申请日2016.07.20
公开(公告)日2016.12.07
IPC分类号C04B33/138; C04B33/135; C04B33/132; C04B33/13
摘要
一种冷轧含铬污泥陶粒，其原料组成及wt%为：含铬污泥：15～50%，石灰石粉：5～30%，废焦粉或煤矸石或两者的任意比例混合料：2～8%，粘土：5～30%，纯丙烯酸乳液：0.1～5%，烧结脱硫石膏：5～20%。制备步骤：在含铬污泥表面喷洒纯丙烯酸乳液或经稀释后的丙烯酸乳液，使含铬污泥表面予以固化;加入石灰石粉，废焦粉或煤矸石或两者的任意比例混合料，粘土，烧结脱硫石膏并混合均匀;喷雾式加水并搅拌;制陶粒;烘干;烧结;自然冷却至室温。本发明既可在保证操作人员的安全下，解决冷轧含铬污泥的危险废弃物排放和处理问题，防止环境污染，还使其变废为宝。可节约每年接近2000万元的处置费用。
权利要求书
1.一种冷轧含铬污泥陶粒，其原料组成及重量百分比含量为：含铬污泥：15～50%，石灰石粉：5～30%，废焦粉或煤矸石或两者的任意比例混合料：2～8%，粘土：5～30%，纯丙烯酸乳液：0.1～5%，烧结脱硫石膏：5～20%。
2.制备权利要求1所述的一种冷轧含铬污泥陶粒的方法，其步骤：
1)在含铬污泥表面喷洒0.1～5%的纯丙烯酸乳液或经稀释后的丙烯酸乳液，使含铬污泥表面予以固化;所述稀释后的丙烯酸乳液为纯丙烯酸乳液加水而成，加水比例不超过纯丙烯酸乳液的100%;
2)将表面固化后的含铬污泥与石灰石粉：5～30%，废焦粉或煤矸石或两者的任意比例混合料：2～8%，粘土：5～30%，烧结脱硫石膏：5～20%混合均匀;
3)喷雾式加水并搅拌，加入的水量以使所混合的料以能制成粒度为1~6mm陶粒为原则;
4)进行常规制陶粒;
5)对所制陶粒进行烘干，烘干温度为100～120℃，烘干时间不少于15分钟;
6)进行烧结，烧结温度为1050～1250℃，并在此温度下保温不少于10分钟;
7)自然冷却至室温。
3.如权利要求2所述的制备一种冷轧含铬污泥陶粒的方法，其特征在于：含铬污泥陶粒的形状为圆形或椭圆形或方形或长方形或菱形。
说明书
一种冷轧含铬污泥陶粒及制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保固废处理工艺，它主要用于轧钢过程的冷轧含铬污泥的处理工艺。
背景技术
在冷轧生产过程中存在含铬污泥的排放，六价铬是致癌物质，公司每年用于危险废弃物的处理费用高达2000多万元，在钢铁行业不景气的条件下，需要采取措施自我消化含铬污泥。武钢资源集团乌龙泉矿有生产活性石灰的回转窑，可以依靠周围的石灰石废弃矿和粘土剥离物来烧陶粒，以稳定含铬的转化。这种技术和构思有实际应用价值，因此有必要申报专利加以保护。
经检索，中国专利申请号为CN201210394435.X的文献，其公开了《一种制备含铬污泥陶粒的方法》，其中铬泥经湿磨至120目，城市污泥、风化岩、淤泥或高岭土烘干后和还原剂一起干磨至100目;混合均匀，压制成直径为10mm，长度为20mm的条形颗粒，经成球、烘干后进入回转窑高温1230-1330℃煅烧45分钟，即得到含铬污泥陶粒。该方法为治理皮革生产中产生的含铬污泥，除毒彻底、可靠，工艺简单，吃泥量大，可同时治理大部分重金属污染物，生产成本低廉。成品可作为路基材料、混凝土骨料、轻质砖填充料。由于该专利存在铬泥存在湿磨至120目的环节，不可避免的存在铬泥干燥过程的水分排放或蒸发，存在人与材料的接触作业的机会，存在二次污染及对人身的伤害问题。
