（环境科学与工程专业论文）钙质岩煤矸石烧制轻集料研究.pdf

study of calcareous rock gangue sintering lightweight aggregate a thesis submitted to chongqing university in partial fulfillment of the requirement for the degree of master of engineering by zhang lei supervised by prof. wang liao major: environmental science and engineering college of resources and environmental science of chongqing university, chongqing, china october, 2011 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 i 摘 要 我国是世界上最大的煤炭消耗国家，也是世界上最大的煤炭开采国家。煤炭 开采过程中剩余大量的煤矸石，我国煤矸石的产生量约占煤炭开采量的 15%。大 量堆积的煤矸石占用大量的土地，形成许多巨大的矸石山，严重影响矸石山周边 的环境健康和人们的生命财产安全。目前对于煤矸石的利用方式主要是制砖、铺 路和烧制水泥为主。本实验以中梁山煤矿的钙质岩煤矸石为原料，配以粉煤灰、 页岩、城市生活污水处理厂污泥烧制陶粒，探究影响钙质岩煤矸石陶粒性能的各 种因素，寻求钙质岩煤矸石的新处理方式。 本文分析了钙质岩煤矸石以及其他烧制陶粒辅料的化学组成、矿物组成和元 素组成，结果表明可以通过搭配几种原料的方式找到合适烧制陶粒的化学组成。 实验所用的煤矸石的特点是：其氧化物分析中，cao 达到 40.86%。由于钙质含量 过高，在高温烧制陶粒过程中会产生不利的影响。 通过本实验研究发现，高温下，煤矸石陶粒中的caco3在热分解过程中产生 cao， cao易与空气中的水分发生水化反应， 造成烧成的煤矸石陶粒的颗粒强度低、 吸水率高，陶粒性质低下。通过调节煤矸石粉末的粒径可以使煤矸石陶粒的性质 提升，最适合烧制人造陶粒的中梁山煤矸石的最佳粒径为109150m。 影响陶粒性质的因素有原料中成陶成分的含量，烧失量的大小和cao的含量。 用煤矸石、粉煤灰和页岩作为主要原料，固定页岩的比例为5%的烧制陶粒，要使 颗粒强度达到500n以上，则要求各氧化物中cao的总含量在22.01%以下。陶粒原 料中污泥添加量不宜过大，应控制在16%以下。 陶粒的比表面积受煤矸石、污泥等产气成分的影响，产气成分含量越高，陶 粒的比表面积越大。 关键词关键词：钙质岩煤矸石，陶粒，粒径，cao，污泥 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 ii abstract china which is the worlds largest coal consumption country is the worlds largest coal mining country. there will be a large number of coal gangue remaining in the process of coal mining. the coal gangue production in china accounts for about 15wt.% of the total amount of coal mining. the accumulation of coal gangue formed huge coal gangue piles occupies lots of land and has striking influence on the neighboring environmental health, peoples life and property security. the current ways of using coal gangue is mainly for tiles, paving, sintering cement. this paper utilize calcareous rocks coal gangue of zhongliang mountain coal mine as raw materials, blended with the coal fly ash, shale and sewage sludge to sinter