响应曲面法优化污泥/粉煤灰复合陶粒滤料的制备

以污泥、粉煤灰和废玻璃为原料,辅以硅酸钠作为黏结剂,烧制复合陶粒滤料。在单因素实验基础上,利用Box-Behnken响应曲面法优化,考察了预热温度、烧结温度、烧结时间等因素及其相互作用对复合陶粒滤料性能的影响。研究结果表明,响应曲面建立的数学模型拟合度较高,预热温度、烧结温度和烧结时间3个因素之间的交互作用对复合陶粒滤料吸水率均有显著影响,烧结时间是最主要的因素。在污泥、粉煤灰、废玻璃的质量比为4∶3∶3,辅以3%（以质量分数计）硅酸钠黏结剂,预热温度为500 ℃,预热时间为20 min,烧结温度为1 133 ℃,烧结时间为23 min条件下,可制备出满足CJ/T 299—2008《水处理用人工陶粒滤料》要求的陶粒滤料。与其他陶粒对比,污泥/粉煤灰复合陶粒滤料具有低表观密度和高吸水率等优点,适宜作为水处理滤料及人工湿地填料。     

城市污泥尾矿陶粒的制备工艺及其性能与应用

以城市污水处理厂污泥和德兴铜矿尾矿为主要原材料，经高温烧结制备陶粒，通过试验确定原材料配比和烧制工艺参数，分析陶粒的物理性能(堆积密度、表观密度、1 h吸水率、空隙率)、浸出液中重金属含量，以及陶粒对铅离子的吸附性；将陶粒以0%、20%、40%、60%、80%、100%(质量分数)的替代率替代普通混凝土中的碎石，研究混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度变化。结果表明：按照m(污泥)∶m(尾矿)∶m(黏土)=2∶3∶1将原材料混合造粒，烧制工艺为(105±5)℃干燥3 h, 400℃预热15 min, 1 000℃烧结12 min,制得陶粒的堆积密度为528 kg/m³,表观密度为1 004 kg/m³,1 h吸水率为7.64%,空隙率为47.37%;陶粒浸出液中重金属含量均低于国家标准的限值；烧结温度为960℃的陶粒在30℃恒温水浴锅加热条件下对铅离子的吸附率达到93.57%;掺入陶粒之后，随着陶粒替代率的升高，陶粒混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度表现为先增大后减小的变化趋势，当陶粒替代率为60%时，标准养护28 d的立方体试块抗压强度达到...     

低硅铁尾矿陶粒烧结工艺优化试验

为提高铁尾矿循环利用的附加值,采用低硅铁尾矿制备烧结型轻质陶粒.结合低硅铁尾矿的化学成分,确定该类陶粒原材料质量比例为铁尾矿70％,膨润土20％及铝矾土10％.经成球盘制备成团球,采用正交试验进行烧结工艺参数设计,以确定合理烧结制度.试验结果表明:低硅铁尾矿陶粒最优烧结制度为预热温度400℃,预热时间20 min,烧结温度1140℃,烧结时间15 min.在该工艺条件下,低硅铁尾矿陶粒的堆积密度为705 kg·m-3,表观密度1612 kg·m-3,吸水率9.67％,筒压强度6.81 MPa,满足国家规范的要求.     

高强萤石尾矿陶粒的制备及其性能研究

以萤石尾矿和黏土为原料，碳化硅（SiC）作发泡剂，采用烧结法制备高强陶粒，系统探究了萤石尾矿配比、烧结温度、烧结时间和SiC外配量对陶粒性能的影响规律，并结合热力学计算、X射线衍射光谱、扫描电子显微镜等手段揭示萤石尾矿陶粒烧结过程中的液相、物相组成和微观结构的演变机理。研究结果表明，当萤石尾矿配比为70%（质量分数）、黏土配比为30%（质量分数）、SiC外配量为0.5%（质量分数）、预热温度为450℃、预热时间为15 min、烧结温度为1 210℃、烧结时间为30 min、升温速率为5℃/min时，制得的萤石尾矿陶粒压裂力达527.9 N、表观密度达0.89 g/cm3、1 h吸水率达0.21%、筒压强度达4.63 MPa、堆积密度达594.6 kg/m3，符合GB/T 17431.1—2010《轻集料及其实验方法》中轻集料600级高强陶粒的要求，该研究成果可为萤石尾矿的资源化利用提供新方法。     