中国专利申请号为CN201310071016.7的文献，其公开了《含钒铬污泥的利用方法》，其将含钒铬泥烘干后加入有机粘结剂和碳化硅粉末，加工形成球状并再次进行烘烤，得到含钒铬泥球;将含钒铬泥球返回炼钢LF炉精炼工序，利用LF炉将含钒铬泥球中Cr2O3、V2O5氧化物的Cr元素、V元素还原后进入钢水进行微合金化。可充分利用含钒铬污泥中的合金，以达到微合金化生产低合金钢的效果。该专利仅仅是将含钒铬泥烘干后加工成含钒铬泥球;返回炼钢LF炉精炼工序，仍然存在干燥过程人与材料的接触作业的机会，存在二次污染及对人身的伤害问题。
中国专利申请号为 CN200610023805.3的文献，其公开了《一种钢铁厂废水污泥的铬回收及其资源化方法》，其将钢铁厂废水污泥中铬回收并使残渣适合资源化利用;通过将污泥适当干燥后与碳酸钠 (钾)混合并在600~900℃下焙烧，然后用水浸取来实现铬的回收;液固分离后的残渣即成为生产沼气脱硫剂的良好原料。污泥与碳酸钠(钾)混合质量比为1∶0.4~1，焙烧时间为0.5~6h;焙烧产物浸取铬时固液比为1∶5～20、时间0.2～12h。残渣作为原料生产脱硫剂时，除添加必要的助剂外不需要任何处理。整个过程没有污染物产生，钢铁厂废水，污泥得到完全回收和资源化利用。该专利将污泥与碳酸钠 (钾)混合用水浸取来实现铬的回收;成本高，利用强碱，腐蚀性强，存在二次污染及对人身的伤害问题。
中国专利申请号为CN201410689055.8的文献，其公开了《一种利用铬渣和铬污泥制备活性渣粉的方法》，其利用铬渣和铬污泥制备活性渣粉;以铬渣、铬污泥、废弃物、石膏、废石粉、碳基物为原料,经备料,配料、均质,成型,还原焙烧、急冷,加醇胺型助剂和石膏配料,或加醇胺型助剂、改性膨润土和石膏配料一起粉磨制成细度为80μm筛余≤18%的活性渣粉。该专利没有解决铬渣的安全问题，存在二次污染的扩散问题。
中国专利申请号为CN200910230708.5的文献，其公开了《一种利用制革污泥制备陶粒的方法》，其在于将脱水后的制革污泥和粘土进行干燥处理;按照制革污泥∶粘土∶粉煤灰=35～55%∶25～45%∶0～20%的重量百分比进行配料，加水搅拌并混合均匀，得到混合湿料;将混合湿料用造粒机进行造粒，得到陶粒坯料;利用加热的方法去除陶粒坯料中的有机物，然后再在1100～1250℃的温度下烧制陶粒坯料30～60分钟，冷却至室温得到陶粒产品。该专利没有使用还原剂，解决不了铬渣的稳定处理问题。
中国专利申请号为CN201510175662.7的文献，其公开了《一种缓释微量铜和镍金属元素污泥陶粒的制备方法》，其是分别将污水厂污泥、粉煤灰、粘土烘干，用200目筛子筛分，按3-5g、6-8g、8-10g比例称取污泥、粉煤灰、粘土搅拌均匀，缓慢加入适量水并充分搅拌，放入压力机中挤压成型为4~6mm生料陶粒，在100℃下烘干，预热20min，然后在1050℃下进行煅烧16min即制得污泥陶粒。将陶粒放入含有CuCl2和NiCl2的混合溶液中浸渍，取出烘干备用。用环氧树、脂酰胺树脂、乙醇溶液与淀粉混合制备成为包覆材料，加入浸渍烘干好的陶粒，搅拌，使陶粒表面均匀涂覆上述混合物，放入烘箱中烘干，制备出具有缓释微量铜和镍金属元素的污泥陶粒。该陶粒适用于缺乏微量金属Cu2+、Ni2+元素的有机废水厌氧生物处理，废水COD的去除率可以提高12%以上。该专利没有使用还原剂，对铬渣的稳定处理无借鉴作用。
中国专利申请号为CN201510549710.4的文献，其公开了一种《采用陶砂与烟道灰再生制备污泥陶粒的方法》，其利用陶粒制备的尾气对陶砂进行预热至60-80℃后，加入预先按照对应的质量比混合均匀的湿污泥、陶粒煅烧飞灰、聚硅酸亚铁、高铝水泥和聚羧酸减水剂，再次搅拌均匀并静置5-10min，利用板式压滤并控制其水分为15-25%，在造粒机上造粒，在100-110℃干燥9-15min，然后经500-600℃预烧后快烧至1200-1250℃即可。这种发明对于含铬污泥而言，成本高，与水泥有速凝性，不适宜造球处理。
