,1092 北京科技大学学报 第30卷 的降低是有利的，根据生产黏土陶粒的化学组成要 内，所以，为了烧制出合格的陶粒产品，就必须设法 求来看，化工污泥中Al203含量比较合适，Al203含 提高碱土金属的成分， 量对土的塑性贡献较大：表1还显示出K20和 为了探索合理的产品配方及工艺参数，根据上 Na20含量略低，K20、Na20和碱土金属是良好的助 述实验结果和交叉因素影响的程度，确定选用 熔剂，含量高，可使黏度下降，即要达到一定黏 L16(4)正交表安排实验，其因素和水平的排列情况 度，需要的温度也低；其他成分都在可以接受的范围 和陶粒的性能测试结果见表2. 表2化工污泥陶粒正交试验表和性能测试结果 Table 2 Orthogonal experiments and results for aggregates properties 因素和水平 实验结果 号 B C D 堆积密度/表观密度/比表面积/ 磨损 抗压强度/ 造孔剂/% 污泥：膨润土预热时间/mim预热温度/℃烧结温度/℃ (gem)(gcm3)(m2g) 率/% MPa 1 0 28 20 400 1100 0.91 1.67 5.70 4.48 4.21 2 10 3:7 30 450 1140 0.62 1.00 7.67 4.08 6.42 10 4±6 40 500 1160 0.63 1.30 7.42 4.75 3.88 10 5±5 50 550 1180 0.86 1.12 5.93 4.49 2.98 5 7.5 2:8 30 500 1180 0.99 1.45 5.33 1.60 5.65 6 7.5 3±7 20 550 1160 0.86 1.55 5.98 3.11 5.73 7.5 4:6 50 400 1140 0.82 1.32 6.15 4.42 4.90 8 7.5 5:5 40 450 1100 0.66 1.36 5.78 5.74 3.26 9 5.0 2:8 40 550 1140 0.87 1.46 5.59 1.39 6.77 10 5.0 3±7 50 500 1100 1.02 1.67 4.02 3.92 4.61 11 5.0 4:6 20 450 1180 0.99 1.74 5.15 3.87 4.65 12 5.0 55 30 400 1160 0.72 1.20 6.22 3.76 5.80 13 2.5 2:8 50 450 1160 1.07 1.75 4.22 1.41 4.78 2.5 3±7 40 400 1180 1.02 1.77 4.22 1.20 4.12 15 2.5 4:6 30 550 1100 0.85 1.55 5.24 4.66 4.84 16 2.5 5:5 20 500 1140 0.68 1.20 6.55 4.58 4.68 增加到5.46MPa;当造孔剂掺量从5%增加到10% 3结果分析与讨论 时，由于产生的气体过多，导致料球内部孔隙连通和 3.1造孔剂对陶粒性能的影响 大小不均，容易形成应力集中，平均抗压强度又开始 实验所用的造孔剂是一种矿物原料，该原料能 降至4.37MPa.陶粒表面粗糙多孔，见图2(a),为 够在600℃以上高温分解，产生大量的气体并生成 微生物的生长繁殖提供了良好的栖息场所，造孔剂 氧化物助熔剂，见图1.造孔剂掺量由2.5%增加到 掺量确定为5% 5%时，料球内部产生的气体逐渐增多，生成的孔隙 3.2化工污泥与膨润土比例对陶粒性能的影响 逐渐均匀，主要因素一平均抗压强度由4.61MPa 陶粒的膨胀主要是由于料球在高温下能够产生 100厂来大---通-重量是22--- 适当黏度的液相，同时产生适量的气体0~山.原料 90 80 中SO2含量越高，熔液黏度越高，膨胀性能降低； 70 A2O3含量越高，烧成陶粒强度越大[可.造孔剂掺量 60F 一■一污泥陶粒 为5%时，在污泥掺量逐渐从2：8增加到5：5的过 一·一影润土 50 一▲一造孔剂 程中，料球中有机物增加，Si02含量从55.81%减少 40 一一泥原料 甲7 到46.19%，使料球在烧制过程中由最初的气体少、 3 0100200300400500600700800900 液相多逐渐转变为料球中含有的气体量与液相黏度 加热温度： 相平衡，料球逐渐具有较好的膨胀性，平均比表面积 图1红外热重曲线 从5.21m2g1增加到6.12m2g;随着污泥掺量 Fig.1 Thermal gravimetric analysis curves for aggregates 的增加，Al203含量从19.43%减少到17.68%，从的降低是有利的．