ceramisite and explore the influence factors of calcareous rock gangue ceramisite properties, seeking new way of calcareous rocks coal gangue treatment. the chemical composition, mineral composition and elements of calcareous rock gangue and its auxiliary materials were analyzed in this paper. the result shows that, it can be found the optimum mixture ratio of sintering ceramisite through proper collocation of the raw materials. the content of cao of the coal gangue used in this experiment reaches to 40.86%, and will have a negative impact on the process of sintering ceramisite. the study found that the cao after pyrolysis of caco3 of the coal gangue ceramisite was easy to hydration reaction with air which would influence the performance of ceramisite such as the granule strength and water absorption. it can improve the performance of coal gangue ceramisite by adjusting the coal gangue powder size. the optimal size of zhongliang mountain coal gangue for sintering artificial ceramisite rangs from 109 to 150 m. factors affecting the performance of coal gangue ceramisite include ceramic component of raw materials, ignition loss and content of cao. utilizing coal gangue, fly ash and shale as main materials to sinter ceramiste, fixed shale ratio as 5wt.%, the content of cao should be less than 22.01wt.% and dry sewage sludge less than 16wt.% to enable the particle strength to 500n. the specific surface area of ceramisite is affected by gas production compositions 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 iii such as gangue and sludge. the more gas production compositions, the higher specific surface area ceramisite will be. keywords： calcareous rock gangue， ceramisite， particle size， calcium oxide， sewage sludge 重庆大学硕士学位论文 目 录 iv 目 录 中文中文摘要摘要 . i 英文摘要英文摘要 . ii 1 绪绪 论论 . 1 1.1 煤矸石性质及主要污染问题煤矸石性质及主要污染问题. 1 1.1.1 煤矸石的性质 . 1 1.1.2 我国煤矸石的产生量 . 1 1.1.3 煤矸石堆存的危害 . 2 1.2 国内外煤矸石主要处理处置方式及研究国内外煤矸石主要处理处置方式及研究 . 3 1.2.1 能源利用 . 3 1.2.2 制备建材 . 4 1.2.3 农业利用 . 