

燃烧中阶段,炉内掺钙的脱硫方式,因外投煤的燃烧条件限制,钙质脱硫剂与原煤中的SO2不能充分接触,脱硫效率较低,应用较少。其次,烧结砖生产工艺中,燃料作为内燃掺配料与制砖原料混合、成型及干燥后,坯子码入隧道窑中焙烧,燃料燃烧中,硫与原料中的金属化合物形成部分不融于水的硫酸钙及可溶性硫酸盐。由于烧结砖内可溶性硫酸盐可引起泛霜,同时石灰引起烧结砖的石灰爆裂。因此,采用添加石灰石粉作为钙质脱硫剂进行烟气脱硫的方式很少被采用。

2.4 燃烧后阶段

燃烧后阶段主要依靠烟气治理,目前,烟气脱硫治理的理论及工艺模式有200多种,其中,具有商业意义并投入工业运行的烟气脱硫技术不过10多种。在大型火电厂烟气脱硫应用中,普遍采用湿式石灰石-石膏法的脱硫工艺。该脱硫工艺以石灰石粉浆液为脱硫剂,通过在吸收塔内与烟气接触,吸收烟气中的SO2,进行化学反应生成亚硫酸钙,再利用风机鼓入空气,将亚硫酸钙转化成石膏(即二水硫酸钙),脱硫效率达到90%以上。

火电厂采用的湿式石灰石-石膏法脱硫装置,其投资高,占火电厂总投资的15%左右。脱硫装置脱出1 kgSO2,脱硫成本达到0.60～2.80元[2]。存在运行费用高,脱硫装置占地面积较大等问题。

2009年3月国家环境保护部门发布《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》(HJ462-2009)国家环境保护标准,针对工业窑炉烟气治理的特点,提出了烟气脱硫4种工艺方法、脱硫剂的种类、脱硫装置及相关的技术规范要求。规范中一体化脱硫装置已经具备吸收、反应、氧化、除雾为一体的功能。脱硫装置及系统造价已大幅度降低。

烧结砖企业可根据烟气性能及特点、脱硫剂的来源、所在的地区环境因素综合考虑,采取技术规范中任意一种脱硫工艺方法对烟气进行治理。

烧结砖企业选用脱硫设备时需要重视烧结砖厂干燥后烟气温度低、压力低、含硫低、湿度高的特点,同时重视安装脱硫装置系统后阻力增加对干燥窑干燥效果的影响。否则,配套脱硫装置会对烧结砖干燥及烧成的正常运行有一定负面影响。

2.4.1 脱硫方法与脱硫剂

烧结砖企业可根据《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》中对脱硫设备的技术性能要求,结合企业的实际条件,选择脱硫方法与脱硫剂。

脱硫剂包括生石灰(成分为CaO)、消石灰(成分为Ca(OH)2)、石灰石粉(成分为CaCO3)、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化钠以及电石渣等碱性废渣。

石灰石法中,脱硫剂石灰石粉的细度需保证250目90%过筛率。虽然石灰石材料费用低,但需要建造球磨系统,运行费用高、占地面积较大。

表2中所列四种脱硫方法,烧结砖企业采用石灰法较为恰当,脱硫剂可外购。

脱硫剂及脱硫装置运行费对脱硫成本影响较大。

2.4.2 液气比与系统阻力

脱硫装置主要技术指标中,指标液气比指脱硫浆液流量与吸收塔内通过的烟气流量的比值。液气比太低,脱硫剂料浆对烟气中SO2的吸收效果低,使得出脱硫塔烟气中SO2浓度升高,脱硫效率降低。液气比高时,使得出脱硫塔烟气中含水量增加,后续设备的腐蚀程度提高,重要的是一体化脱硫塔中除雾器的影响,为保证净化烟气通过烟囱时避免出现烟囱雨,脱硫塔中除雾器起到关键作用。烟气水分提高后,除雾器的工作负荷增加,脱硫塔内系统阻力提高,不仅影响脱硫系统安全稳定运行,同时对干燥室及烧成隧道窑的运行产生影响。

例3,C烧结砖厂,两次码烧工艺,隧道窑烟气由2台16号锅炉引风机送入12条隧道式干燥室,热交换后干燥室烟气由1台18号轴流风机送入简易脱硫装置,脱硫剂为氢氧化钠。脱硫后烟气经除雾器进入烟囱排空。该脱硫装置运行后,隧道式干燥室内连续出现湿坯垮塌现象,干燥废品增加。通过分析发现,主要是脱硫装置内除雾器的阻力影响,造成轴流风机出口阻力增加,使得干燥室内烟气不能及时排除,导致干燥室内湿坯垮塌。当降低除雾器的阻力后,系统阻力下降,干燥室内湿坯垮塌现象消失。

同样的原因,当脱硫装置与烧成隧道窑配套时,由于除雾器的阻力影响,系统阻力提高,如果脱硫装置的排风机技术性能不能配合,烧成隧道窑内正压现象将长时间存在,含硫烟气外溢,对窑炉及其他金属构件造成危害。

2.4.3 防腐蚀材料

温度低、湿度高是烧结砖烟气的主要特征,因而,干燥室与脱硫装置的系统中,需要重视烟气对金属构件的腐蚀。

脱硫塔管道、筒体等构件内表面必须采用玻璃钢、聚丙烯等防腐材料。

脱硫装置的排风机长期输送潮湿烟气,容易腐蚀,因此,风机壳体必须采用树脂涂层,风机叶轮需采用不锈钢材料。

3 结束语

烧结砖烟气的治理,首先需要选择粉煤灰及锅炉渣为内燃掺配料,或者采用硫含量低于1%的原煤,控制烟气中SO2的含量;其次,产品应完全是烧结空心砖或空心砌块,减少生成的烟气总量。

焙烧过程中烟气的治理,若在环境保护不敏感的地区,可采用烟囱高空稀释排放的方式。需要进行脱硫治理时,可根据烟气特征和脱硫剂种类,采用《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》中任意一种脱硫方法实施。

烧结砖企业应用炉窑湿法烟气脱硫工程技术时,需要委托设计咨询部门,对烧结砖生产线工艺配置情况、内燃掺配料、原煤、生产规模等因素进行工艺平衡,对安装位置和脱硫废渣处置进行合理规划,同时对区域环境进行评价后,选出经济适用的一体化脱硫塔,只有这样烟气脱硫环节才能实现较高的脱硫效率和较好综合效益。

参考文献

[1]殷念祖.烧结砖瓦工艺[M].北京:中国建筑工业出版社,1982.

