污泥制备陶粒

1.　实验目的

本实验为设计研究性实验。学生通过自主设计以污泥为主要原料制备陶粒的配方和工艺条件，制备一定数量的陶粒的实验，了解固体废物资源化的技术原理和特点，掌握固体废物资源化的途径以及分析选择方法。

2.　实验原理

固体废物资源化的实质是依据固体废物中的有关组分特征，设计利用这些组分制作新的可供利用的工业产品，达到物质的循环利用的目的。首先要分析了解所要研究的固体废物的组分特征，再根据组分特征，通过查询相关资料，分析其可能的利用途径、技术方法，制定实验研究方案，通过实验，验证方案的可行性并找出工艺参数。固体废物资源化的原则是尽可能多地利用固体废物中所有的组分，同时容易形成工业化生产，不产生二次污染。

陶粒广泛用于建筑、污水处理及庭院绿化等，是一种以硅酸盐、黏土等非金属材料烧制的多孔球形物，主要组分为Al2O3、SiO2。牛仔布印染污泥是牛仔服生产企业生产废水处理产生的污泥，含有10%～15%的纤维、Al2O3、SiO2，与陶粒的组分相近。如果将其用作陶粒的原料，则可大规模地消化牛仔布印染污泥。纤维在烧制过程中，一方面可产生热，提供烧制的热能，降低烧制陶粒的能耗；另一方面纤维炭化、挥发，在陶粒中形成孔隙，增大陶粒的比表面，减少容重，提高陶粒的使用性能。

3.　实验设备、原料及试剂

（1） 实验设备。

①　球磨机1台；

②　电子天平、台秤各1台；

③　烘箱1台；

④　量筒，100 mL、500 mL、1 000 mL各1个；

⑤　秒表2块；

⑥　玻璃烧杯，100 mL、500 mL、1 000 mL各3个；

⑦　坩埚，100 mL、500 mL各4个；

⑧　分光光度计1台；

⑨　高温马弗炉（1 300 ℃以上）1台；

⑩　容量瓶若干；

　移液管、滴定管若干；

（2） 实验原料。

①　牛仔布印染污泥20 kg；

②　黏土1 kg；

③　黏结剂（羧甲基纤维素）20 g；

④　分析试剂（吸碘值）。

4.　实验内容及步骤

（1） 文献、资料查询。

通过文献资料查询确定基本配方、工艺条件，每个实验小组必须进行3组以上的实验，参考文献不少于4篇。

（2） 实验材料的准备。

根据资料查询一定的配方，准备实验材料，并进行预处理。将取来的试料风干、粉碎、混合均匀，分成若干等份，用塑料袋密封保管以备用。

（3） 实验步骤。

①　配料。按拟定的配方称取各种物料，放入球磨机中磨一定的时间，混合均匀后，从球磨机中取出物料。注意每次应将磨机清理干净。

②　拌料。将混合的物料，根据配方量取一定的水，拌和均匀，放置一定时间，让其熟化。

③　成型制球。将熟化的物料植入制球模型，压制成型。

④　风干焙烤。将研制成型的球在自然状态下风干或在低于100 ℃的温度下烘干。注意一定要慢烤，否则会开裂、破损。

⑤　烧结。将风干的球装入瓷坩埚中，做好记号，置入马弗炉中，按所选择确定的升温曲线升温、保温一定时间，自然冷却到室温，得成品。

（4） 实验分析及计算。

①　外形观察。磨成一定的平面，在显微镜下观察。

②　容重的测定。取经过校准的容器，容积为V、质量为G0，盛满球，称量为G1。

容重：

吸水率的测定：

式中　m0——干试料在空气中的质量，g；

m1——水饱和试料在空气中的质量，g。

5.　讨论

（1） 分析印染污泥制取陶粒的可行性。

（2） 简述陶粒的制备原理及用途。

（3） 分析逃离中各工艺参数对陶粒质量的影响。