CN103449796B - 一种污泥蒸压砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥蒸压砖，其包括以下重量份数的原料组分：污泥脱水泥饼：20～60份，第一粉煤灰：11～25份，电石渣或第一石灰：0～10份，炉渣：22～39份，增强剂：1～6份。其中，所述污泥脱水泥饼包括以下重量份数的原料组分：污泥：33～66份，第二粉煤灰：15～33份，第二石灰：15～33份，混凝剂：1～5份。该蒸压砖以工业废料为主要原料，低能耗、非烧结、安全卫生且长期稳定。本发明还公开了一种污泥蒸压砖制备方法，该方法采用先调理后脱水形成污泥脱水泥饼的方式控制污泥含水率，并加入粉煤灰等进行水化反应，由该方法制的蒸压砖可以满足标准砖性能要求，且其生产工艺简单、低能耗、环保。

Description

一种污泥蒸压砖及其制备方法

技术领域

本发明属于污泥资源化利用技术领域，特别涉及一种污泥蒸压砖及其制备方法。

背景技术

污泥因其液-固相混合物的浆态特征而成为一类与液态和固态废弃物均有区别的废弃物。它不仅在产生时有浆态物的特征，而且其液、固混合状态具有一定的稳定性，通常仅在施加极大的外加作用力（物理、化学）时才能固、液分离。同时污泥含水率高，不易脱水，含有呈胶状结构的亲水性物质，而且有机物含量高，易腐烂发臭，含有各种致病菌。若大量未经处理的污泥任意堆放和排放，不但会对环境造成新的污染，而且还会浪费污泥中的有用资源。因此，如何将产量大、成分复杂的污泥，经过科学处理后使其减量化、无害化、稳定化和资源化，已经成为我国乃至全世界广泛关注的热点问题。

目前我国污泥的处置主要以农用、焚烧和填埋为主，但是由于污泥的含水率高、力学性质差、污染物含量高，这些处理方式往往存在污染环境、处理成本过高或容易引起填埋场工程灾害等问题，难以满足大量产生的各种污泥的处置要求，尤其是难以解决市政污泥问题。市政污泥是城市污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体污泥等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特征是含水率高，有机物含量高，容易腐化发臭，且含有重金属、病原菌等多种有毒有害物质。随着我国城市化进程的加快，国家对环境治理投资力度的增加，城市污水处理率逐年提高，污泥的产量也不断增大。污水处理厂的普及推广和污水处理程度的提高一方面将改善我国的水环境质量，提高人民生活水平，但同时又容易造成污泥由于得不到妥善处理，直接给水体和大气造成二次污染的尴尬局面。

鉴于上述处置方法存在的不足和问题以及当下污泥处理的迫切需求，污泥的处置受到越来越多的关注，利用污泥制备建材的研究应运而生。其与填埋相比，利用更彻底；与焚烧相比，投资小，效益高；与堆肥农用相比，更安全。因此，污泥资源化，特别是污泥生产建筑用砖具有非常广阔的前景。但是，因为污泥中有机物含量高，含水率高，所以如何提高物料的分散的均匀性，采用合理的配料和工艺方案消除污泥中有机物对砖强度的不利影响，并提高污泥砖的抗冻融、抗碳化等耐久性能、如何避免热干化导致的有机物热分解产生的臭气、如何通过有效的工艺将污泥中的有机物、活体细胞、病原微生物有效杀灭等问题都是污泥砖开发的关键所在。

当下，针对上述制砖问题，开发出污泥烧结砖，实现了变废为宝。但是现有的烧结砖取材不易、生产工艺复杂且能耗高，生产过程中会产生有害气体，对大气的潜在污染大，我国国家墙改办已经要求在2010年全国所有城市禁止使用粘土砖，同时严格限制烧结砖项目。再者，现有的烧结砖工艺对污泥饼的脱水效果较差，脱水后含水率依然较高，至少80%，这样在制砖工艺的混配过程中，污泥泥饼容易成团，造成在砖坯中的强度“薄弱点”，再配以其他的传统原料，最终制成的污泥砖性能较差，不能广泛应用于墙体材料、市政工程、护坡砖等领域。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种以工业废料为主要原料的低能耗、非烧结、安全卫生且长期稳定的污泥蒸压砖。