利用生活垃圾生产烧结砖 第4篇

将城市生活垃圾作为制砖生产原料, 变废为宝, 治理环境污染, 防止生活垃圾限制城市的发展, 节约粘土资源和耕地。从目前城市生活垃圾以填埋或焚烧、堆存为主的实际情况出发, 既要能消纳生活垃圾, 尽可能减少处理投资, 又要求不造成二次污染。

面对全球各国城市生活垃圾的迅猛增长, 各国均努力探索其处理新工艺、新方式。目前主要有填埋、焚烧、堆肥、综合处理。发达国家如日本、美国、德国等已较早提出并实施在垃圾分类回收的基础上进行综合处理, 实现“减量化、无害化、资源化”, 垃圾的资源化率达90%以上。而我国城市垃圾处理由于起步较晚, 无害化处理率不到10%。拿焚烧法和填埋法相比, 焚烧法具有减容量大, 并可回收能源, 能够加速垃圾的稳定化, 建设用地少等优点。因此, 我国垃圾焚烧处理的比例近年在不断加大。

由于我国垃圾中有机物质所占比例较少, 无机物质所占比例大, 像北京、上海、深圳等大城市的垃圾中有机物质不到总量的一半;无机物质占量很大, 其中砂土类占到垃圾总量的24%～30%。因此焚烧后出渣量大, 占垃圾焚烧的15%～30%, 按日处理垃圾量300 t的垃圾处理厂计, 全年出渣量为3万t左右。如此大量的废渣如果堆放或填埋将占用大量土地, 还将产生粉尘污染、水污染等二次污染, 达不到完全资源化、无害化、减量化的处置目标。

利用垃圾渣生产烧结空心砖可节省土地, 节约能源, 符合国家“可持续发展”战略。以北京市日产垃圾8 700 t按70%进行卫生填埋, 如果其余2 600 t垃圾进行焚烧或发酵腐化处理, 那么一年就有25万t灰渣产出, 可以建设3条年产6 000万块烧结空心砖生产线, 可节约45.5万m3的粘土, 节约垃圾堆场2.1万m2, 并减少了废弃物堆存处理、运输与维护费用。

垃圾处理是世界性的难题, 将生活垃圾的处理达到无害化与资源化已是世界各国所极为关注与重视的问题。迄今主要的垃圾处理方法还是以传统的填埋法为主, 但这种方法根本无法解决重金属渗漏等二次污染问题。而目前的技术发展表明:无论有机垃圾还是无机垃圾, 都可以在建材行业转化成为原料、燃料, 并可制成各种建材产品, 垃圾中的有毒重金属还可以在生产中被稀释和固化在产品中, 变为无害。

我国一部分生活垃圾同国外一样也得到较妥善的处理, 主要采用填埋、高温堆肥、厌氧发酵、焚烧等方法, 这些方法在我国部分城市被不同程度地采用。但从总体上看生活垃圾相当大的部分未作处理而任意堆放, 以致污染环境、破坏生态、占用土地、耗费了巨额资金, 成为困扰城市发展的难题。

我国从20世纪70年代开始对利用垃圾生产烧结砖进行了一系列的尝试。如江苏省扬州市、黑龙江省齐齐哈尔市、陕西省西安市、四川省西充县等的砖厂和科研设计单位做了大量工作, 取得了很多宝贵经验。但没有一家坚持下来, 这里有多方面的原因。

本研究利用腐熟的生活垃圾和粘土为主要原料生产烧结砖并进行试验研究, 取得了较好的效果。

1 垃圾原料制备与工艺条件选择

1.1 原料的制备

在垃圾堆放场内, 从不同的位置取腐熟垃圾, 经人工用孔径10 mm的筛子粗选后, 运到垃圾制砖试验厂, 再用孔径5 mm的筛子细选, 筛上物再用轮碾机碾碎后再进行细选, 两次细选后的垃圾混合, 作为本次试验研究的垃圾原料。

粘土采用西安某砖厂的制砖粘土, 用推土机运送至便于输送和配料的地方堆存备用。

1.2 原料的性质与成分

腐熟垃圾、粘土的物理性能、化学成分分别见表1、表2、表3。

2 腐熟垃圾合适的掺配比例

影响生活腐熟垃圾掺配量的因素很多, 概括起来主要由腐熟垃圾的成分和热值、粘土和腐熟垃圾的混合料的可塑性、粒度级配、干燥性能、烧成性能和成型设备的性能等因素。通过实验室研究确定了以下4种配比, 并在生产线上进行了中试。在试验条件下合适的垃圾掺配比例为30%～50% (体积比) 。其不同配合比下混合料的塑性指数见表4所示。

3 垃圾粒度的选择

腐熟生活垃圾作为一种新的原料用于烧砖, 关于粒度对产品质量、干燥和成型性能的影响, 试验中我们将其粒度由粗到细进行了多次试验, 最后选择出了制砖的合适粒度。

3.1 粒度选择的原则和依据

一是制砖的目的是处理和利用垃圾, 使垃圾得到资源化利用, 因此, 在保证砖产品质量的前提下, 使垃圾的掺配量要尽量多一些;二是处理加工过程力求简单、费用低、效率高, 便于推广应用。

