申请日2015.01.31
公开(公告)日2015.05.06
IPC分类号C02F11/02; C04B33/132
摘要
本发明公开了一种单硝基甲苯生产的污泥无害化利用的方法，属于固体危废无害化、资源化的循环利用技术。本发明按重量比取单硝基甲苯生产污泥、膨润土或膨润土尾矿进行轮辗、搅拌，并使之混合均匀，将混合物放入特定环境中发酵后进行挤压造粒，制成陶粒坯料，然后对陶粒进行烘干，高温焙烧，坯料烧结膨胀成陶粒，冷却至常温，回转窑优选谷糠为燃料。本发明生产的陶粒符合国家轻集料建筑材料标准要求，不仅有效地实现了单硝基甲苯生产过程中产生的污泥无害化处置，也使膨润土尾矿得到资源化利用，整个过程对排放进行有效控制，不生产二次污染，实现了经济效益和社会效益同步提高。
权利要求书
1.一种单硝基甲苯生产的污泥无害化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，原料配备：(1)单硝基甲苯生产污泥，其是由单硝基甲苯生产过程中产生废水经物化处理后与其它废水混合进行生化处理而形成，含水率为60%-70%;
(2)膨润土或膨润土尾矿，以蒙脱石为主要成份，经干化处理后备用，含水控制在5%以下;
第二步，轮辗混合：将上述原料按重量进行配比，取单硝基甲苯生产污泥5-30%、膨润土或膨润土尾矿70-95%，进行轮辗、搅拌，使它们均匀混合;
第三步，堆放发酵：将均匀混合的原料在室堆放1-2天，使它们内部的有机物质成份进行发酵，再用搅拌设备混合搅拌，使之尽可能松散，保持温度湿度均匀;
第四步，对辊造粒：使用对辊机对第三步形成的物料进行挤压造粒，形成粒径在5mm-15mm的陶粒坯料;
第五步，回转加热：通过漏空的传输设备将合格的陶粒坯料送入回转窑内加热，回转窑分两段，上段为小窑，最上部分称窑头，下段为大窑，最下部分为窑尾，陶粒坯料从窑头进入，被梯度加热烘干;
被烘干的陶粒坯料继续向窑尾滚动而进入回转窑大窑进行高温焙烧;
第六步，自然冷却：经高温焙烧后的陶粒从窑尾出窑，在室温条件下冷却，从而制备完成。
2.根据权利要求1所的述利用单硝基甲苯生产的污泥制作陶粒的方法，其特征在于：回转窑所用燃料优选米厂的谷糠，将之磨成粉状，用鼓风机从窑尾喷进回转窑点燃。
3.根据权利要求1所述的利用单硝基甲苯生产的污泥制作陶粒的方法，其特征在于：回转窑所产生的尾气，用半干法烟气除尘法、再用布袋除尘法进行处理，从而确保排出气体达标。
说明书
一种单硝基甲苯生产的污泥无害化利用的方法
技术领域
本发明公开了一种单硝基甲苯生产的污泥无害化利用的方法，属于固体危废无害化、资源化的循环利用技术。
背景技术
近年来随着我国人民生活水平和工业化进程的不断提高，整个社会的物质消耗量急速加大，随之而来的是大量废弃物的产生以及由此造成对环境的危害。据统计，全世界每年产生大约4亿多吨危险废弃物，其中化工、冶金、印染等工矿业是危险废弃物产生的主要来源。危险废弃物的不当处置不仅会对人体健康和环境造成严重危害，还会引起地下水、地表水和土壤的污染，因此危险废弃物是当今世界面临最棘手的环境问题之一。
危险废弃物中以工业废弃物最多，主要是工业固体废弃物。化工企业为经济社会作出了巨大贡献，然而化工过程中产生的废物带来的环境问题越来越引起人们的高度重视。