本发明的另一目的是提供一种污泥蒸压砖制备方法，该方法生产工艺简单、污泥饼脱水效率高且低能耗、环保。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种污泥蒸压砖，其包括以下重量份数的原料组分：

污泥脱水泥饼：20～60份

第一粉煤灰：11～25份

电石渣或第一石灰：0～10份

炉渣：22～39份

增强剂：1～6份；

其中，所述污泥脱水泥饼包括以下重量份数的原料组分：

污泥：33～66份

第二粉煤灰：15～33份

第二石灰：15～33份

混凝剂：1～5份。

以及，一种污泥蒸压砖制备方法，该方法包括以下制备步骤：

污泥脱水泥饼的制备：依照上述污泥脱水泥饼配方称取各组分，将称取的各组分进行混料调理，形成调理污泥；对所述调理污泥进行脱水；

蒸压砖的各组分混合：依照上述蒸压砖配方称取各组分；控制湿基含水率为15%～20%，将称取的各组分进行混料处理，得到混合物料；

将所述混合物料压制成型，获得成型砖；

将所述成型砖静置4～48h后进行蒸压养护。

上述污泥蒸压砖以工业废料为主要原料，变废为宝，以废治废，保护了粘土资源，并通过含水率适宜的污泥脱水泥饼与其他组分混合，使得各组分混合均匀，避免了强度“薄弱点”。其中，将石灰或电石渣等与污泥脱水泥饼混合，可以激发增强剂、粉煤灰等进行水化反应，极大地提高了蒸压砖内的水化反应效率，形成较多的莫来石、水合硅酸钙等，使得蒸压砖强度较高、性能良好且长期稳定，再者，将石灰与污泥脱水泥饼混合，因石灰的添加会放热，所以能同时降低污泥的生物活性，有效杀灭污泥中的活体细胞、病原微生物等，起到消毒、杀菌和除臭的作用，实现了污泥处理的无害化、减量化并使得所述污泥蒸压砖满足标准砖的性能需求，可以在低成本运作下得到广泛推广应用。上述污泥脱水泥饼包括污泥、粉煤灰、石灰、混凝剂等，将粉煤灰、石灰、混凝剂等与污泥相混，目的是为了进行污泥调理，形成以粉煤灰作为骨架构建体的污泥脱水泥饼，使得污泥在脱水环节中，即使在高压过滤作用下依然能以坚硬的骨架结构，保持水的过滤通道不堵塞，实现深度脱水，保证了污泥脱水泥饼脱水效率高、脱水效果良好，可至少降至60%，而且仅通过自然风化，含水率即可进一步降低到30%以下，避免了热干化中的高能耗以及有机物热分解产生的臭气。这样的污泥脱水泥饼与蒸压砖的其他组分混合，能达到上述良好的混合效果。而且，在污泥调理中加入的石灰也会放热杀菌除臭，并为后期制作的砖块耐久性提供帮助，同时提供碱性环境，协助改善污泥脱水性能。

上述污泥蒸压砖制备方法采用先调理脱水得到脱水泥饼再加以利用的技术思路，有效实现了污泥的减量化，减少了运输和处理成本，与传统自然干化、热干化等减量手段相比，大大节省了时间和能耗，并有效避免了臭气的产生。同时使用高温高压的蒸汽养护，强化水化反应，并起到消毒、杀菌、除臭作用，有效杀灭污泥中的活体细胞、病原微生物等，保证制得的蒸压砖环保无害。再者，该方法以污泥、粉煤灰、炉渣、电石渣等工业废物为主要原料，仅添加极少量水泥，即可制得合格的污泥蒸压砖。整个生产工艺简单环保，原料易得，成本低廉，实现了污泥处置与资源化的结合。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例提供的市政污泥烘干样的一XRD图谱；

图2为本发明实施例提供的市政污泥烘干样的另一XRD图谱；

图3为本发明实施例提供的市政污泥蒸压砖的a-SEM图谱；

图4为本发明实施例提供的市政污泥蒸压砖的b-SEM图谱；

图5为本发明实施例提供的市政污泥蒸压砖的c-SEM图谱；

图6为本发明实施例提供的市政污泥蒸压砖的d-SEM图谱；

图7为本发明各实施例提供的污泥蒸压砖制备工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种污泥蒸压砖，其包括以下重量份数的原料组分：