根据内燃烧砖时煤渣等内燃料粒度大小的要求, 试验中确定从垃圾粒度10 mm开始进行选择试验。

3.2 粒度选择试验

试验中, 对腐熟垃圾粒度从大到小进行三个粒级的选择试验。

一是将腐熟垃圾经粗选后, 采用粒度10 mm的垃圾进行试验, 其结果为:成型的砖坯外表粗糙、强度差、极易出现缺棱掉角、切坯钢丝易卡断。烧成的成品砖外观粗糙, 经测试抗冻性能有的不合格, 但强度还可以。

二是将粒度10 mm的垃圾, 采用轮碾机轮碾粉碎, 然后直接全部按配比制砖试验。其结果有所改善, 但不理想。

三是将经过10 mm筛的垃圾, 再通过5 mm筛, 其筛上物再经轮碾机碾碎, 通过5 mm筛后进行烧砖试验。其成型的砖坯外观平滑、强度好、角棱饱满, 与不掺垃圾的粘土砖基本相同。最后烧成的成品砖符合标准要求。因此在此条件下, 选择垃圾粒度的上限值为5 mm, 作为本试验的制砖原料的粒度限制 (处理后的垃圾粒度级配见表1)

4 垃圾砖的成型、干燥与焙烧

4.1 工艺流程

在研究确定了腐熟垃圾的掺配比例和垃圾的粒度限制后, 垃圾砖的中试是在现有粘土普通砖厂的生产线上进行的, 其过程基本与普通粘土砖内燃砖生产过程相同, 仅仅对一些环节中的工艺条件稍加调整。其工艺流程见图1。

4.2 砖坯的成型

砖坯的成型采用45/40双级真空挤出机, 成型水分控制在17%～19%左右, 成型压力约为2.0 MPa。成型砖坯的规格为普通砖, 其尺寸为240 mm115 mm53 mm, 坯体外观和强度较好, 由于腐熟垃圾的细小纤维的存在, 对单独粘土砖坯表面在成型过程中出现裂纹等问题具有较好的改善。但也由于腐熟垃圾细小纤维的存在, 在成型过程中切坯时钢丝上容易挂有纤维, 需要及时清除, 否则对砖坯的外观质量造成影响, 也容易将切坯钢丝拉断。

4.3 干燥与焙烧

腐熟垃圾砖坯的干燥采用自然干燥方式进行, 与粘土砖相比, 其干燥性能较好。

烧成在受试砖厂的轮窑中进行。其焙烧制度与一般粘土内燃砖相同, 但由于垃圾砖中掺入的垃圾量大, 其码窑密度有所减小, 热值有所增加, 焙烧制度也相应有所变化。在焙烧过程中, 我们利用热电偶定时测定焙烧温度, 操作人员勤看火, 随时掌握火度发展趋势, 注意火情变化。根据上述情况进行操作, 其具体做法是前火和中火少加煤, 后火和边火适当多加煤, 并及时控制风闸。

5 试验样品测试结果

将试验烧成的样品按照国家标准进行材料性能检测, 其结果见表5。从试验检测结果来看, 产品的力学性能和耐久性能均符合国家标准的要求, 其产品质量较好。

6 结语

将城市生活垃圾作为制砖的原料资源, 经加工后, 按30%～50%的体积比与粘土或页岩掺和后制造垃圾烧结砖, 在现有普通粘土砖厂利用现有的制砖生产工艺进行了垃圾烧结砖试验, 其产品性能达到国家相关标砖的要求, 是一种轻质节能的新型墙体材料。

非烧结砖 第5篇

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的黏土岩, 常含有少量的伊利石、高岭石、沸石、长石和方解石等矿物, 具有强吸水性、可塑性、粘结性和强离子交换性, 其主要化学成分是Si O2和Al2O3, 这正是烧结砖所需要的有益组分[3]。同时我国膨润土资源丰富, 其储量世界排行第二, 而且其分布点多面广, 已探明储量达25亿t, 而且可能还将发现75亿t的储量, 这也为膨润土的开发利用提供了有利条件。本文以膨润土和页岩为主要原料, 研究了不同烧结温度及烧结时间对其性能的影响。

1 原材料和实验方法

1.1 原材料

试验采用的页岩为秦皇岛产红色页岩, 80μm筛余达到10%, 最大颗粒尺寸小于0.5 mm, 主要矿物组成为石英、多水高岭土、白云石。膨润土主要含有蒙脱石类矿物, 并含有少量的石英、长石、云母、沸石等, 相对密度为2.57 g/m3, 熔点为1430℃。页岩与膨润土化学成分见表1。

1.2 实验方法

1.2.1 制备方法

本试验采用页岩、膨润土质量比为10:0、9:1、7:3的比例分别制作试件, 记做A100、A90b10、A70b30。将原料混合均匀后, 加入18% (干基含水率) 的水成型, 密封置于温度20℃±1℃、相对湿度100%的养护室陈化3 d后, 采用半干压成型, 缓慢加至成型压力49 k N (25 MPa) , 并在此压力下保压30 s, 试件尺寸约为φ50 mm×60 mm。待试件坯体在室温下自然干燥48 h后, 置于鼓风电热干燥箱中, 在105℃±1℃下鼓风干燥24 h。用游标卡尺测量试件的直径D0和高度H0, 精度为0.01g的分析天平称量试件质量M0。

将试件均匀分散的置于ECF7-55-13型升降高温炉中, 通过设定每个烧成阶段的温度点, 时间长度来控制高温炉的升温制度。试件烧成结束后, 关闭高温炉, 使试件随炉冷却至室温后取出。