5 1.2.4 直接利用 . 6 1.2.5 制微晶玻璃 . 6 1.3 陶粒的研究现状陶粒的研究现状 . 6 1.4 课题的研究目的、意义和内容课题的研究目的、意义和内容. 8 1.4.1 研究目的和意义 . 9 1.4.2 研究内容 . 9 2 实验原料与设备实验原料与设备 . 11 2.1 实验原料与流程实验原料与流程 . 11 2.1.1 实验原料 . 11 2.1.2 原料主要化学成分作用分析 . 17 2.2 实验设备实验设备 . 18 3 实验方法与机理实验方法与机理 . 20 3.1 实验方法和流程实验方法和流程 . 20 3.2 产品性能测试方式产品性能测试方式 . 21 3.2.1 颗粒强度 . 21 3.2.2 堆积密度 . 21 3.2.3 1 小时吸水率 . 21 3.2.4 煮沸质量损失 . 21 3.2.5 破碎率 . 22 3.3 陶粒制作过程的机理陶粒制作过程的机理 . 22 重庆大学硕士学位论文 目 录 v 3.3.1 陶粒膨胀机理 . 22 3.3.2 陶粒制备过程的机理 . 24 3.4 陶粒烧结固相反应机理陶粒烧结固相反应机理 . 25 3.4.1 固相反应特点 . 25 3.4.2 固相反应机理 . 26 3.4.3 影响固相反应的因素 . 26 4 煤矸石粒径对陶粒性能影响的研究煤矸石粒径对陶粒性能影响的研究 . 29 4.1 初步研究初步研究 . 29 4.2 煤矸石粉末粒径对陶粒性能影响研究煤矸石粉末粒径对陶粒性能影响研究 . 31 4.2.1 实验原料和方案 . 31 4.2.2 实验结果及分析 . 32 4.3 本章小结本章小结 . 35 5 原料配比研究原料配比研究 . 36 5.1 粉煤灰与煤矸石配比试验粉煤灰与煤矸石配比试验. 36 5.1.1 实验原料和方案 . 36 5.1.2 实验结果及分析 . 36 5.2 添加污泥实验添加污泥实验 . 40 5.2.1 实验原料和方案 . 40 5.2.2 实验结果及分析 . 41 5.3 比表面积分析比表面积分析 . 43 5.4 本章小结本章小结 . 45 6 结论和建议结论和建议 . 46 6.1 结论结论 . 46 6.2 建议建议 . 46 致致 谢谢 . 48 参考文献参考文献 . 49 附附 录录 . 53 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录 . 53 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 1 1 绪 论 煤矸石是一种煤矿生产过程中的固体废物，包括洗煤厂产生的洗矸、煤炭过 程中生产的手选矸、半煤巷和岩巷掘进中排出的废气煤和岩石以及和煤矸石一起 堆放的煤系之外的白矸等。 1.1 煤矸石性质及主要污染问题 1.1.1 煤矸石的性质 煤矸石属于沉积岩，主要岩石种类有砂岩、铝质岩、碳酸盐和粘土岩。砂岩 矿物中含量较高矿物的为石英、长石、云母、植物化石和菱铁矿结核等；铝质岩 类三水铝矿、一水软铝石、一水硬铝石等高铝矿物含量较高，此外还常常含有石 英、玉髓、褐铁矿、白云母、方解石等；碳酸盐类的矿物组成以方解石、白云石、 菱铁矿为主，并混有较多的粘土矿物、陆源碎屑矿物、有机物、黄铁矿等；粘土 岩中矿物组分含量由高到低依次为粘土矿物、石英、长石云母和黄铁矿、碳酸盐 等，此外还含有少量植物化石、有机质、碳质等1。 煤矸石的主要组矿物成有石英、高岭土、伊利石、石灰石、蒙脱石、长石、 硫化铁、氧化铝以及少量的金属氧化物，主要的无机成分有硅、铝、钙、镁、铁 的氧化物和某些稀有金属，其化学成分直接影响岩石种类和矿物组成2。根据矿物 组成和岩石种类的不同可以将煤矸石分为钙质岩矸石、铝制岩矸石、黏土岩矸石、 砂岩矸石和粉砂岩矸石，钙质岩矸石 cao 含量大于 30%，铝质岩矸石 al2o3含量 高于 40%，黏土岩矸石的 sio2含量为 40%70%、al2o3含量为 15%30%，砂岩矸 石中 sio2含量大于 70%3。此外，煤矸石中还含有氧化镁、氧化铁、氧化钾、氧 化钠、硫氧化物、磷和微量的稀有金属元素4。 煤矸石风化程度越高岩石的力学性能越差，其完整性、强度及坚硬程度就越 低。煤矸石的强度变化范围大，抗压强度范围为 3004700pa。煤矸石的密度范围 为 21002900kg/m3，堆积密度范围为 12001800kg/m3；自燃煤矸石堆积密度为 9001300kg/m3。煤矸石吸水率为 2.0%6.0%，塑性指数 3.015。自燃煤矸石吸水 率为 3.0%11.60%，软化系数 1.030.85。 不同碳含量的煤矸石的发热量不同。 