相关化工企业厂内废水主要有单硝基甲苯和邻/间/对甲苯胺生产过程产生废水、设备及地面冲洗水、废酸装置真空泵排水、废气处理水、初期雨水和生活废水等，而单硝基甲苯生产过程中产生废水经“酸析预处理+铁碳还原+Fenton氧化+混凝沉淀”处理后与其它废水混合进行生化处理。从而形成“单硝基甲苯生产过程产生的物化污泥与混合废水生化污泥一并压滤产生的污泥”。单硝基甲苯生产过程中产生的废水，属于《国家危险废物名录》(2008)HW06“有机溶剂废物”261-001-06“硝基苯-苯胺”生产过程中产生的废液。按照《关于化工等行业生产废水物化处理污泥属性判定的复函》(环办函[2014]1549号)要求，其物化处理过程中产生的污泥适用《国家危险废物名录》中HW49类其它废物中“危险废物物化处理过程中的废水处理污泥和残渣”。因此此类化工企业单硝基甲苯生产过程中产生的废水物化污泥和混合生化污泥的混合污泥属于危险废物(HW49，802-006-49)。这种污泥须按照危险废物管理要求进行处置。
目前国内外已有多种危险废物的处置技术，如高温焚烧(回转窑焚烧炉、 热解焚烧炉、炉排炉等)、卫生填埋、化学消毒、电磁波灭菌等。这些处置技术除高温焚烧外都或多或少存在一些不足，如卫生填埋存在较大后患，有害物质容易泄漏造成环境二次污染等;化学消毒不能处理挥发性有机化合物、化学药剂等，消毒效果难以保证，且产生的有毒废液容易造成二次污染。在各种危险废物的处理技术中，目前为止只有焚烧处理技术可以最大的程度和永久的破坏、分解危险废物并同时极大的减容减重，使得污染物得以集中处理，从而更好的控制二次污染。焚烧法因其在处理危险废弃物时能同时实现减量化、无害化以及资源化，被认为是最有效的处理危险废物的方法。
焚烧法处理危险废物在欧美等发达国家已经得到广泛的应用。20世纪80年代，美国开展了大量的科研工作和焚烧炉的摸底工作。2004年，美国已采用的危险废物焚烧装置有276座，其中利用回转窑处置的有75座之多，相当一部分为轻集料回转窑。我国危险废物处置工作刚刚起步，危险废物处置主要有焚烧和填埋两种方式。焚烧法因其在处理危险废弃物时能同时实现减量化、无害化以及资源化，被认为是最有效的处理危险废弃物的方法，也是我国危险废弃物集中处理中心主要采用的方法。经过几年来的国内外技术考察和国内技术论证，政府有关部门确立了采用回转窑焚烧技术作为我国今后危险废物处置上的主要技术路线。
膨润土是一种黏土岩、亦称蒙脱石黏土岩，主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水，还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素，由于膨润土具有吸水性、膨胀性、阳离子交换性、触变性、粘结性、吸附性、增稠性、润滑性、稳定性、脱色性等性能，被广泛应用于各个工业部门。但是各相关企业再利用膨润土矿藏时普遍采富弃贫、膨润土尾矿往往得不到很好的利用，资源浪费严重而且对生态环境造成一定程度的危害，为膨润土尾矿的有效综合利用提出了课题。
在工业生产中，使用回转圆筒体设备对物料进行机械、物理和化学等加工处理的设备被称为回转窑(俗称旋窑)。回转窑在环保方面得到了极大应用，美国、欧盟、日本等世界上一些发达的国家早在20世纪70年代已开始采用回转窑处理工业、生活废弃物以及有害废弃物等。1988 年北京上海等地开始利用回转窑焚烧危险废弃物等，从此我国在环保方面开始了使用回转窑处理废弃物和垃圾。国内外有很多企业用回转窑生产陶粒。
陶粒是一种轻质且有一定强度的人造颗粒状材料，可用于生产轻集料混凝土、混凝土砌块以及其他墙体材料，使用了陶粒的混凝土和墙体材料可以显著降低混凝土的容重，提高建筑物的保温隔热性能，大幅度降低建筑物的能耗。作为一种陶质的轻型颗粒，陶粒外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体，它的形状因工艺不同而各异，表面是一层坚硬的外壳，具有隔水、保气作用，因而具有较高的强度。陶粒由于内部多孔，故具有良好的保温隔热性能。由于我国全面推进建筑节能减排，保护环境，改善建筑功能，故陶粒被大量应用于建筑行业用来取代碎石等材料。陶粒的生产方法主要有免烧型和烧结型。烧结型生产陶粒可将危险废物处理和新型建材生产完美地结合起来，应当是今后发展重要方向。
