污泥(包括生活污泥、工业污泥和湖河底泥)中含有大量重金属、病菌、毒性有机质等,已成为影响水质及水域生态的重要因素。目前,污泥的主要处理方法包括填海、土地堆放及填埋等,但这些方法并未根本上解决污泥的潜在危害。利用污泥烧制陶粒,既实现了污泥的无害化处理,又具有巨大的经济效益。由于黄土含硅量高,有利于陶粒强度的提高；膨润土中的氧和钙含量较高,有利于陶粒的高温膨胀；且黄土和膨润土来源广泛。故确定以黄土、膨润土与污泥为污泥陶粒的原材料。考虑污泥、黄土和膨润土的主要化学成分均为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等,故引入SiO2-Al2O3-FeO、SiO2-Al2O3-溶剂等三元相图。以三元相图指导污泥陶粒的组成设计,以期得到低能耗、孔隙结构优异、力学性能与堆积密度满足要求的高品质陶粒。本文通过分析污泥、黄土及膨润土的化学成分、微观形貌、热性能,以及陶粒的烧胀机理和陶粒烧制过程中的物理化学变化,明确了污泥陶粒烧制过程主要分为干燥阶段、预热阶段、氧化分解阶段和高温烧成阶段,其中氧化分解阶段和高温阶段是污泥烧制陶粒的关键阶段。研究表明,污泥陶粒的堆积密度和筒压强度随着污泥百分比的增加而降低,随着烧成温度增加而增加。烧成温度对陶粒的筒压强度影响显著,烧成温度达到或者超过陶粒的熔融釉化状态时,温度越高陶粒表面玻化越充分。污泥的比例和陶粒烧成温度是烧制优质陶粒的关键。随着污泥百分比增大,陶粒孔隙率减小,平均孔径增大,连通孔隙比率增大,比表面积减小,污泥百分比对陶粒孔隙变化影响显著。实验室条件下,污泥陶粒的最佳制备方案：污泥20%,膨润土16%,黄土64%,预热温度300-C和烧成温度1150℃。在污泥陶粒生产中,通过将预热温度和烧成温度快速转换的方法,可以调整陶粒的膨胀性。适当添加污泥百分比,可以降低陶粒的烧成温度,从而达到降低能耗的目的。在实际生产中,污泥烧制陶粒的最佳方案：污泥6%,膨润土24%,黄土70%,预热温度350℃和烧成温度1135℃。