城市污水厂污泥烧制陶粒工艺研究

污泥作为污水厂的副产物,必须进行适当的处理。利用污泥烧制陶粒可以有效减少污水厂污泥排放量,同时又充分利用了污泥,真正实现了＂减排＂甚至＂零排放＂。从原料配比和烧制条件上对利用污泥烧制陶粒进行了研究分析。结果表明,以污泥为主要原料,以水玻璃为添加剂,另加适量比例的水,在一定烧制温度和保温时间下烧制陶粒产品,最佳配比和烧制条件为：水玻璃含量20%,水含量70%,预热温度400℃,预热时间20 min,烧结温度1000℃,烧结时间30 min。     

正交设计与回归分析在底泥陶粒松散容重研究中的应用

运用L9(34)正交试验设计的方法,研究了底泥陶粒配比中生活污泥、粘结剂、烧成温度等因素,对陶粒松散容重的影响,确定了底泥陶粒的最优配合比为A1B2C3,即:生活污泥含量为5%,粘结剂含量为4%,焙烧温度为1120℃.并利用一元线性回归分析,建立底泥陶粒的松散容重与生活污泥以及烧成温度的线性关系.     

利用煤矸石制备陶粒的配比和烧结制度的试验研究

以煤矸石为主要原料,采用烧结法研制陶粒.通过研究原料配比和烧成制度对陶粒性能的影响,得出制备陶粒的最佳配比为煤矸石∶粉煤灰∶混合料=80∶ 10∶10,外掺1％甲基纤维素;利用正交试验确定了煤矸石陶粒的最佳烧结制度:预热温度300℃、预热时间15 min,烧成温度1100℃、烧成时间45 min,分析表明影响陶粒吸水率的主要因素是预热时间,影响堆积密度的主要因素是烧结时间.并对产品进行了微观结构分析(SEM).     

煤矸石陶粒制备工艺的优化实验

本文研究烧制煤矸石陶粒的原料比例和工艺制度.通过对煤矸石的成分分析确定烧制煤矸石陶粒的原料及原料配比;查阅相关资料制定了陶粒的预热温度、烧结温度、烧结时间等制备工艺参数,进行平行实验.依据基础实验结果制定影响陶粒性能的主要影响因素,进行烧制工艺优化实验,分析影响实验结果的因素.通过基础实验得出:当原料比例为煤矸石∶粉煤灰∶膨胀剂=78∶15∶7,烧结温度达到1150℃时,冷却,烧制的陶粒堆积密度785 kg/m3;筒压强度5.9 MPa;吸水率3.5％.通过优化分析,当以筒压强度为考核指标时最优方案A2B3C2、以堆积密度为考核指标时最优方案A2B2C1、以吸水率为考核指标时最优方案A3B1C2;影响最显著的因素是A.结论:煤矸石烧制的最佳工艺为预热温度为500℃,预热时间30 min;烧结温度为1 150℃;烧结时间为15 min;然后冷却.通过优化设计的极差分析和方差分析结果可知预热温度对陶粒性能影响最显著.     

以印染污泥为原料制备生物滤膜用陶粒

本次试验研究以增城市新塘镇某水质净化厂的印染污泥为试验对象,以印染污泥为原料制备生物滤膜用陶粒为主要目的,以实现印染污泥的综合利用,通过烧制陶粒试验研究了印染污泥制备生物滤膜用陶粒的可行性。研究结果表明:以印染污泥为原料制备陶粒是可行的。当印染污泥70%~80%,黏土15%~25%,加入10%左右的添加剂时,烧结温度为1000℃,烧结时间为15 min,升温方法是常温~200℃保持1 h,接着迅速转入900℃保持1 h,继续升温至1000℃,保持15~30 min,取出自然冷却,以此制备的陶粒具有强度高,表观密度小,能满足生物滤膜用陶粒的强度和密度的要求。     

以给水厂污泥制备新型陶粒及其性能优化

随着自来水需求及处理量增加,给水厂的副产物-给水污泥产量日益增加,其最终处置急需合理解决.以给水厂污泥为主料,粉煤灰、黏土及玻璃粉为辅料,烧制陶粒,试样孔隙均匀,三维连通,可作为无土栽培、中水处理及人工湿地填料.通过单因素试验研究制备过程中原料配合比、烧结温度及烧结时间等因素对陶粒性能的影响.试验采用SEM和XRD进行了微观结构和物相分析,并确定最佳工艺参数:配合比为给水污泥60％,粉煤灰16％,黏土16％,玻璃粉8％,预热温度500℃,预热时间20 min,烧结温度1170℃,烧结时间20 min.陶粒试样表观密度1.388 g·cm-3,堆积密度0.7636 g·cm-3,吸水率23.65％,空隙率44.99％.     