根据生产黏土陶粒的化学组成要 求来看‚化工污泥中 Al2O3 含量比较合适‚Al2O3 含 量对土的塑性贡献较大；表 1 还显示出 K2O 和 Na2O 含量略低‚K2O、Na2O 和碱土金属是良好的助 熔剂［9］‚含量高‚可使黏度下降‚即要达到一定黏 度‚需要的温度也低；其他成分都在可以接受的范围 内．所以‚为了烧制出合格的陶粒产品‚就必须设法 提高碱土金属的成分． 为了探索合理的产品配方及工艺参数‚根据上 述实验结果和交叉因素影响的程度‚确定选用 L16（45）正交表安排实验‚其因素和水平的排列情况 和陶粒的性能测试结果见表2． 表2 化工污泥陶粒正交试验表和性能测试结果 Table2 Orthogonal experiments and results for aggregates’properties 编 号 因素和水平 实验结果 A 造孔剂／％ B 污泥∶膨润土 C 预热时间／min D 预热温度／℃ E 烧结温度／℃ 堆积密度／ （g·cm －3） 表观密度／ （g·cm －3） 比表面积／ （m 2·g －1） 磨损 率／％ 抗压强度／ MPa 1 10 2∶8 20 400 1100 0∙91 1∙67 5∙70 4∙48 4∙21 2 10 3∶7 30 450 1140 0∙62 1∙00 7∙67 4∙08 6∙42 3 10 4∶6 40 500 1160 0∙63 1∙30 7∙42 4∙75 3∙88 4 10 5∶5 50 550 1180 0∙86 1∙12 5∙93 4∙49 2∙98 5 7∙5 2∶8 30 500 1180 0∙99 1∙45 5∙33 1∙60 5∙65 6 7∙5 3∶7 20 550 1160 0∙86 1∙55 5∙98 3∙11 5∙73 7 7∙5 4∶6 50 400 1140 0∙82 1∙32 6∙15 4∙42 4∙90 8 7∙5 5∶5 40 450 1100 0∙66 1∙36 5∙78 5∙74 3∙26 9 5∙0 2∶8 40 550 1140 0∙87 1∙46 5∙59 1∙39 6∙77 10 5∙0 3∶7 50 500 1100 1∙02 1∙67 4∙02 3∙92 4∙61 11 5∙0 4∶6 20 450 1180 0∙99 1∙74 5∙15 3∙87 4∙65 12 5∙0 5∶5 30 400 1160 0∙72 1∙20 6∙22 3∙76 5∙80 13 2∙5 2∶8 50 450 1160 1∙07 1∙75 4∙22 1∙41 4∙78 14 2∙5 3∶7 40 400 1180 1∙02 1∙77 4∙22 1∙20 4∙12 15 2∙5 4∶6 30 550 1100 0∙85 1∙55 5∙24 4∙66 4∙84 16 2∙5 5∶5 20 500 1140 0∙68 1∙20 6∙55 4∙58 4∙68 3 结果分析与讨论 图1 红外热重曲线 Fig．1 Thermal gravimetric analysis curves for aggregates 3∙1 造孔剂对陶粒性能的影响 实验所用的造孔剂是一种矿物原料‚该原料能 够在600℃以上高温分解‚产生大量的气体并生成 氧化物助熔剂‚见图1．造孔剂掺量由2∙5％增加到 5％时‚料球内部产生的气体逐渐增多‚生成的孔隙 逐渐均匀‚主要因素－－－平均抗压强度由4∙61MPa 增加到5∙46MPa；当造孔剂掺量从5％增加到10％ 时‚由于产生的气体过多‚导致料球内部孔隙连通和 大小不均‚容易形成应力集中‚平均抗压强度又开始 降至4∙37MPa．陶粒表面粗糙多孔‚见图2（a）‚为 微生物的生长繁殖提供了良好的栖息场所．造孔剂 掺量确定为5％． 3∙2 化工污泥与膨润土比例对陶粒性能的影响 陶粒的膨胀主要是由于料球在高温下能够产生 适当黏度的液相‚同时产生适量的气体［10～11］．原料 中 SiO2 含量越高‚熔液黏度越高‚膨胀性能降低； Al2O3 含量越高‚烧成陶粒强度越大［7］．造孔剂掺量 为5％时‚在污泥掺量逐渐从2∶8增加到5∶5的过 程中‚料球中有机物增加‚SiO2 含量从55∙81％减少 到46∙19％‚使料球在烧制过程中由最初的气体少、 液相多逐渐转变为料球中含有的气体量与液相黏度 相平衡‚料球逐渐具有较好的膨胀性‚平均比表面积 从5∙21m 2·g －1增加到6∙12m 2·g －1 ；随着污泥掺量 的增加‚Al2O3 含量从19∙43％减少到17∙68％‚从 ·1092· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