正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在電鍍污泥燒制陶粒中的應(yīng)用

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1、2009年第1期環(huán)?？萍糣o1．15No．1正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在電鍍污泥燒制陶粒中的應(yīng)用張靜文，徐淑紅，陳玲，姜佩華(東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200051)摘要以電鍍污泥、粉煤灰為主要原料，采用燒結(jié)法研制陶粒。通過(guò)正交試驗(yàn)，研究原料配比和燒成條件對(duì)陶粒性能的影響，得到了制備陶粒的最佳原料配比為：電鍍污泥：粉煤灰-生活污泥：廣西白泥=35：35：10：20；最佳燒成條件為：預(yù)熱溫度500℃，預(yù)熱時(shí)間15min，焙燒溫度1175℃，焙燒時(shí)間30min。關(guān)鍵詞電鍍污泥粉煤灰陶粒正交試驗(yàn)焙燒電鍍污泥是電鍍廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的

2、固體廢出性能滿足要求的原料配比和工藝條件，為電鍍污物，其中含有一定數(shù)量難以降解的有害重金屬，如果泥的資源化處置提供一條經(jīng)濟(jì)合理的途徑。不加以處理即排放，將會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資l生料球的制備源浪費(fèi)。隨著國(guó)家對(duì)固體廢物排放執(zhí)法力度的提高，必須尋求經(jīng)濟(jì)有效的處置技術(shù)對(duì)其所產(chǎn)生的污1．1原材料泥進(jìn)行無(wú)害化處理。(1)電鍍污泥取自上海通用汽車(chē)污水處理陶粒，作為一種建筑用輕骨料，以其體輕、保站，外觀呈土黃色，其化學(xué)成分見(jiàn)表l。溫、環(huán)保等特性受到了人們的極大重視。當(dāng)前我國(guó)(2)粉煤灰取自寶鋼發(fā)電廠，其化學(xué)成分見(jiàn)陶粒主要以黏土陶粒

3、為主，而黏土原料的來(lái)源絕大表l。由于粉煤灰中A1：0，含量較高，為有效降低焙部分取自于耕地，不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此以燒溫度，需摻加一定量的助熔劑。電鍍污泥為主要原料，加以一定量的添加劑、粘結(jié)(3)生活污泥取自龍華污水處理廠，其化學(xué)劑燒制成具有一定強(qiáng)度的燒結(jié)陶粒，可以大量地消成分見(jiàn)表l。生活污泥的燒失率為73．626％，燒失耗電鍍污泥，避免電鍍污泥的二次污染，符合我國(guó)量較高，說(shuō)明內(nèi)含的有機(jī)物量較大，有一定的熱值，固體廢物處理的無(wú)害化、減量化和資源化原則。這對(duì)于樣品燒成溫度降低是有利的。本試驗(yàn)以電鍍污泥、煤灰為主要原料

4、，以生活污(4)廣西白泥選用廣西白泥作為粘結(jié)劑和助泥為添加劑，另加適量比例的粘結(jié)劑，在一定燒制溫熔劑，以增加陶粒坯體的成型塑性，且在燒結(jié)中作為度和保溫時(shí)間下燒制陶粒產(chǎn)品，通過(guò)正交試驗(yàn)選擇助熔劑改善陶粒的燒成溫度。表1主要原料的化學(xué)成分％1．2實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備1200℃，額定功率6kW，配有KSJ電阻爐溫度控制干燥箱：PH---030A干燥箱／培養(yǎng)箱(兩用)(上器及XMT數(shù)字顯示調(diào)節(jié)儀。海一恒科學(xué)儀器有限公司)。球磨機(jī)：sQ—B型球磨機(jī)，外形尺寸qfl00rnln管式電阻爐：型號(hào)SK2__6一l2，工作尺寸×1000mm。

5、250mm×250mmX1050mm，最高工作溫度標(biāo)準(zhǔn)篩：國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)篩，不銹鋼網(wǎng)，直徑20lnln。收稿日期：2008—07-08；2008-08—13修回作者簡(jiǎn)介：張靜文，女，1983年生，江蘇連云港人，碩士研究生，研究方向：固體廢物的資源化利用。Ernail：zjw一83@mail．dhu．edu．cn·29·2009年第1期環(huán)?？萍糣01．15No．1電子天平：AR1140(奧豪斯公司授權(quán)梅特勒一10—15mE之間。托利多儀器(上海)有限公司制造)。(4)干燥，成球后，放人干燥箱，升溫至105'121．3陶粒樣

6、品的制備及要點(diǎn)烘干2h，目的是脫去樣球中的附著水，防止煅燒時(shí)試驗(yàn)工藝流程如下：炸裂或出現(xiàn)裂紋。原材料預(yù)處理一配料一混合一成球葉干燥一預(yù)(5)燒成，烘干后的樣球放人電阻爐中預(yù)熱、焙熱一燒結(jié)冷卻一陶粒燒，然后冷卻。試驗(yàn)工藝要點(diǎn)：1．4正交試驗(yàn)研究(1)各種原料在108℃下烘干，經(jīng)球磨機(jī)球磨在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，主要考慮電鍍污泥的含量、后過(guò)150m標(biāo)準(zhǔn)篩篩分后備用。預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)間、焙燒溫度、焙燒時(shí)間5個(gè)因素，(2)根據(jù)試驗(yàn)安排，按照各種原料所占的比例每個(gè)因素選4個(gè)水平，同時(shí)還考慮了電鍍污泥的含稱量，然后混勻，加水。這個(gè)過(guò)程中

7、，原料一定要充量與焙燒溫度的交互作用。以陶粒的吸水率為考核分混合均勻。如果不均勻，燒成的陶粒會(huì)出現(xiàn)外殼指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，最終確定電鍍污泥制備陶厚薄不均，內(nèi)部氣孔分布不勻的現(xiàn)象。粒的最佳配合比和燒成條件。正交設(shè)計(jì)的因素與水(3)成球，主要是人工搓球。球的直徑大小在平見(jiàn)表2。表2正交設(shè)計(jì)的五因素(A—E)四水平(1-4)表。：(4攙)，按盞此正交表釜進(jìn)行試驗(yàn)安排，得到如表32正一交試一驗(yàn)結(jié)果分析”所示的正交表及具體實(shí)驗(yàn)方案綜合表。2．1直觀分析表3厶(4)正交表和正交試驗(yàn)方案綜合表·30·2009年第1期環(huán)?？萍糣o

8、1．15No．1直接比較32次試驗(yàn)的吸水率，由表3可見(jiàn)，吸它就是主要因素；反之，則是次要因素。從表3可水率最低的試驗(yàn)條件是第26號(hào)A，B：c4DE：，第13見(jiàn)，因素A×D占3列，其為三項(xiàng)之和，它對(duì)吸水號(hào)A。C2和第29號(hào)AG也都有較小率的影響僅次于A。影響吸水率的主次關(guān)系如下：的吸水率。主一次2．2方差分析D—XD——}E—B—C