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        河道底泥制陶粒配方優(yōu)化(精宏DHG-9123A使用)

        返回列表 來源:未知 發(fā)布日期:2019-11-19 09:39【

        河道底泥是水體污染的內(nèi)源之一,在河道底泥 中含有大量重金屬、難降解有機(jī)物、持久性有機(jī)污染物和營養(yǎng)物質(zhì),這些物質(zhì)都可以在一定程度上影響 水質(zhì)。河道疏浚會產(chǎn)生大量的河道底泥,而河道底泥處理與資源化利用受到了廣泛的關(guān)注。陶 粒 是一種類球 型 顆 粒,因 具 有 質(zhì) 輕、多孔和高強(qiáng)的特 點(diǎn),被廣泛用作污水處理濾料以及制備建筑輕質(zhì)磚 塊等。目前常用黏土或頁巖作為主要原料來制作陶 粒。

        1 試驗材料和方法

        1.1 材料與儀器

        河 道 底 泥 取 自 浙 江 省 紹 興 市 濱 海 工 業(yè) 區(qū) 支 五 河;污水污泥取自杭州市七格污水處理廠二沉池;黏 土取自江蘇金壇。 電熱鼓風(fēng)干燥箱(精宏DHG-9123A),上海精宏實驗設(shè)備有限公司;多功能控溫表頭(JKKZ-4-13GJ),蘇 州江 東 精 密 儀 器 有 限 公 司;箱 式 電 阻 爐 (SX2-4- 13GJ),蘇州江東精密儀器有限公司;微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)(XBD-2503),濟(jì)南美特斯測試技術(shù)有限公司;電子 分 析 天 平(FB-423),上海舜宇恒平科學(xué) 儀器有限公司;振蕩機(jī)(THZ-82),金壇市杰瑞爾電器有限公司。

        1.2 原材料的成分特性分析

        在陶粒燒制過程中,原材料對陶粒成品的性能 具有決定性作用,陶粒原材料的成分見表1。

        從表1中可以看出:河道底泥、污水污泥和黏土 三者的主要化學(xué)組成相似,只是每種化學(xué)成分的含量 不同。三者之中,黏土中能為陶粒提供強(qiáng)度(主要為 SiO2,Al2O3)的 物 質(zhì) 更 多,但 是 助 熔 成 分 (主 要 是 MgO,CaO,Na2O,K2O)卻 更 少。河 道 底 泥 中 Fe2O3 以及助熔成分更多,但是有機(jī)質(zhì)含量卻較低。污水污 泥與另外兩者相比,含有更多的有機(jī)質(zhì)。三者之間, 優(yōu)勢互補(bǔ),以一定比例混合后可燒制得到優(yōu)良陶粒。 根據(jù)混料數(shù)學(xué)模型方差分析以及所配制而成的 陶粒濾料在堆積密度、表觀密度、吸水率、筒壓強(qiáng)度 以及破損率和磨損率之和這些指標(biāo)與《水處理用人 工陶粒濾料》(CJ/T299—2008)的對比分析最終得 出最佳的陶粒制作配比為:w(河道底泥)∶w(污水 污泥)∶w(黏土)=65%∶17.5%∶17.5%。

        2 結(jié)果與討論

        5 個指標(biāo)模型的R2>0.9,說明 各個模型的擬合效果很好,不必通過其他方式進(jìn)行進(jìn)一步的擬合優(yōu)化,能夠反映各個指標(biāo)與不同物料 配比之間的變化關(guān)系;堆積密 度 的 P 值<0.05,說明物料配比對陶粒堆積密度的影響顯著;其余指標(biāo) 的P 值>0.05,說明物料配比對陶粒的表觀密度、 吸水率、破碎率與磨損率之和、筒壓強(qiáng)度的影響均不 顯著。分析認(rèn)為,堆積密度主要反映了陶粒的質(zhì)輕性,不同的物料配比在燒制過程中質(zhì)量損失具有明 顯差異,而表觀密度、吸水率、破碎率與磨損率之和、 筒壓強(qiáng)度受連續(xù)固溶體的影響較大,因而物料配比 對堆積密度具有顯著影響,對其余指標(biāo)影響不顯著???以 發(fā) 現(xiàn):河 道 底 泥、污 水 污 泥、黏土存在復(fù)雜的交互作用,使陶粒各個指標(biāo)呈現(xiàn) 無明顯規(guī)律變化。對于任何一種原料組分而言,在 試驗范圍內(nèi)對各個參數(shù)的影響并不具有單調(diào)性。原 料對堆積密度與對表觀密度的影響相似,吸水率、破 碎率與磨損 率 之 和、筒壓強(qiáng)度的變化類似,堆 積 密 度、表觀密度與吸水率的變化趨勢是相反的,這 與 Furlani等的 研 究 結(jié) 果 類 似,說 明 實 驗 制 得 陶 粒 孔隙結(jié)構(gòu)與外部連通,表面未被釉質(zhì)層所封閉。雖 然各個指標(biāo)隨著物料配比的改變呈現(xiàn)出無明顯規(guī)律 變化,但是各個參數(shù)的 變化趨勢均在物料配比為 65%∶17.5%∶17.5%處發(fā)生轉(zhuǎn)變,且取得相對較 好的對應(yīng)參數(shù)值。分析認(rèn)為,隨著物料配比的改變, 陶粒生料球體系的低共熔點(diǎn)亦發(fā)生改變。該物料配 比混合 后 的 陶 粒 原 料 的 低 共 熔 點(diǎn) 恰 在 1175 ℃ 附 近,陶粒中黏土礦物開始發(fā)生熔融現(xiàn)象,結(jié)構(gòu)由晶相 開始向液相轉(zhuǎn)變,但是熔融產(chǎn)生的液相較少,并不足 以完全封閉陶粒顆粒之間的空隙以及彼此開口連通 的氣孔,使其具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu),所以陶粒的強(qiáng)度得到 提升,吸水率出現(xiàn)小幅度下降,可能適合水處理濾料 的使用。若要生產(chǎn)建筑用輕骨料陶粒,則可延長該 溫度下的停留時間,即采用延長燒結(jié)時間的方法或 提高燒結(jié)溫度使液相大量產(chǎn)出的方法。

        3 結(jié) 論

        采用混料試驗設(shè)計,建立了河道底泥燒結(jié) 制陶粒物料配比與相應(yīng)參數(shù)指標(biāo)之間的回歸模型, 進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化得到最佳工藝條件下的最優(yōu)物料配 比。符合實驗工藝條件的原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為 w(河道 底泥)∶w(污水污泥)∶w(黏土)=65%∶17.5%∶ 17.5%。原料中不同組分間具有的交互作用十分 復(fù)雜,對于任何一 種 原 料 組 分 而 言,其 對 試 驗 所 測陶粒指標(biāo)的影響 并 不 具 有 單 調(diào) 性。通 過 混 料 實 驗 確定的物料配比所 形 成 的 陶 粒 生 料 球 在 燒 制 過 程 中的燒結(jié)溫度恰 與 體 系 的 低 共 熔 點(diǎn) 接 近。在 適 宜 工藝條件下,通過 控 制 燒 結(jié) 時 間,以 獲 得 不 同 用 途 的陶粒。



         


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