1.2.2 表征方法

采用德国 (耐驰) NETZSCH Simultaneous Thermal Analyzer 449C综合热分析仪进行DSC-TG-DTG分析, 该仪器温度范围为25℃~1450℃, 升温速率0.1 K/min~50 K/min, 温度准确度为±1℃。此次试验采用空气做为测试气氛, 测试温度范围及速率为:室温至800℃, 5℃/min;TYE-300型抗压试验机进行抗压强度测试, 每组5块试件, 加载速率为0.6 k N/s;使用AUW220H型岛津天平按照材料体积密度、显气孔率的测试方法测定容重及气孔率。采用日本JSM-5610LV型扫描电子显微镜进行微观形貌分析。采用美国QUANTACHROME公司生产的AUTOSCAN-60自动压汞测试仪, 分析试样中孔的尺寸及孔径分布。

2 结果与讨论

2.1 烧结温度的影响

2.1.1 抗压强度

图1为烧结时间为2 h时, 不同烧结温度对膨润土作为粘结剂的页岩基体抗压强度的影响。当烧结温度由950℃增加至1050℃时, 不同的页岩基体均呈现出不同程度的增长趋势:A100试样的抗压强度由4.5 MPa增加至11.2 MPa;A90b10试样的强度由2.7 MPa增加至5.4 MPa;A70b30试样的强度由6.7 MPa增加至9.8 MPa。其中, A100试样的增幅均大于A90b10与A70b30试样, 其原因可能在于膨润土具有较高的吸水性, 从而导致烧结基体内部大量微孔产生, 最终体现为掺有膨润土的页岩基体的宏观物理力学性能降低。此外, 采用膨润土作为粘结剂的页岩坯体泥料具有较高的干燥敏感系数, 可能在干燥与烧结过程中产生较多的缺陷 (微裂纹) , 从而导致烧结试样强度的降低。当烧结温度达到1100℃时, 上述三个试样由于膨胀与开裂而导致体积变形, 因此未列出试样的抗压强度。

在相同烧结温度下, 比较不同页岩基体的抗压强度可知:烧结温度为950℃时, A100、A90b10与A70b30的强度差别较小;当烧结温度高于950℃时, A100与A70b30的强度明显高于A90b10。该结果表明:一方面, 当膨润土的掺量较低时, 膨润土的吸水性对强度产生的不利影响明显高于其自身对页岩烧结的作用;另一方面, 当膨润土的掺量增加到一定量时, 尽管吸水性的不良影响存在, 但大量的膨润土参与了页岩的烧结反应, 从而增加了制品的强度。

2.1.2 显气孔率

图2为不同烧结温度时膨润土作为粘结剂的页岩基体的显气孔率。由图2可知, 随着烧结温度的增加, A100、A90b10与A70b30试样的显气孔率总体表现出降低的趋势, 特别是当烧结温度达到1100℃时, 显气孔率大幅度降低。此外, 不同的试样也表现出不同的规律:当烧结温度从950℃增加1050℃时, A100试样的显气孔率随温度降低的趋势较平缓, 特别是1000℃与1050℃时的显气孔率几乎相近;当烧结温度超过1000℃时, A90b10试样的显气孔率表现为明显的降低趋势;当烧结温度由950℃增加至1050℃时, A70b30试样的显气孔率呈现出增加的趋势, 直到1100℃时显气孔率大幅度降低。

上述结果中, A90b10试样的显气孔率变化趋势说明掺加了10%膨润土的页岩从1000℃开始出现明显的烧结反应, 显气孔率开始明显下降;而A70b30试样的显气孔率呈现出增加的趋势可能是由于掺入30%的膨润土所吸附的大量水分逐渐蒸发与分解导致了烧结基体内部产生大量气孔, 而且这些气孔中的水分的随烧结温度的增加而逐渐散失, 宏观表现为显气孔率的逐渐增加, 抗压强度增幅的逐渐减小。当烧结温度达到1100℃, 烧结体开始出现热塑性变形, 质点之间的位置开始重排, 颗粒之间接触更加紧密, 气孔率开始减少, 但是烧结体不可避免的产生了较大的体积变形或缺陷。

2.1.3 体积密度

不同烧结温度时膨润土作为粘结剂的页岩基体的体积密度如图3所示。从图3可知, 不同页岩基体的体积密度随烧结温度的增加而增加。A100, A90b10与A70b30试样的体积密度呈现出与显气孔率变化相同规律, 说明了膨润土作为粘结剂, 其自身的吸水特性和烧结特性[4]。

2.1.4 烧结收缩率

图4为不同烧结温度时膨润土粘结剂页岩基体的径向收缩率曲线。由图4可知, 不同烧结基体的烧结收缩率随烧结温度的增加而增加。当烧结温度低于1100℃时, A70b30与A90b10试样的径向烧结收缩率均与A100试样的收缩率相近。其中, 1100℃时A100试样的径向烧结收缩率达到了13.8%。

图5中不同烧结温度下烧结页岩基体的轴向收缩率结果表明:与径向收缩率的规律相似。

2.1.5 吸水率

不同烧结温度条件下, 膨润土粘结剂页岩基体的24 h吸水率的测试结果如图6所示。随着烧结温度的增加, 不同页岩基体的24 h吸水率逐渐降低。A100, A90b10与A70b30试样的24 h吸水率均呈现出与显气孔率相似的规律。其中, 当烧结温度由950℃增加至1100℃时, A100试样的吸水率从42.7%降低为17.7%, A90a10试样的吸水率从41.1%降低为20.4%, A70a30试样的吸水率从34.5%降低为12.6%。

2.2 烧结时间的影响

2.2.1 抗压强度

图7为1050℃时不同烧结时间制备膨润土粘结剂页岩基体的抗压强度。当烧结时间由0.5 h增加至4 h时, 不同的页岩基体A100, A90b10与A70b30试样均随烧结时间的增加, 而呈现逐渐增加的趋势。其中, A100试样的抗压强度由8.2 MPa增加至13.6 MPa, A90b10试样的抗压强度由5.3 MPa增加至11.6 MPa, 而A70b30试样的抗压强度由8.4 MPa增加至13.2 MPa。