污泥脱水泥饼：20～60份

第一粉煤灰：11～25份

电石渣或第一石灰：0～10份

炉渣：22～39份

增强剂：1～6份；

其中，所述污泥脱水泥饼包括以下重量份数的原料组分：

污泥：33～66份

第二粉煤灰：15～33份

第二石灰：15～33份

混凝剂：1～5份。

其中，上述第一粉煤灰和第二粉煤灰可为同一来源收集，也可分别采自不同区域，只要是本领域常规的粉煤灰即可，具体而言，粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。上述第一石灰和第二石灰不区分具体的组分差异，只要是本领域常规的以氧化钙为主要成分的石灰即可，其中，石灰包括生石灰和熟石灰，均可以使用于此。在优选实施例中，上述第一石灰和第二石灰的有效CaO含量均大于50%且小于或等于100%，这样既可减少其他无用物质的加入，又可满足蒸压砖的性能需求。

具体地，上述污泥脱水泥饼包括污泥、粉煤灰、石灰和混凝剂，还可以包括其他不与上述污泥脱水泥饼各组分相冲突的成分，如碎石、炉渣等。所述污泥为各种生活、工业等污泥，如生活污水污泥、工业废水污泥、给水污泥等，其中，市政污泥是当下最难处理的污泥，因为它是一种包括有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体污泥等的极其复杂的非均质体，含水率高，有机物含量高，容易腐化发臭，且含有重金属、病原菌等多种有毒有害物质，传统的污泥处理方法脱水效果较差，对于含水率较高（如99%以上）的污泥，一般最佳只可脱水至含水率80%左右，在制砖混料工艺中容易成团，污泥成团后造成在砖坯中的强度“薄弱点”，而且有机物含量过高导致砖块硬度不足、有机物热分解产生臭气等问题，容易造成二次污染，使得污泥制砖尤其是市政污泥制砖大大受限。而本发明的上述配方很好地解决了市政污泥处理难的问题，可以处理含水率为95%-99.5%，有机物含量为30%-60%的污泥，对于其他污泥的处理问题当然也就迎刃而解。

在上述污泥脱水泥饼中，所述粉煤灰、石灰和混凝剂可对污泥进行调理，具体调理如下：所述粉煤灰可以在污泥脱水泥饼中形成坚硬的骨架结构，以保持水的过滤通道不堵塞，实现深度脱水。所述石灰为碱性氧化物，既可以为粉煤灰构建骨架体提供有利的碱性环境，又可以与所述混凝剂配合，实现与污泥颗粒的吸附架桥或电性中和，使污泥颗粒脱稳和凝聚，还可以放热灭菌，减少有机物分解发臭等。这样显著提高了泥饼脱水率，使泥饼的含水率降至60%以下，而且能有效灭菌，环保卫生。在优选实施例中，所述混凝剂为氯化铁、氯化铝、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和聚合硫酸铝铁中的至少一种，可以有效提高污泥的凝聚和脱水能力。其中，所述混凝剂的纯度越高越好，优选大于92%的混凝剂，以减少其他非必须物质的加入量，但是纯度越高，成本越高，一般选取纯度为92%的混凝剂比较适宜。另外，所述粉煤灰和石灰既能在污泥调理、脱水过程中充当调理剂，改善污泥的脱水性能，又能在蒸压砖制作过程中形成强度物质并固化污泥，提高了产品的强度和性能，体现了污泥脱水与资源化利用相结合的一体化技术。而且经过调理、深度脱水后的污泥泥饼的形状发生了改变，使污泥泥饼在后续的制砖混料工艺中不易成团，而更易与其他原料混合均匀，避免了污泥成团后造成的强度“薄弱点”。综上所述，上述污泥脱水泥饼可具有较低的含水率，又可以形成较高的整体强度。