研究表明，具有高膨胀性能的陶粒坯料化学组成应当是：SiO2:Al2O3:(CaO+MgO+Fe2O3+Na2O+K2O)=(48-79):(10-25):(13-26)。通过对单硝基甲苯生产污泥、膨润土或膨润土尾矿的化学成分研究分析，本发明据此确定了两种陶粒物料原材料的重量比，在此范围内，在回转窑焙烧条件下，均可生产出合格的陶粒。
国内外有大量文献对利用污泥生产陶粒进行研究，而且这方面的专利也越来越多，但利用单硝基甲苯生产污泥、膨润土或膨润土尾矿烧制陶粒的方法，目前还是一个空白。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用单硝基甲苯生产的污泥制作陶粒的方法，采用这种方法不仅能生产出具有广泛用途的陶粒，而且也是更为重要的，还能够有效地为一些化工企业处置危险废物找到出路。本发明摒弃生产陶粒对粘土等资源型原料的依赖，以单硝基甲苯生产污泥和膨润土或膨润土尾矿为重要原料进行综合利用，真正实现了“变废为宝”绿色生产目的，体现了节能减排、循环经济发展特色，具有重要的社会、环境、经济意义。
本发明所提供的利用单硝基甲苯生产的污泥制作陶粒的方法，包括以下步骤：
第一步，原料配备：(1)单硝基甲苯生产污泥，其是由单硝基甲苯生产过程中产生废水经物化处理后与其它废水混合进行生化处理而形成，含水率为60%-70%;
(2)膨润土或膨润土尾矿，以蒙脱石为主要成份，经干化处理后备用，含水控制在5%以下;
第二步，轮辗混合：将上述原料按重量进行配比，取单硝基甲苯生产污泥5-30%、膨润土或膨润土尾矿70-95%，进行轮辗、搅拌，使它们均匀混合;
第三步，堆放发酵：将均匀混合的原料在室堆放1-2天，使它们内部的有机物质成份进行发酵，再用搅拌设备混合搅拌，使之尽可能松散，保持温度湿度均匀;
第四步，对辊造粒：使用对辊机对第三步形成的物料进行挤压造粒，形成粒径在5mm-15mm的陶粒坯料;
第五步，回转加热：通过漏空的传输设备将合格的陶粒坯料送入回转窑内加热，回转窑分两段，上段为小窑，最上部分称窑头，下段为大窑，最下部分为窑尾，陶粒坯料从窑头进入，被梯度加热烘干;
被烘干的陶粒坯料继续向窑尾滚动而进入回转窑大窑进行高温焙烧;
第六步，自然冷却：经高温焙烧后的陶粒从窑尾出窑，在室温条件下冷却，从而制备完成。
更优的是，回转窑所用燃料优选米厂的谷糠，将之磨成粉状，用鼓风机从窑尾喷进回转窑点燃。
更优的是，回转窑所产生的尾气，用半干法烟气除尘法、再用布袋除尘法进行处理，从而确保排出气体达标。
本发明生产的陶粒用途广：配制轻骨料砼;生产轻质砌块;用于生产轻质墙板;用于屋面隔热、找坡;用于楼地面垫层、防潮层;用于天台花园绿化;用于盆栽花卉、园艺的无土栽培;用于污水处理等。这种陶粒是一种新型生态环保产品，是一种应用节能减排和循环经济理念的高科技产品。
本发所用污泥没有成本，相反地，相关污泥产生企业单位还要付给陶粒生产企业一定的固废处置费用。所用膨润土或膨润土尾矿主要源自一些膨润土矿碴，所需要费用也是极其低廉。所有原材料均容易得到。本发明没有新的废液和固废产生，零星废气也完成达到达标排放。而且使用粮食加工企事业的副厂品谷糠，实现节能的目的，同时污泥中的有机质具有相当的热值，其具有一定助燃作用，从而也实现了节能的目标。所以本发明是一个原材料容易得，经济价值高，节能环保好，废物再利用的好方法。