在相同的烧结时间条件下, 比较不同页岩基体强度的结果表明:A100与A70b30试样的强度均高于A90b10试样的强度。上述结果与不同烧结温度制备A100、A90b10与A70b30试样的强度规律一致, 说明膨润土的吸水特性与烧结特性对页岩烧结基体的强度具有明显影响[5]。

2.2.2 显气孔率

图8为不同烧结时间制备膨润土粘结剂页岩基体的显气孔率。随着烧结时间由0.5 h增加至4 h, 页岩基体A100与A90b10试样的显气孔率呈现降低趋势。其中, A100试样由48.6%降低为43.9%, A90b10试样由41.5%降低为39.8%。

与A100和A90b10试样的结果不同, A70b30试样的显气孔率随烧结时间的增加表现为增加的趋势。该结果与不同烧结温度时A70a30试样的显气孔率变化规律一致, 应与大掺量膨润土所吸附水分逐渐逃逸与分解而产生的大量气孔相关。

2.2.3 体积密度

不同烧结时间条件下膨润土粘结剂页岩基体的体积密度测定结果如图9所示。由图9可知, 不同页岩基体的体积密度随烧结时间的变化规律与显气孔率的结果一致。

2.2.4 烧结收缩率

图10为不同烧结时间制备膨润土粘结剂页岩基体的径向收缩率。随着烧结时间的增加, 不同页岩基体的径向收缩率逐渐增加。其中, A100试样的收缩率由5.1%增加至6.6%, A90b10试样的收缩率由2.3%增加至5.7%, 而A70b30试样的收缩率由3.3%增加至4.9%。

比较相同烧结时间时, 不同页岩基体的径向收缩率可知:A100试样的收缩率均高于A90b10与A70b30试样的收缩率。此外, 当烧结时间由0.5 h增加至4 h时, A70b30试样的收缩率接近A90b10。上述结果表明:掺加膨润土粘结剂可以降低页岩烧结所产生的收缩率, 这可能与膨润土吸附水蒸发与分解, 由液态水变为气态水分子产生的体积膨胀相关。

图11为不同烧结时间制备膨润土粘结剂页岩基体的轴向收缩率。随着烧结时间的增加, 不同页岩基体的轴向收缩率逐渐增加。其变化规律与径向收缩率相一致

2.2.5 吸水率

不同烧结时间制备膨润土粘结剂页岩基体的吸水率结果如图12所示。随着烧结时间的增加, 不同页岩基体的24 h吸水率仅产生小幅度降低, 其中A70b30甚至产生了增加的趋势。A100试样的24 h吸水率由40.5%降低为32.7%, 而A90b10则由30.1%降低为20.7%。

3 结论

膨润土页岩烧结砖的抗压强度、体积密度、烧结收缩率随着烧结温度的提高而提高, 显气孔率及吸水率随烧结温度的提高而减少。膨润土页岩烧结砖较适宜烧结温度为1050℃, 当烧结温度达到1100℃时, 烧结砖会发生体积变形而引起膨胀开裂。

烧结时间由0.5 h延长至4 h, 烧结砖的抗压强度、体积密度、烧结收缩率、显气孔率、吸水率会根据膨润土与页岩的质量比不同而呈现不同的变化规律。页岩与膨润土质量比为9:1时, 烧结砖的显气孔率与吸水率随烧结时间的增长而下降, 体积密度随烧结时间的增长而提高, 而当页岩与膨润土质量比为7:3时规律正好相反。该现象时由膨润土吸水特性引起的, 因此烧结制品的烧结时间需要通过膨润土的吸水特性和原材料配比, 以及生产能耗的综合比较来确定。

砖厂转让:两条125 m长平顶隧道窑两烘两烧, 功力75型挤出机, 自动码坯机, 年产六千万, 生产七排矩形孔自保温砖, 节能证, 新材证等手续齐全。转让双鸭山50挤出机、切条、切坯机。

地址:龙岩市新罗区龙川路东苑小区

联系人:陈强华13906070836

摘要：将页岩与膨润土以不同比例混合, 通过抗压强度、烧结收缩率、体积密度、吸水率和显气孔率作为指标, 分析了不同的烧结温度及烧结时间对膨润土页岩烧结砖性能的影响。

关键词：膨润土,页岩,烧结制度

参考文献

[1]于漧.膨润土等六种非金属矿在烧结砖中的应用[J].砖瓦世界, 2007 (4) .

[2]陈冀宇.国外无黏土粉煤灰烧结砖的生产工艺[J].四川建材, 1997 (1) .

[3]杨元时.膨润土在新型墙材中的应用[J].墙材革新与建筑节能, 2003 (3) .

[4]马保国, 袁龙, 穆松等.不同粘结剂对粉煤灰烧结制品性能的影响[J].砖瓦世界, 2009 (8) .

非烧结砖 第6篇

1 改进工艺, 更替原料, 实现产品替代

墙材革新的一个重要内容, 就是利用替代资源发展新型墙体材料, 减少对耕地的破坏。新型墙体材料并非完全是非粘土产品, 也不摒弃烧结制品。页岩烧结砖作为新型墙体材料, 已经列入国家产品目录。

仙居县是浙江省的经济欠发达县, 辖区总面积为2 000 km2, 其中耕地面积1.47万公顷, 林地面积13.31万公顷, 内陆水域面积0.72万公顷, 属“八山一水一分田”的自然地理环境, 有着丰富的页岩资源。总人口为47.4万人, 其中非农业人口4.7万人。2007年全县实现工业总产值144.05亿元, 财政总收入8.12亿元。低层建筑和多层建筑占到总量的近百分之百, 高层建筑比例可以忽略不计, 轻质填充墙材的需求基本没有市场。现有20门以上的烧结砖生产企业15家, 经过屡拆屡建的小立窑还存68座 (门) 。对此, 我们组织力量, 新建以页岩为原料的隧道窑和节能环保型轮窑企业各1家, 并对原有的13家粘土砖生产企业轮窑工艺进行技术改造, 以页岩原料替代粘土生产页岩烧结砖。