上述污泥蒸压砖包括污泥脱水泥饼、粉煤灰、电石渣或石灰、炉渣和增强剂，它们之间存在水化反应，可形成稳定、高强度的水化产物，实现砖块的稳定和强度要求。在优选实施例中，所述蒸压砖还包括碎石、煤矸石、贝壳粉和石膏中的至少一种，以对蒸压砖进行微调，满足其硬度和其他实际性能需求，获得性能更佳的砖块，其中，贝壳粉和石膏也可以参与发生水化反应。上述蒸压砖虽为多组分复杂混合体，其各组分所含元素会有所差别，但一般主要物质所占比例差异不大，使得蒸压砖的性能均一。在优选实施例中，整体钙硅比例保持在一定的范围内，配以本蒸压砖配方体系，钙含量与硅含量的比值为1.5～2.5，可进一步优选为1.5～2.1，具体可为1.8、2.0、2.1等，可以有效地参与水化反应，很好地满足制砖性能需求，达到较好的砖块硬度需求，且实现砖块的长期稳定。

在上述蒸压砖配方组分中，所述污泥脱水泥饼为上述污泥脱水泥饼。所述粉煤灰化学性质比较稳定，在碱性激发条件下能够发生类似于火山灰的胶凝反应形成水化产物，由此形成的水化产物性质也会比较稳定。所述电石渣或石灰可以提供所述粉煤灰所需的碱性条件，并进一步放热除菌。在优选实施例中，所述电石渣的含水率<35%，100%≥有效CaO含量>45%，这样既可以减少其他无用物质的加入而影响砖块性能，又能与其他组分混合地更加均匀，有利于后续的水化反应充分进行。

上述增强剂可以增强水化反应，提高产品性能，在优选实施例中，所述增强剂为水泥、聚乙烯醇和木质素磺酸盐中的至少一种，可以使得各物质之间的水化反应进行地充分、彻底。所述炉渣可进一步提高蒸压砖的硬度、强度。

为进一步提高混料均匀度，可以将蒸压砖配方的各组分经过破碎筛选后混合，其中，所述电石渣或石灰优选粒径为0.5mm以下，所述炉渣优选粒径为1cm以下，所述污泥脱水泥饼的破碎粒径可根据实际混合情况确定。

上述蒸压砖通过粉煤灰、石灰、炉渣等活性物质以及增强剂，再配合高均匀性的混料效果，形成了脱勃莫来石、钙矾石、水化硅酸钙等胶凝材料水化产物（可通过SEM---扫描电子显微镜观察到，并通过XRD---X射线衍射分析其物象组成），显著提高了污泥砖的整体强度，从而提高了污泥砖的抗冻融、抗碳化等耐久性能，并实现了有机物、活体细胞、病原微生物等的有效稳定化和固定化。

上述污泥蒸压砖中的污泥脱水泥饼通过调理后脱水制得，含水率较低，又能与蒸压砖的其他组分混合均匀，避免了强度薄弱点，且有利于后续的水化反应。在增强剂、粉煤灰等作用下，发生了比较彻底、完全的水化反应，形成了以莫来石、水和硅酸钙等水化产物为主体的砖块体系，赋予了所述蒸压砖强度高、抗压和抗折强度高、抗冻性好且长期稳定的性能，又加上石灰等物质的放热杀菌作用，使得蒸压砖不仅满足标准砖的使用要求，如放射性、干燥收缩率和碳化系数等多项指标均达到相关标准，又环保卫生，不引发二次污染。

以及相应地，本发明实施例还提供了一种污泥蒸压砖制备方法，该方法包括以下制备步骤：

S01：污泥脱水泥饼的制备：a、依照上述污泥脱水泥饼配方称取各组分；b、将称取的各组分进行混料调理，形成调理污泥；c、对所述调理污泥进行脱水；

S02：蒸压砖的各组分混合：d、依照上述蒸压砖配方称取各组分；e、控制湿基含水率为15%～20%，将称取的各组分进行混料处理，得到混合物料；

S03：将所述混合物料压制成型，获得成型砖；

S04：将所述成型砖静置4～48h后进行蒸压养护。

具体地，在上述步骤S01的分步骤b中，只要将各组分混合均匀即可。在优选实施例中，于污泥中依次加入所述混凝剂、石灰、粉煤灰，控制搅拌速度为50rpm，搅拌1-3分钟后，逐渐提高转速至200-300rpm，并维持这个转速15s-18s，而后再以50rpm的速度搅拌15-20分钟即可。