城市污泥/煤矸石制备多孔陶粒的试验研究

在分析城市污泥和煤矸石化学成分、矿物组成及热分解特性基础上,设定了烧结制度;研究了不同配比、不同烧结温度对多孔陶粒体积密度、吸水率以及孔隙率等性能的影响。结果表明,以煤矸石和城市污泥二种原料可以制备多孔陶粒,当煤矸石∶城市污泥=80∶20~50∶50时,烧结温度1120℃、保温1h,制备的多孔密度为1030~1200kg/m3、显气孔率在26~50%;吸水率在23~35%。城市污泥中有害重金属元素在陶粒中得到有效固化,不会对环境造成的二次污染。     

钨冶炼渣制备高强烧结陶粒及其性能研究

基于钨冶炼废渣难处理的现状，提出一种制备高强度陶瓷颗粒的无害化利用途径。以钨冶炼废渣为主要原料，黏土作为塑形剂和助烧剂，采用高温烧结法制备性能优良的高强陶粒。系统研究了原料配比、预热条件和烧结条件对陶粒性能的影响，并探讨了烧结过程中物相变化对陶粒性能的影响。在m（钨渣）∶m（黏土）为6∶4、预热温度为400℃、预热时间为20 min、烧结温度为1 150℃、烧结时间为30 min的优化条件下，可获得单颗粒抗压强度为15.64 MPa、筒压强度为18.37 MPa、表观密度为1 713 kg/m3、堆积密度为892 kg/m3、1 h吸水率为8.79%的陶粒产品，其常见重金属浸出毒性符合GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》要求，可作为高强度建筑骨料。     

城市污泥掺量对煤气化渣陶粒性能影响

以煤气化渣为主要原材料烧制陶粒,研究了陶粒的烧结制度以及城市污泥掺量对陶粒性能、孔结构影响及微观作用机制。结果表明:陶粒烧结制度为500 ℃预热30 min,1 100 ℃烧结15 min时,煤气化渣陶粒强度可达11.3 MPa,且烧结出污泥质量掺量为20%、筒压强度为6.7 MPa的轻质高强陶粒;城市污泥掺量改变了陶粒孔结构和孔径分布,陶粒孔隙率及平均孔径随着污泥掺量的增加而增大,陶粒内部结构变得疏松,使得陶粒吸水率增加、堆积密度减小,且对陶粒强度带来不利影响。     

城市污水厂污泥制备陶粒滤料及其特性

以城市污水处理厂脱水污泥作为主要原料,添加粉煤灰和粘土烧制陶粒滤料,考察了烧制过程中各主要因素(干燥时间、预热温度、预热时间、焙烧温度和焙烧时间)对产品性能(比表面积、堆积密度和颗粒密度)的影响,最终结合正交实验确定了污泥作为主要原料烧制陶粒的最佳工艺条件. 结果表明,污泥与辅料的最佳质量配比为：污泥:粉煤灰:粘土=2:3:1,烧制陶粒的最佳工艺条件为：干燥时间1 h,预热温度300℃,预热时间20 min,焙烧温度1100℃,焙烧时间8 min,此时制得的陶粒比表面积为4.222 m2/g,堆积密度为635 kg/m3,颗粒密度为1146 kg/m3,孔隙率为22.4%,盐酸可溶率为0.18%,破碎率为0.4%.     

污泥陶粒的制作及特性研究

以城市污水处理厂的脱水污泥作为主要材料,添加粘土和炉渣烧制陶粒滤料。研究了原料配比、预热温度、预热时间、焙烧温度、焙烧时间对陶粒性能即吸水率、堆积密度、颗粒密度的影响。最终陶粒烧制的最佳配比和工艺条件为：炉渣20%,污泥50%,粘土30%,水38%,预热温度400℃,预热时间20 min,焙烧温度1 000℃,焙烧时间30 min。     