2 因地制宜, 充分发挥资源优势

仙居县内的页岩资源大多数是裸露的, 一般以丘陵低山形态赋存, 山林树木稀疏, 不能生产粮农作物, 矿产价值低廉, 又便于露天开采加工, 是替代粘土生产烧结砖的良好原料。在依法合规的前提下, 对这些低丘缓坡的页岩山进行开矿取料, 既是对页岩的开发利用, 解决了粘土砖企业的生产原料, 又保护了宝贵耕地, 还能在后期实现新造耕地, 增加地方经济收入。

页岩砖强度高, 而且是具有与粘土砖外观色泽相同的烧结产品, 能满足多层建筑结构体系的承重功能要求, 同时因产品材质稳定、收缩率小、成本低、价格实惠, 有很强的竞争力, 深受市场欢迎。仙居利用页岩资源实施烧结砖产业技术改造, 既加快了淘汰粘土砖, 又提高了资源利用效益;既实现了原料更替, 又促进了产业结构调整, 是一条实现节能减排、推进节约型社会建设的有效途径。因地制宜, 一举多得。

3 统筹规划, 合理布局

坚决贯彻实施国家产业政策, 在浙江省政府整治粘土砖业的统一布置下, 坚决淘汰18门以下粘土砖瓦轮窑及土 (立) 窑、无顶轮窑、马蹄窑, 在相对集中产能、提高企业规模的基础上, 通过扶持优势企业, 在形成龙头企业的同时, 科学规划好适度发展非粘土的烧结砖, 做到合理布局、有序发展。仙居县淘汰了18门以下粘土砖瓦轮窑2座;3年来累计拆除小土窑285座 (门) , 现正在组织再次拆除。大部分现有烧结砖生产企业年产量在1000万块～3000万块标砖, 企业自然分布, 未作统一规划。因此, 在整合布局时, 首先既要尊重历史、尊重现实, 又要坚持在淘汰不符合国家产业政策轮窑、土窑的前提下, 优胜劣汰, 引导企业兼并整合;其次, 充分考虑烧结砖是廉价商品, 合理的运输半径一般在30 km内, 是以属地资源开发、属地销售为主的商品, 不强制要求企业在短期内达到规定的生产规模, 而是在适当时机, 通过技术改造加以实现;再次, 在发展烧结制品中大力发展节约能源、节约资源的空心化产品和装饰多孔砖、普通多孔砖等轻质、高强、保温、隔热、隔音、吸音等良好的、多功能的新型墙体材料, 提高资源利用效益, 实现烧结砖产品升级换代。

4 加强执法检查, 促进技术改造

城市污泥生产烧结砖试验研究 第7篇

关键词：污水处理,城市污泥,烧结砖,资源化,泥水一体化,建筑节能

城市污泥是城市污水处理过程中产生的固体废物,一般城市污水处理厂产泥量占污水量的0.3%~0.5%(体积百分比,含水率按97%计),如进行深度处理,污泥量还可能增加0.5~1倍;污泥处置是污水得以最终妥善处理的保障,污泥的资源化是环境友好型循环经济发展的需要。

随着我国经济的高速发展,人民生活水平的迅速提高,城市化进程的不断加快,政府对各行业废水处理的重视程度越来越高,对废水的排放要求日趋严格,城市污水处理设施的规模迅速扩大,处理效率不断提高,城市污水处理量和城市污泥排放量急剧增加。目前全国已建成并正常运转的城市污水处理厂400多家,年处理城市污水110多亿m3,年产生污泥上亿吨,并以每年8~10%的速度递增。

城市污泥的大量产生和消纳正在成为一个新的社会问题和环境问题,城市污泥的资源化处置已成为我国乃至全世界环保界关注的课题之一。

我国现行的城市污泥处理处置方式主要是焚烧、卫生填埋和堆肥农用。

焚烧过程处理不当会造成环境的二次污染,比如燃烧污泥释放二恶英,以及重金属在炉灰中的富集化,而且焚烧能耗太高。

填埋会造成严重的空气、水环境的污染,而且耗费大量的土地资源,同时浪费了宝贵的有机资源,影响了堆填区周边的环境。

堆肥农用较上两种方法在资源利用上前进了一大步,但堆肥农用过程需时长,占地面积大,产品单一,大多数堆肥缺乏足够的植物养分;堆肥的方式不能对不可降解的非有机物质进行有效的分离处理,如金属、沙石、玻璃和塑料等杂质会进入最终产品,影响堆肥品质;堆肥工艺要求城市污泥的含水率在50%~60%,但大多数污水处理厂产生的城市污泥含水量偏高,需添加填充物;且堆肥在工艺控制上也较难实现,有些产品会释放异味,并含有大量杂质,长期使用这些品质低的堆肥会造成耕地污染。

本试验从资源再生利用的角度考虑,取不同地区的市政污泥、印染厂污泥、陶瓷厂污泥、河涌污泥、炉渣等原材料进行了污泥烧结砖项目的实验研究工作。

由于原材料的产地和种类较多(见表1),为了保证试验的顺利进行,制定试验室小试和现场中试计划,并按计划完成了各项试验工作,取得了相关试验结果,为以后污泥烧结砖的工业化生产提供了必要的技术依据。

1 试验室小试

1.1 原材料分析

依据国家城镇建设行业标准C/J T289-2008《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》的相关要求,对各类污泥进行了试验分析,结果表明这些原材料基本符合标准要求,可以用于烧制污泥砖,分析结果分别见表2、表3、表4。