上述步骤S01的分步骤c中，可以利用现有的脱水技术处理，优选机械脱水，如板框压滤脱水。脱水后污泥饼的含水率降至60%以下，自然通风至多两周后，污泥饼的含水率可降至20%-30%，即可用于制砖。

上述步骤S02的分步骤e中，需控制湿基含水率为15%～20%，即水的重量占所述蒸压砖所有组分总重的15%～20%，这样才能混料均匀，保证有效制砖。因为水分过多，则污泥各组分容易成团，压制难以成型；水分过少，又不能使各物料组分充分混合。

上述步骤S03中，成型压力优选为10～35Mpa，这样既能避免蒸压砖的水化产物遭受损坏，也能保证蒸压砖成型较好。

上述步骤S04中，采用高温高压的蒸汽养护，强化水化反应，同时起到消毒、杀菌、除臭的作用，有效地杀灭了污泥中的活体细胞、病原微生物等。相比于传统的烧结工艺，能耗较小且不会产生有害气体。在优选实施例中，所述蒸压养护的蒸汽压力为0.1～2.3MPa，蒸汽温度为100℃～220℃，养护时间为4～15h，保证了水化反应的有效进行。

上述污泥蒸压砖制备生产工艺简单，采用先调理脱水得到脱水泥饼再加以利用的技术思路，有效实现了污泥的减量化，减少了运输和处理成本，再加上蒸压养护作用，进一步强化了水化反应，增强了污泥砖的性能。由此制成的蒸压砖抗压强度平均可达17.89MPa，抗折强度平均可达4.71MPa，经冻融试验后砖块抗压强度平均可达16.9MPa，干质量损失为0.2%-1.1%，且强度等级别、抗冻性均符合GB11945-1999《蒸压灰砂砖》中MU15C优等品的要求；其碳化系数为0.88，干燥收缩值为0.55mm/m；放射性核素符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中建筑主体材料要求。

现以具体的污泥蒸压砖及其制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。其中，所述污泥为市政污泥，来源于污水处理厂，具体为武汉市龙王嘴污水处理厂初沉池与二沉池排出的混合污泥，所述污泥的含水率为95%-99.5%，有机物含量为30%-60%。按各实施例各制作80份蒸压砖，而后分别测取各砖块性能指数，依此得知砖块的平均性能指数，判断该类蒸压砖的性能特点。

实施例1

一种污泥蒸压砖，包括以下重量份数的配方组分：市政污泥脱水泥饼40份，粉煤灰18份，电石渣4份，炉渣32份，增强剂6份。其中市政污泥脱水泥饼包括以下原料混合调理并脱水制得：市政污泥33份，粉煤灰33份，石灰33份，混凝剂1份。

上述蒸压砖的制备方法包括以下步骤，具体参见图7，图中的石灰组分替换为本实施例的电石渣组分：

T01：污泥脱水泥饼的制备：a1、依照实施例1的污泥脱水泥饼配方称取各组分；b1、将称取的各组分混合均匀，形成调理污泥；c1、对所述调理污泥进行脱水，得到市政污泥脱水泥饼，将该泥饼静置3天，含水率降至25%。

T02：蒸压砖的各组分混合：d1、依照实施例1的蒸压砖配方称取各组分；e1、控制湿基含水率为15%，将称取的各组分进行混料处理，得到混合物料；

T03：将所述混合物料压制成型，获得成型砖；

T04：将所述成型砖静置12h后进行蒸压养护。

其中，成型压力为20MPa，蒸压养护的蒸汽压力为0.8MPa，蒸汽温度为180℃，养护时间为8h。制得的80份蒸压砖送检测试，得出：平均抗压强度为17.89Mpa，平均抗折强度为4.71Mpa，冻融试验后平均抗压强度为16.9Mpa，干质量损失为0.2%-1.1%，抗冻性符合GB11945-1999《蒸压灰砂砖》中MU15C优等品的要求，且碳化系数为0.88，干燥收缩值为0.55mm/m；放射性核素符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中建筑主体材料要求。