中国专利申请号为CN201510260246.7的文献，其公开了《一种页岩污泥陶粒的制备方法》包括：(1)将污泥与页岩以重量比为2-3:7-8混合，搅拌均匀后发酵7-10天;(2)将发酵后的物料搅拌均匀，送入对辊制粒机制粒，得粒径为8-16mm的球粒;(3)将球粒送入回转窑进行预热烘干和焙烧，预热烘干温度为400-500℃，当含水百分量为1%以下时进入焙烧段，焙烧温度为1180-1200℃，焙烧时间为130s，制得页岩污泥陶粒;此发明的造球塑性不够，无还原剂，铬的价态转化困难。
中国专利申请号为CN201110308572.2的文献，其公开了《一种污泥烧制陶粒的方法》，其工艺流程是用土工管袋或其他脱水方式将污泥使污泥含水率降低到45%～55%，与粘土类原料按体积1∶1混合后造粒，经传送机传送至陶粒回转窑烧制。本发明造粒前不用对污泥经行烘干，将采用土工管袋或其他方式将含水率降低到50%左右的污泥混合适当比例的粘土直接挤压造粒，减少能耗，回转窑处理能力大，效率高，能有效的实现污泥资源化利用。该专利用土工管袋或其他脱水方式脱水，对含铬污泥，存在二次污染及对人身的伤害问题。
上述方法中均未涉及解决冷轧含铬污泥在生产过程中的固化、稳定和环境影响问题，难以解决冷轧含铬污泥的问题。
发明内容
本发明在于克服新游技术存在的不足，提供一种既能解决含铬污泥有毒害，容易造成污染，运输不方便，不容易保存的难题，还能将废弃物综合利用制成建筑用陶粒，又安全环保的冷轧含铬污泥陶粒及制备方法。
实现上述目的的措施：
一种冷轧含铬污泥陶粒，其原料组成及重量百分比含量为：含铬污泥：15～50%，石灰石粉：5～30%，废焦粉或煤矸石或两者的任意比例混合料：2～8%，粘土：5～30%，纯丙烯酸乳液：0.1～5%，烧结脱硫石膏：5～20%。
制备一种冷轧含铬污泥陶粒的方法，其步骤：
1)在含铬污泥表面喷洒0.1～5%的纯丙烯酸乳液或经稀释后的丙烯酸乳液，使含铬污泥表面予以固化;所述稀释后的丙烯酸乳液为纯丙烯酸乳液加水而成，加水比例不超过纯丙烯酸乳液的100%;
2)将表面固化后的含铬污泥与石灰石粉：5～30%，废焦粉或煤矸石或两者的任意比例混合料：2～8%，粘土：5～30%，烧结脱硫石膏：5～20%混合均匀;
3)喷雾式加水并搅拌，加入的水量以使所混合的料以能制成粒度为1~6mm陶粒为原则;
4)进行常规制陶粒;
5)对所制陶粒进行烘干，烘干温度为100～120℃，烘干时间不少于15分钟;
6)进行烧结，烧结温度为1050～1250℃，并在此温度下保温不少于10分钟;
7)自然冷却至室温。
其在于：含铬污泥陶粒的形状为圆形或椭圆形或方形或长方形或菱形。
本发明中有关原料及主要工艺的作用及机理：
含铬污泥：工业有毒废料，在本工艺中作为填料、烧结剂的作用，与粘土反应烧结。
石灰石粉：工业生产活性石灰的下脚料细粉，在本工艺中作为填料、烧结剂、固化形成铬酸钙的物质来源。
废焦粉或煤矸石：提供还原剂，将六价铬转化为三价铬稳定化处理。
粘土：作为陶粒的结合剂、促进烧结剂使用。
纯丙烯酸乳液：含铬污泥的表面包覆剂，防止其泄漏挥发，减少与人的皮肤接触，减少灰尘的飘散。
烧结脱硫石膏：脱硫工业废弃物，作为陶粒的结合剂、造球的成型剂使用。
本发明与一般的陶粒和含铬污泥的处理方式不同，在污泥处理过程中，不干燥，不脱水，直接用挖掘机挖出后喷洒纯丙烯酸乳液表明固化风干后可以安全运输，无污染。利用废焦粉或煤矸石提供还原剂，将六价铬转化为三价铬稳定化处理。利用工业生产活性石灰的下脚料石灰石细粉，作为填料、烧结剂、将铬固化形成铬酸钙;利用烧结脱硫石膏作为陶粒的结合剂、造球的成型剂使用。利用不同的废弃物资源将含铬污泥处理，生产过程没有二次污染问题。
本发明用冷轧含铬污泥制备的陶粒，既可自保证操作人员的安全下，解决冷轧含铬污泥的危险废弃物排放和处理问题，防止环境污染，还能使其变废为宝，应用于建筑领域，还可节约每年接近2000万元的处置费用。