1.2 小试过程

以顺德地区为例,分别进行小试和中试。

根据上述原料的分析结果,经分析认为:污泥含水率超过标准(40%)的要求,需要经过脱水、烘(晾)干处理,方可满足制砖要求。

污泥的烧失量超过标准(50%干污泥)的要求,为保证制砖性能,需控制污泥掺入量。

炉渣需破碎至要求粒度方能直接使用。

为探寻最佳配料方案,将印染污泥、市政污泥分别按0%、10%、20%、30%、40%、50%六种比例在同等条件下用同一种方法进行试验。具体配比详见表5。

成型制备:原材料经烘干、破碎、筛分后按比例混合均匀,加水搅拌,含水率控制在干基16%~18%,混合后的原料经过充分搅拌后,陈化72 h制得污泥制砖原料。

成型采用压砖机压制成型,砖型设定为实心砖,成型过程中根据成型情况调整水分,成型压力为0.3 MPa,砖坯经过干燥后,进入高温炉,烧成温度为1 000℃。

1.3 小试试验结果及分析

污泥砖性能测试结果见表6。

1.3.1 污泥砖抗压强度

抗压强度是衡量污泥烧结砖性能的重要指标,污泥的掺入量对抗压强度影响很大,从图1抗压强度与污泥掺量的关系可见,随着污泥掺入量的增大,由于污泥的烧失量很大(50%左右),所以抗压强度明显降低。

污泥掺入量在15%以下时,污泥烧结砖的强度可以超过10 MPa,污泥掺入量在30%时,抗压强度能够达到5 MPa。

污泥掺量不超过15%时,坯料达到塑性成型要求,含水率较低,有利于提高挤压成型坯体密实度,干燥和烧结过程中不易变形收缩产生裂纹缺陷,烧结后质量较好。当污泥掺量增加时,污泥瘦化作用明显增强,为使坯料正常成型必须加入更多水分以提高成型能力,此时成型的砖坯含水率高,密实度相对要低,干燥和焙烧过程中收缩明显,易于产生裂纹和其他缺陷,降低了坯体抗压性能。当污泥含量超过30%,坯料塑性降低更为明显,不适于挤出成型,且烧失量大,砖体强度低。

1.3.2 污泥烧结砖的密度

砖的密度对建筑的设计和施工都有一定的影响,密度小的砖能减轻建筑物的承重,且有利于建筑施工。

污泥烧结砖的密度与污泥掺量关系见图2。由图可见,由于污泥的有机质含量高,烧失量大,所以随着污泥掺量增加,污泥烧结砖的密度下降。

由于烧结普通砖标准未对砖的密度做限制规定,当污泥烧结砖掺入污泥量增多时,砖的密度变小,利于施工,但污泥掺量提高时其他物理学性能会受到影响。因此,在烧结砖的标准中,密度一般不作为质量控制指标,但是从新型墙体材料的角度考虑,砖的密度还对墙体的热工性能有一定的影响,所以控制和掌握污泥烧结砖的密度,对污泥烧结砖的生产和推广都有着积极的意义。

1.3.3 污泥烧结砖的保温隔热性能

我国的烧结砖产量居世界第一位,烧结砖是主要的建筑墙体围护材料。但随着建筑材料工业的发展,城市建设中使用新型建筑材料的比例逐年上升,普通烧结砖由于保温隔热性能不及一些新型建筑墙体材料且耗用大量土地资源,使烧结砖的应用和发展受到限制。以污泥为掺料的污泥烧结砖可以克服普通烧结砖在保温隔热性能和耗用土地资源两方面的缺点,具有建筑节能、节土利废的优点。研究砖的隔热保温性能,有利于污泥烧结砖的推广使用,促进城市污泥处理处置技术的发展。

由于污泥中含有大量的有机质,在烧结过程中,有机质完全燃烧后会在砖坯中留下很多微孔,砖体密度较低,因此具有较好的保温隔热性能,符合节能减排的产业政策。

污泥掺量与导热系数的关系见图3,从图上可以看出,污泥砖的导热系数随着污泥掺量的增加而下降。

1.4 小试总结

污泥的掺量对砖的密度、抗压强度、和导热系数有显著的影响。

污泥烧结砖的密度随污泥掺量增加而下降。在不考虑砖体强度影响的情况下,污泥烧结砖的密度越小,越有利于运输和建筑施工。

污泥烧结砖的抗压强度随着污泥的掺量升高而显著下降。污泥掺入量在15%以下时,污泥烧结砖的强度可以达到10 MPa以上,符合国家标准(GB5101-2003)《烧结普通砖》中MU10强度等级要求。污泥掺入量为30%时,抗压强度能够达到5 MPa以上,满足国家关于新型墙材MU5强度等级要求。

污泥烧结砖随污泥掺入量增加,砖体内气孔数量增加,导热系数大幅下降,保温隔热性能显著提高。污泥掺量20%左右的污泥烧结砖热导率在0.2 W/(mK)左右,优于导热系数约为0.4 W/(mK)的普通烧结砖,污泥掺量30%污泥烧结砖导热系数低达0.18W/(mK)左右,表现出优异的保温隔热性能,可作为非承重砌体保温隔热材料使用。

综合分析污泥掺量对污泥烧结砖的导热系数、密度和抗压强度的影响以及尽可能多的利用污泥的角度考虑,烧结温度在1 000℃左右,污泥掺量为30%的污泥烧结砖可获得良好的物理学性能和热工性能,能满足建筑节能对墙体材料的要求,有广泛的市场空间和发展潜力。

2 现场中试

根据小试结果并结合现场实际条件,制定中试配比和方案。

2.1 现场设备

台秤、破碎机、混合搅拌机、双级真空挤出机。

2.2 试验用原材料情况

试验用原材料情况见表7。

原材料在自然晾干后,经过破碎筛分,在经过搅拌机初步搅拌混合后备用。

2.3 中试配比方案

中试配比方案见表8。

2.4 污泥烧结砖的中试

由于污泥原料的种类较多,且性质差异较大,因此均化是生产工艺中的重要一环,考虑到中试现场设备的实际情况,为在现有条件下尽可能的做好原材料的均化,将备好的混合料放入挤出机中经过一次搅拌挤出后再进行陈化;原料陈化3 d后进入挤出机进行生产。