实施例2

一种污泥蒸压砖，包括以下重量份数的配方组分：市政污泥脱水泥饼60份，粉煤灰12份，炉渣22份，增强剂6份。其中市政污泥脱水泥饼包括以下原料混合调理并脱水制得：市政污泥66份，粉煤灰33份，石灰33份，混凝剂5份。

上述蒸压砖的制备方法包括以下步骤，具体参见图7，图中的石灰组分不添加：

T05：污泥脱水泥饼的制备：a2、依照实施例2的污泥脱水泥饼配方称取各组分；b2、同实施例1的b1步骤；c2、对所述调理污泥进行脱水，得到市政污泥脱水泥饼，将该泥饼静置2天，含水率降至30%。

T06：蒸压砖的各组分混合：d2、依照实施例2的蒸压砖配方称取各组分；e2、控制湿基含水率为20%，将称取的各组分进行混料处理，得到混合物料；

T07：将所述混合物料压制成型，获得成型砖；

T08：将所述成型砖静置48h后进行蒸压养护。

其中，成型压力为10MPa，蒸压养护的蒸汽压力为2.3MPa，蒸汽温度为220℃，养护时间为15h。制得的80份蒸压砖送检测试，得出：平均抗压强度为17.85Mpa，平均抗折强度为4.71Mpa，冻融试验后平均抗压强度为16.52Mpa，干质量损失为0.2%-1.1%，抗冻性符合GB11945-1999《蒸压灰砂砖》中MU15C优等品的要求，且碳化系数为0.88，干燥收缩值为0.55mm/m；放射性核素符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中建筑主体材料要求。

实施例3

一种污泥蒸压砖，包括以下重量份数的配方组分：市政污泥脱水泥饼20份，粉煤灰25份，石灰10份，炉渣22份，增强剂1份。其中市政污泥脱水泥饼包括以下原料混合调理并脱水制得：市政污泥33份，粉煤灰15份，石灰33份，混凝剂5份。

上述蒸压砖的制备方法包括以下步骤，具体参见图7：

T09：污泥脱水泥饼的制备：a3、依照实施例3的污泥脱水泥饼配方称取各组分；b3、同实施例1的b1步骤；c3、对所述调理污泥进行脱水，得到市政污泥脱水泥饼，将该泥饼静置3天，含水率降至30%。

T10：蒸压砖的各组分混合：d3、依照实施例3的蒸压砖配方称取各组分；e3、控制湿基含水率为20%，将称取的各组分进行混料处理，得到混合物料；

T11：将所述混合物料压制成型，获得成型砖；

T12：将所述成型砖静置4h后进行蒸压养护。

其中，成型压力为35MPa，蒸压养护的蒸汽压力为0.1MPa，蒸汽温度为100℃，养护时间为15h。制得的80份蒸压砖送检测试，得出：平均抗压强度为17.85Mpa，平均抗折强度为4.69Mpa，冻融试验后平均抗压强度为16.6Mpa，干质量损失为0.2%-1.1%，抗冻性符合GB11945-1999《蒸压灰砂砖》中MU15C优等品的要求，且碳化系数为0.88，干燥收缩值为0.55mm/m；放射性核素符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中建筑主体材料要求。

实施例4

一种污泥蒸压砖，包括以下重量份数的配方组分：市政污泥脱水泥饼40份，粉煤灰11份，石灰8份，炉渣39份，增强剂6份。其中市政污泥脱水泥饼包括以下原料混合调理并脱水制得：市政污泥50份，粉煤灰33份，石灰15份，混凝剂5份。

上述蒸压砖的制备方法包括以下步骤，具体参见图7：

T13：污泥脱水泥饼的制备：a4、依照实施例4的污泥脱水泥饼配方称取各组分；b4、同实施例1的b1步骤；c4、对所述调理污泥进行脱水，得到市政污泥脱水泥饼，将该泥饼静置10天，含水率降至20%。