我国的煤矸石发热量多在6300kj/kg以下， 其中 33006300kj/kg、 13003300kj/kg 和低于 1300kj/kg 各占 30%， 高于 6300kj/kg 的仅占 10%6。 1.1.2 我国煤矸石的产生量 煤矸石产生量约占煤炭产量的 15%左右79。我国以煤炭为主要的能源，作为 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 2 世界上最大的煤炭生产国和消费国，我国的煤矸石产生量和排放量惊人。仅 2000 年全国煤矸石排放总量就高达 1 亿多吨，约占当年全国工业固体废弃物排放量的 1/4。据统计，截至 2007 年全国煤矸石堆存量至已超过 41 亿 t9，形成 1000 多座 矸石山，占用土地 1 万余公顷。而且，我国煤矸石的堆存量还在以每年 1.52.0 亿 吨的速度增长10。煤矸石的堆放占用了大量土地，同时引起了不少难以治理的环 境问题。 如何对煤矸石进行综合利用，将煤矸石变废为宝，是一项重要任务。煤矸石 排放量仍在逐年增长其露天堆放不仅占用大量土地，还对水体、大气和土壤带来 严重的环境污染，有时还会产生滑坡、泥石流，甚至发生爆炸。煤矸石问题是煤 矿持续生产亟待解决的环境问题之一。 1.1.3 煤矸石堆存的危害 浪费土地资源 我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，每年产生大量的煤矸石。近年来， 由于国家鼓励煤矸石的资源化利用，煤矸石的排放量已经大为减少，但是每年仍 新增超过 1 亿吨的煤矸石堆存量，占地超过 400hm2。我国煤矸石的累计堆存量已 经超过 45 亿吨，占地超过 1.5 万 hm210。我国国土面积辽阔，但是可用耕地量相 对比较少，煤矸石的堆存占用了大量的土地资源11，使可用耕地更加紧张。此外， 矸石山难以形成表土，大量的煤矸石堆存，减少了植被的覆盖量，严重影响了矸 石山周围的生态环境。 造成水污染和土壤污染 煤矸石中含有hg、cr、pb、as和sn等重金属。我国的煤矸石以露天堆存为主， 煤矸石长期露天堆放，经过日晒雨淋后其中的重金属将会析出，进入水体和土壤 中，引起土壤和水体的重金属污染，危害人体健康12。矸石山会产生部分酸性气 体，这些气体释放到空气中后，与空气发生化学反应，并随着降雨进入土壤中， 造成土壤的酸化和盐碱化。此外，煤矸石风化过程中，产生大量的风化颗粒物， 随风飘散到周围土壤中，也会造成土壤污染。 造成大气污染 煤矸石是煤炭开采过程中丢弃的废石，其中含有大量的碳元素，由于我国煤 炭大都含硫量比较高，因此煤矸石中一般还含有大量的黄铁矿。煤矸石大量堆存， 其中有含有很多着火点低的物质，在晴朗干燥的天气下极容易发生自燃。自燃过 程中，c、n、h、s等元素转化为c2h2、co、h2s、ch4、nh3、so2等气体，加剧 矸石山的自燃程度13。此外，大量的so2和co，发出刺鼻的气味甚至导致昏迷。 矸石风化产生的细颗粒漂浮于大气中会形成可吸入颗粒污染物，影响矿区及 其周边工人和居民的身体健康。 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 3 引发地质灾害 大多数煤矸石山采取绞车提升，自然成堆的方式堆放。未经设计的露天煤矸 石堆堆放方式极不正规，呈现坡度陡，结构松散，灾害防范措施不到位的特点。 煤矸石自然堆放时的安息角一般为3840，当矸石山堆积过高，坡度过大，或者 受到人工开挖，爆炸，降雨淋滤，山洪冲刷或者地震影响时，极易产生泥石流、 滑坡、坍塌等重力灾害14,15，威胁矸石山周边的生态环境和群众生命财产安全。 破坏景观 煤矸石的堆放，占用大量的农田、林地、草地等。由于煤矸石山没有覆土， 难以快速形成新的植被，以荒芜的矸石山代替原有的自然生态环境后，原有的生 态景观受到严重影响，在较短时间内难以恢复。 1.2 国内外煤矸石主要处理处置方式及研究 煤矸石中含有大量的有用金属和非金属元素，长期堆放既对资源造成浪费， 同时又造成巨大的环境和安全隐患。煤矸石的处理处置和综合利用将减少煤矿开 采过程中的环境污染和安全隐患，合理应用之下还可以产生巨大的经济效益。 不同煤矸石中各种化学成分含量不同，根据煤矸石中的不同化学成分含量， 对煤矸石进行不同方式的资源化利用。煤矸石的现有主要利用方式有煤矸石能源 利用、制作建材和陶瓷、直接利用、农业利用、制作新型材料、回收矿产品和化 工利用等。 美、法、英、前苏联等国将煤矸石高度纯化、净化后，将煤矸石进行资源化 利用，不仅提高了煤炭企业的经济效益，保护了自然、生态环境，还获了一定的 社会效益。我国20世纪60年代开始研究煤矸石的资源化利用方式，通过半个世纪 的实践应用，我国的煤矸石年利用率已经达到40%以上16-21。 