现场使用的双级真空挤出机对原材料的要求较高,为满足挤出条件,必须增大原料的含水率,但过高的含水率易导致砖坯产生变形,同时造成砖坯的强度下降。

现场试验共制作了2种配比的污泥烧结砖坯,共380块,其中市政污泥掺量为15%的有190块,30%掺量的有190块。烧结完成后,成品267块,成品合格率为70.3%;其中市政污泥掺量为15%的污泥烧结砖成品有182块,成品合格率为95.8%,市政污泥掺量为30%的污泥烧结砖成品有85块,成品合格率仅为44.7%。废品主要表现为变形较大、过烧、烧结粘连无法分开等。造成成品率较低的状况主要有四方面的原因:

坯料的均化尚不完全,在烧结过程中局部收缩不同,造成烧结砖的变形开裂;

由于软塑成型,坯料含水率较高,超过30%,造成码坯时砖坯产生变形;

砖坯干燥不完全,入窑时含水率过高,也是造成干燥变形开裂的主要原因;

由于对现场窑炉的热工指标缺少必要的信息,中试过程也仅仅是凭借普通粘土砖的生产经验操作,同时对所需内燃值估算过高,导致炉渣掺入量过高,造成过烧。

上述四点原因,都可以在日后的生产过程中通过增加均化设备、延长陈化时间、延长砖坯的干燥时间、调整炉渣加入量等方法加以解决。总之,中试验证了污泥烧结砖的生产可行性,掌握了生产工艺流程,基本达到中试目的。

2.5 中试污泥烧结砖检测结果及分析

中试污泥烧结砖检测结果及分析见表9。

抗压强度在3.7 MPa~10.5 MPa范围,比小试的结果稍低,这主要是因为实际中试过程中的含水率和炉渣掺入量较高,另外坯料的均匀性相对较差,但是市政污泥掺量为30%的污泥烧结砖成品的抗压强度仍然能符合国家关于新型墙材相关规范MU3.5强度级别的要求;市政污泥掺量为15%的污泥烧结砖成品的抗压强度能够达到国家标准GB 5101-2003 MU10强度级别的要求。

由于坯料含水率较高与污泥烧失量大,因此砖坯从湿坯到烧结完成,整个过程的收缩率在10%左右,与小试结果基本一致。含水率过高引起的干缩可以通过合理调整含水率的手段加以控制,而污泥烧失量引起的收缩则无法避免,所以在日后的生产中,定制砖坯尺寸时应将此类尺寸收缩考虑在内。

密度的测试结果与小试基本一致。

2.6 毒性浸出试验

为检验污泥烧结砖的环保性能,根据GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》,对污泥烧结砖产品进行了毒性浸出试验,其结果如表10所示。

2.7 中试总结

由于配比较多及现场条件的限制,在中试的部分工艺条件没有满足要求的情况下,市政污泥掺量为30%的污泥烧结砖的成品率较低,只有44.7,但是市政污泥掺量为15%的污泥烧结砖的成品合格率达到95.8%。

在增加原料均化工艺程序、采用半硬塑挤出成型或硬塑挤出成型工艺设备、准确掌握窑炉热工指标的条件下,有望提高污泥烧结砖的成品率。

通过对挑选的成品污泥烧结砖进行相关性能测试,其结果基本达到中试设想,说明实现掺入量15%的污泥制砖工业化生产是完全可行的。

3 污泥烧结砖试验总结

通过试验室的小试,总结出污泥掺入量对污泥烧结砖各项性能的影响;通过综合考虑对试验结果的分析,确定中试污泥掺入量为15%、30%两种配比。在污泥掺入量15%的情况下,污泥烧结砖可满足国家标准《烧结普通砖》(GB 5101-2003)墙体承重砖的质量要求。

根据小试的结果,制定中试试验配比方案,并依据方案安排现场中试。中试污泥烧结砖成品的检验结果达到预定目标,对指导污泥烧结砖的正式生产具有积极的指导意义。

建议生产中采用隧道窑工艺。隧道窑工作系统能保证窑内温度和热负荷的稳定,有助于完全燃烧,减少有害气体的产生。而隧道窑的结构也使得尾气的集中回收处理变得简易,所有尾气都可以经过处理后排放,确保达到环保要求。

根据国际上的通用理论,大气环境中的“二恶英”90%来源于城市和工业垃圾焚烧,含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物在燃烧温度低于300℃~400℃时容易产生二恶英,在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中,焚烧温度低于800℃,含氯垃圾不完全燃烧,极易生成二恶英。采用隧道窑生产污泥烧结砖,其烧成温度在950℃~1 100℃之间,在这样的高温条件下进行完全燃烧,极大地降低了“二恶英”产生的可能。

烧结砖作为墙体材料,在各类建设工程中用量很大。采用污泥生产烧结砖,污泥使用量大,是解决污泥问题的有效途径。采用合理的工艺配方,可以生产出物理性能合格,热工性能优良的污泥烧结砖。

生产污泥烧结砖既节省了资源,又因为污泥烧结砖具有优良的保温隔热性能,符合国家节能减排的产业政策,实现了变废为宝,一举多得。

虽然从总体的试验情况看,污泥烧结砖的性能与普通粘土(页岩)烧结砖的性能相比,还有一定的差距,比如强度,但根据即将出台的专门针对以淤泥为主要原料制成的砖或砌块《烧结保温砖和保温砌块》国家标准的相关内容要求,此类型的强度等级分为3.5 MPa、5.0 MPa、7.5 MPa等5个等级,可以满足非承重墙体的材料要求,而且市政污泥掺量为15%的污泥烧结砖成品合格率可以达到95.8%,抗压强度也能够达到国家标准GB 5101-2003 MU10强度级别的要求,符合墙体承重砖的质量要求。

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