污泥是指在污水处理过程中产生的固态或者半固态的物质，其形态介于固体和液体之间，有机物含量较高，具有极高的含水率，但很难通过沉淀的方式将污泥中的固体和液体分离^[1]。随着我国城市化进程的加快，同时也产生了庞大的污泥。2014年据住建部统计显示，我国污水污泥的安全处置率小于35%，年污泥处理量达到1100万t，但仅占污泥总量的40%^[2]由于污泥中含有大量寄生虫卵和病原菌体、有机物重金属等污染物，对生态环境带来巨大的隐患。利用污泥制备烧结砖，可以解决污泥处理的问题。污泥有机物含量较高，在烧结砖中可以作为成孔材料以达到砖体内部形成大量微孔的目的，大量微孔的存在使得砖体的导热系数大大降低。本文在实验室利用污泥制备烧结保温砖，选择了两种适合的配合比进行真空挤出成型、干燥和焙烧等试验。            隧道窑

1、原材料基本性质本

试验选用页岩、污泥作为原材料，并对其进行物理性能研究。污泥呈块状，有明显的臭味。塑性指数按照GB/T16399-1999《土工试验方法》进行试验。其结果见表1、表2。

2、原材料处理及成型

2.1  原材料处理

页岩和污泥先经过烘箱在105℃下烘干，在通过颚式破碎机破碎后，全部过1mm筛，待用。

2.2 配比

根据原材料的物理化学分析，对两种不同配合比进行塑性指数检测，其结果见表3

一般烧结砖混合料的塑性指数在7-15之间，试验采用的两个配比均在合理范围内。

3、成型

将处理好的原材料按上面两个配比混合均匀，加入适量的水分，并陈化3d后进行挤出成型，成型采用德国进口的小型真空挤砖机。挤出机由上级喂料系统和下级挤出系统组成，挤出三孔非承重空心砖试样，孔形为矩形，机口截面为50mm×20mm，孔洞率约为36%，然后切割成60mm的小块。挤出成型如图3所示，成型工艺参数见表4。

4、干燥敏感性

将挤出的试块放入45℃烘箱中，每隔1h取出测量长度和重量一次。试块接近收缩停止时，应缩短在烘箱中的时间，多测量几次，以便更准确判断试块收缩停止点。确定试块收缩停止后，将烘箱温度调至105℃，试块干燥至恒重后取出，最后测量试块长度和质量，经过计算得到干燥敏感性参数见表5

由表5可知，污泥含量越高，干燥收缩率越大，干燥敏感性系数越高。干燥敏感性大的砖坯在干燥过程中更容易产生裂纹，因此应严格控制混合料的干燥敏感性。

5、烧结试验结论

干燥后的试块放入温度梯度炉中焙烧，以确定各个配比试验的烧成温度和烧成温度范围，熔烧过程为：室温至设定烧结温度升温速度为25℃/min，烧结温度恒温2h。烧结结束后降温过程为自然降温。即随炉膛一起冷却至室温后取出。

烧结完毕后进行吸水率和抗压强度试验，结果见由表6。

表6 烧结试验

由表6可以看出，试样焙烧温度从850℃-100变化时，其收缩率和吸水率变化较慢，说明在这一温度区间，未烧结，当试样在1050℃时焙烧吸水率和收缩率开始有了明显变化，说明试样已经开始烧结，而且吸水率在20%左右，满足烧结保温砖标准中对吸水率的要求。温度达到1100℃时，迅速烧结，吸水率和收缩率都急剧增加，试验显示试块已经过烧，说明这两种配比的混合料烧结温度范围较窄。随着温度的升高，抗压强度不断升高。总体来说，配比二的抗压强度更高。根据吸水率、烧成收缩和抗压强度，再结合烧成试样的焙烧情况，确定两种配比试样的焙烧温度在1000℃~1050℃。

6、结论           窑炉

通过对污泥的化学分析，可知污泥中有机物含量高，有机物燃烧放出热量高达1952 kcal/kg，可以作为烧结保温砖的内燃料，节省大量能源。污泥有机含量较高，可以作为成孔材料在砖体内部形成大量微孔，随着砖坯中污泥含量的增加，吸水率升高，抗压强度明显降低，因此应该严格控制污泥的最大掺量。

原材料的干燥敏感性适中，干燥收缩偏大，因此干燥工艺制度的选择应特别小心，防止干燥过程中出现收缩开裂。

随着温度的升高，污泥烧结保温砖的抗压强度逐渐增大，吸水率降低，当烧结温度在1050℃时，各项性能达到最佳。

污泥本身的臭气较大，在使用过程中，应注意污泥的存储，可以采用益生菌原液进行除臭处理。

参考文献：

[1]王占锋.固体废物制备烧结保温砖及基本性能研究[D].太原：太原理工大学,2019

[2]张权，张有为，浦港，等.污泥处理现状及资源化利用研究综述[J].山西建筑,2018,44(6):192-194