1.2.1 能源利用 煤矸石的碳含量决定其利用方式， 当煤矸石的碳含量大于20%时可以作为能源 利用，我国煤矸石的能源利用途径主要有发电、制备煤气、回收炭等。美国成功 研制出直接从燃烧着的煤矸石山中回收热能的方法32。煤矸石的能源利用既能回 收热能，又能使污染得到控制。 煤矸石发电 我国煤矸石能源化利用的最主要方式是煤矸石发电22，煤矸石的碳含量大于 20%的（热值627012550kj/kg） ，可以直接用流化床进行燃烧发电。 截至2007年，全国矸石发电厂装机容量已达到50亿w，通过发电消耗煤矸石 量约4.5亿t，占煤矸石综合利用量的60%左右10。然而，全国每年排放的可用于发 电的煤矸石还有约2亿多吨23，煤矸石发电的发展空间十分巨大。 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 4 制备煤气 煤矸石中含有大量的碳，现在国内有些厂利用煤矸石，采用回转式自动排渣 混合煤气发生录制造煤气。其制备过程为：将煤矸石由给料口加入到煤气发生炉， 用一次性鼓风机将空气和部分水蒸气经炉底的塔形炉箅送进炉内，在高温下，碳 与空气和水蒸气反应生成混合煤气，混合煤气经油水分离器净化杂志后形成煤气 24。其反应方程式如下： 与空气反应 22 co =co0.4mj (1.1) 2 2co =2co0.24mj (1.2) 22 2coo =2co0.57mj (1.3) 与水蒸气反应 222 c2o(g)=co20.08hhmj (1.4) 22 co(g)=co0.12hhmj (1.5) 再洗回收碳 洗矸的发热量约为2.096.28mj/kg，用水利旋流器或重力介质分选机，将其进 行再洗可以回收其中的碳。洗矸经过再洗，把其中的煤生产成再洗煤，有效的减 少了煤炭资源的损失，再洗煤中的煤高达35%45%。 1.2.2 制备建材 除了含碳量较高之外，煤矸石还有硅铝酸盐含量高的特点，适合制作建材。 制水泥 有些煤矸石中的sio2、al2o3及fe2o3的含量一般在80%以上25，与黏土的成分 相近，这些煤矸石可代替部分黏土用于烧制水泥熟料。煤矸石中含碳量较高，具 有可观的热值，在水泥熟料烧烧制过程中可以提供热量，从而减少烟煤的用量。 激发煤矸石活性的有效手段有物理激发，高温激发和化学激发三种方式26。 烧制煤矸石水泥熟料的过程中，在高温下煤矸石各微粒产生剧烈的热运动，矿物 脱去其中的结合水，而ca2+、mg2+、fe3+等阳离子在晶体中的位置改变，致使硅氧 四面体和铝氧三角体不能完全聚合成长链，形成大量的自由端的断裂点，质点无 法再按照一定规律排列，形成热力学不稳定的玻璃相结构，从而使煅烧后的煤矸 石中含有大量的活性氧化硅和氧化铝，达到活化的目的27，从而减少了热量的消 耗。 制砖 煤矸石成份中粘土岩、灰质岩粘土质成份含量高，本身因为含有少量的碳而 具有有一定的发热量，焙烧制砖过程中，基本可以不用外投煤，利用自身的发热 量焙烧28。由于煤矸石强度不高的关系，英国将煤矸石用于制备标号较低的混凝 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 5 土，如预制混凝土砌块等32。 煤矸石可以制砖，但不是所有的煤矸石都能制砖，需视其物化特性（主要指 化学成分和工艺性能） ，是否能满足烧制砖的要求29。 煤矸石烧结砖要求煤矸石的发热量在21004200kj/kg5，当碳含量过低时需 加如适当的煤，过高时会由于发热量过大生成过火砖。为了提高砖坯的塑性，需 要将煤矸石粉碎到小于3mm30，其中小于1mm的颗粒占75%以上。为了使砖坯能 够很好的成型，成型水分一般控制为15%20%。用煤矸石粉料制成的坯料塑性指 数应在717之间，可塑性过低，难以成型，可塑性过高成型时需要较高的含水率， 干燥收缩过大不宜码烧。 许多已有的砖厂生产的煤矸石砖的抗压强度一般为4.814.7mpa，抗压强度为 2.944.9mpa，高于普通粘土砖5。煤矸石砖的抗冻、耐酸、耐碱、耐火等性能都 比较好。 制轻集料 煤矸石制轻集料分为自燃煤矸石轻集料和煤矸石烧结人造轻集料。自燃煤矸 石粉碎后成为自燃煤矸石轻集料，自燃煤矸石本身空隙较多，吸湿性强，因此， 在水量相同的情况下，混凝土中自燃煤矸石集料越多，混凝土拌合物的稠度越大， 坍落度越小。 早期自燃煤矸石集料混凝土抗渗性比砂石混凝土好，随着养护时间增加，混 凝土相对渗透系数有所下降，抗渗性能增加，但是随着养护龄期继续延长，水化 充分后，自燃煤矸石集料混凝土与砂石集料混凝土抗渗性能基本相当。 煤矸石与黏土等原料经破碎成球干燥煅烧后可以制成人造轻集料。