污泥与油页岩半焦制备陶粒滤料的研究

采用造粒、干燥、预热、烧结工艺，以油页岩半焦、粉煤灰、污泥三种固体废弃物为原料制备污水处理厂用人工陶粒滤料。以盐酸可溶率、筒压强度、空隙率和比表面积为陶粒滤料主要性能指标，探究陶粒烧制过程中原料配比、烧结温度及原材料特性等因素对陶粒性能的影响。实验结果表明：油页岩半焦与粉煤灰的最佳比例为3∶5,煅烧温度超过1125℃时陶粒的比表面积和空隙率有明显的降低。随着陶粒原料中污泥含量的提高，盐酸可溶率和筒压强度逐渐降低，而空隙率和比表面积逐渐升高，但仍符合CJ/T 299-2008标准的要求。油页岩半焦中残余的有机组分有利于陶粒制备过程中孔隙的形成。     

油田污泥基高强陶粒的制备及性能优化

为了解决危废油田污泥的堆存处置问题,研制了一种以油田污泥(简称油泥)为原料,以黄土、黄沙和黏土为添加剂的油泥烧结陶粒。通过单因素试验探究油泥最大掺量及最佳烧制工艺条件,并利用电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)探究陶粒的显微结构、物相组成和内外层元素分布特征。结果表明,在油泥掺量为60%(质量分数),烧结温度为1 140 ℃,烧结时间为20 min时可以得到低吸水率、高抗压强度的目标陶粒。在最佳条件下,参照GB/T 17431.1—2010《轻集料及其试验标准》烧结的油泥陶粒1 h吸水率为0.32%,堆积密度为1 020.3 kg/m³,筒压强度为40.992 MPa。     

飞灰-污泥烧结物中重金属分布及形态分析

以垃圾焚烧飞灰与市政污泥为研究对象，探讨了飞灰与市政污泥混合物陶粒烧结温度和时间条件，开展了陶粒烧结物的形貌结构、物相分析及其重金属形态分布和含量变化。研究表明：在优化条件下，飞灰-市政污泥混合物在1150℃温度下烧结成型良好；陶粒烧结物中具有新矿物相生成，如CaAlSiO₄(OH)、CaSiO₃和CaAl₄O₇等矿物相，化学形态由不稳定形态转变为稳定形态；高温烧结后重金属Ba较为稳定的可氧化态F₃和残渣态F₄比例大幅度提高，其中残渣态F4所占比例提高到79%;Zn、Pb、Cu和Cr等金属可氧化态F₃可氧化态和残渣态F₄占比也得到了明显提高；Zn、Pb、Cu和Cr浸出浓度分别降低至0.33、0.003、0.03和0.01 mg/L，低于危险废弃物有害金属浸出浓度的最大允许限量。     

烧结温度对莫来石/石英质经济型陶粒支撑剂性能的影响

以阳泉长青Ⅲ级铝矾土和砂土为原料,在1420~1540℃下烧结制备了莫来石/石英质经济型陶粒支撑剂,研究了烧结温度对莫来石/石英质经济型陶粒性能的影响,并与目前市场上的支撑剂进行了详细的对比,得出这是一种性能优于天然石英砂、成本低于人造陶粒支撑剂的一种经济型陶粒支撑剂;并采用XRD和SEM等手段对陶粒支撑剂的性能和物相形貌进行了表征和分析。结果表明:在1510℃下烧结制备的陶粒支撑剂体密度为1.39 g·cm-3,视密度为2.78 g·cm-3,35 MPa下的破碎率为5.54%;在该温度下,莫来石晶相已经发育完全,且石英颗粒填充在莫来石形成的网络空间结构中,烧结致密化程度较高。     

管式煤矸石—石英基陶瓷支撑体的制备研究

以石英砂和煤矸石为主要原料，采用模压成型法制备管式煤矸石—石英基陶瓷支撑体。通过XRD、SEM、三点弯曲法、压汞法、质量损失法和自制装置对陶瓷支撑体的物相组成、显微结构、抗折强度、孔径、耐酸碱腐蚀性、纯水通量等进行表征和测试。考察了原料配比、烧结温度、保温时间等因素对陶瓷支撑体性能的影响。实验结果表明：原料配比石英砂∶煤矸石∶钾长石∶羧甲基纤维素钠∶碳酸钠∶四硼酸钠=53.5∶30∶5∶5∶4∶2.5，在烧结温度850℃、保温时间30 min条件下，可制备气孔率40%、抗折强度9.17 MPa、孔径25μm、耐酸腐蚀质量损失率1.1%、耐碱腐蚀质量损失率3%、纯水通量100.7 m³·m^-2·h^-1·bar^-1的低成本管式煤矸石—石英基陶瓷支撑体。