T14：蒸压砖的各组分混合：d4、依照实施例3的蒸压砖配方称取各组分；e4、控制湿基含水率为18%，将称取的各组分进行混料处理，得到混合物料；

T15：将所述混合物料压制成型，获得成型砖；

T16：将所述成型砖静置48h后进行蒸压养护。

其中，成型压力为25MPa，蒸压养护的蒸汽压力为1.2MPa，蒸汽温度为140℃，养护时间为10h。制得的80份蒸压砖送检测试，得出：平均抗压强度为17.79Mpa，平均抗折强度为4.68Mpa，冻融试验后平均抗压强度为16.5Mpa，干质量损失为0.2%-1.1%，抗冻性符合GB11945-1999《蒸压灰砂砖》中MU15C优等品的要求，且碳化系数为0.88，干燥收缩值为0.55mm/m；放射性核素符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中建筑主体材料要求。

对上述4个实施例的总共320个样品进行SEM，即扫描电子显微镜观察，并通过XRD，即X射线衍射分析其物象组成。测试结果显示：各份蒸压砖的主要矿物组分为石英和云母，且含有大量的水化石榴石、莫来石和水合硅酸钙凝胶，而莫来石和水合硅酸钙凝胶是蒸压砖强度的主要来源。

现取其中一份蒸压砖的SEM和XRD图谱进行具体阐述，具体可参见图1和图2两个XRD图谱和图3-图6四个SEM图谱（包括a、b、c、d四个图谱）。

由图1可以看到，蒸压砖的主要矿物组分为石英（Quartz）和云母（Mica）。由图2可以看到，蒸压砖中含有水化石榴石（Katoite Silication）和莫来石（Mullite）。由a-SEM图谱中发现颗粒状和石榴籽状的水化石榴石，结构较为致密；在b-SEM和d-SEM图谱中观察到大量的卷曲状的水合硅酸钙（CSH）凝胶和针状的莫来石，而在c-SEM图谱中观察到层片状的氢氧化钙。综上所述，蒸压砖的性能良好，适于墙体材料、市政工程的道旁砖及护坡砖等领域。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种污泥蒸压砖，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：

污泥脱水泥饼：20~60份

第一粉煤灰：11~25份

电石渣或第一石灰：0~10份

炉渣：22~39份

增强剂：1~6份；

其中，所述污泥脱水泥饼包括以下重量份数的原料组分：

污泥：33~66份

第二粉煤灰：15~33份

第二石灰：15~33份

混凝剂：1~5份；

在所述原料组分中：所述电石渣中含水率<35%，100%＞有效CaO含量>45%；所述第一石灰和第二石灰中的有效CaO含量均大于50%且小于100%；所述电石渣、所述第一石灰和第二石灰的粒径为0.5mm以下，所述炉渣的粒径为1cm以下；

在所述蒸压砖中：钙含量与硅含量的比值为1.5~2.5。

2.如权利要求1所述的污泥蒸压砖，其特征在于，所述增强剂为水泥、聚乙烯醇和木质素磺酸盐中的至少一种。

3.如权利要求1所述的污泥蒸压砖，其特征在于，所述混凝剂为氯化铁、氯化铝、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和聚合硫酸铝铁中的至少一种。

4.如权利要求1所述的污泥蒸压砖，其特征在于，所述蒸压砖还包括碎石、煤矸石、贝壳粉和石膏中的至少一种。

5.一种污泥蒸压砖制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

污泥脱水泥饼的制备：依照权利要求1所述污泥脱水泥饼配方称取各组分，将称取的各组分进行混料调理，形成调理污泥；对所述调理污泥进行脱水；

蒸压砖的各组分混合：依照权利要求1所述的蒸压砖配方称取各组分；控制湿基含水率为15%~20%，将称取的各组分进行混料处理，得到混合物料；

将所述混合物料压制成型，获得成型砖；

将所述成型砖静置4~48h后进行蒸压养护。

6.如权利要求5所述的污泥蒸压砖制备方法，其特征在于，所述蒸压养护步骤中，蒸汽压力为0.1~2.3MPa，蒸汽温度为100ºC~220ºC，养护时间为4~15h。

7.如权利要求5或6所述的污泥蒸压砖制备方法，其特征在于，所述压制成型步骤中，成型压力为10~35MPa。