煤 矸石人造轻集料成品的松散堆积密度为480590kg/m3，颗粒密度为850950kg/m3， 筒压强度为1.272.50mpa，1h吸水率为5.28.2%。用煤矸石生产的人造轻骨料所配 制的轻质混凝土具有强度高、密度小、吸水率低的特点31。 1.2.3 农业利用 煤矸石的农业利用主要有煤矸石制微生物肥料，制有机复合肥料和改良土壤 三种方式。 煤矸石中含有多种农作物生长所必需的微生物肥料成分，前苏联利用含有机 质20以的煤矸石生产有机矿物肥料，这种煤矸石肥料可提高土壤肥力，经过多 年施用煤矸石肥料，波尔姆洲所有农作物稳定增产15%40%。牛憨笨33等筛选出 两种可以以煤矸石为基质生产生物肥料的菌种，成功研制出煤矸石复合微生物肥 料生产工艺。 用煤矸石经过煅烧、粉碎、浸泡、过滤、中和、浓缩结晶、干燥等步骤可以 生产（nh4）2so4复合肥。煤矸石中含有的fes，在高温下与空气反应生成so2，进 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 6 一步氧化生成so3，so3遇水生成h2so4，再与氨的化合物生成（nh4）2so4。实验 证明，这种（nh4）2so4是一种良好的好的复合肥料34。 利用煤矸石的酸碱性及其中含有的多种微量元素和营养成分的特点，可将其 用于改良土壤，调节土壤的疏松度和酸碱度，增加土壤的肥效。根据土壤的化学 成分和性质，掺入一些有机肥料，有效改良土壤结构、增加土壤疏松度和透气性、 提高土壤含水率，促进土壤中各类细菌新陈代谢，丰富土壤腐殖质，使土地得到 肥化，促进植物生长。英国的春野露天矿与阿克顿海尔井工矿主要用煤矸石复耕， 多年来已得到广泛的利用32。 1.2.4 直接利用 煤矸石具有良好的水稳性，是一种与碎石土相似的良好的筑路材料。法国道 路公路技术研究部和道路桥梁实验中心，在研究中发现，煤矸石是很好的建筑充 填材料，很容易分层铺成30cm40cm的路基，易于压实，干密度可达11.81g/cm3， 使路基具有良好的水稳性32。 煤矸石具有一定的级配，较高的承载能力，能满足高速公路路基填料的要求。 煤矸石路基成型快，对含水量指标要求不高，避免了土质路基可能发生的翻松晾 晒、掺灰处理等。煤矸石作为路基材料抗冻性及水稳性好，不需增加其它透水性 材料，将煤矸石进行适当处理就能有效稳定地基35。由于煤矸石中的ca2+、mg2+ 等离子发生水化后会产生板结作用，因此其用于路基的性能优于土36。 1.2.5 制微晶玻璃 微晶玻璃是一种新型材料，是将特定组分的玻璃经热处理晶化制成的多晶陶 瓷，具有耐高温性、耐腐蚀、低膨胀系数、高化学稳定性、高强度、电绝缘性好 及抗氧化性等特点。 姜鹏等37用福建永安的煤矸石烧制优于普通的建筑陶瓷、天然花岗岩和天然 大理石等材料的微晶玻璃，产品体积密度为2.736g/cm3，抗折强度为2835n，断裂 模数为104mpa。邢学岭，杨梅等38掺入粉煤灰-煤矸石成功烧制微晶玻璃。 1.3 陶粒的研究现状 陶粒是一种以粉煤灰、黏土、页岩、垃圾、煤矸石、生物污泥、河道底泥等 原料制作而成的轻集料。陶粒大都呈圆形或椭圆形，外部有一层坚硬的隔水保气 的釉质层，内部具有大量的封闭式微孔39，一般用来取代混凝土中的卵石和碎石。 陶粒混凝土具有抗压强度高、堆积密度小、吸水率低、保温、隔热、抗震性能好 的特点，已成为使用量仅次于普通混凝土新型混凝土。 美国从1907年开始研制陶粒，是世界上最早开始研制陶粒的国家，我国1956 开始陶粒及其混凝土和制品的研究和试验。上世纪90年代，随着我国经济建设步 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 7 伐的加快和建筑行业的发展，陶粒及其制品生产量迅速增加，1993年全国陶粒总 产量130万m3，1996年250万m3，2000年达到320万m3，2002年底全国陶粒年总产量 已突破400万m3 40。 历经一百多年的发展，陶粒的研制已经从粘土、页岩为原材料，发展为如何 利用各种废弃物为原料。这种用废弃物替代天然原料的发展方向是应对社会的进 步和经济的发展带来的天然资源的日益枯竭的最好方式。 污泥陶粒 日本在成功研制出利用下水道污泥生产人造轻骨料的技术，并获得了专利41。 王兴润等42等人以干污泥和煤灰为原料研制轻质陶粒，研究表明添加干污泥有， 由于干污泥中含有大量的有机质，陶粒的堆积密度和烧结温度都有明显的降低， 最佳的实验条件为原料中煤灰的比例为 1825%，在 1100的焙烧温度下焙烧 30min，陶粒对重金属有很好的固定作用，烧成的陶粒 as、cd、cr、ni、cu 和 zn 等重金属均低于国家