申请日2018.12.26
公开(公告)日2019.03.08
IPC分类号C04B38/00; C04B33/135; C04B33/132; C04B33/13
摘要
本发明提供一种利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，其步骤包括对所述水处理剂聚氯化铝进行脱Cl‑处理，得到脱Cl‑处理液和混合泥浆，将所述混合泥浆进行静置沉淀、筛分处理，得到底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆;所述上层泥浆经压滤出清液后得到泥饼，按照质量份数比为(80～100)：(0～20)：(0～20)的比例将所述泥饼与生化污泥、粉煤灰进行混合造粒，得到待烧粒料，然后在温度为1000℃～1300℃温度下对所述待烧粒料进行烧制，冷却至室温后得到陶粒。由该方法制取的陶粒内部组织均匀、既能充分利用水处理剂聚氯化铝废渣资源又能解决生化污泥随意堆放污染环境的问题，还利用了生化污泥中可燃组分的热量。该方法步骤简便、易于工业化推广。
权利要求书
1.一种利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，具体包括以下步骤：
脱Cl-处理 对水处理剂聚氯化铝废渣进脱Cl-处理，得到脱Cl-处理液和混合泥浆;
静置分层 将所述混合泥浆进行静置沉淀分层处理，得到含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物;
废渣分离 从含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物中依次分离出所述中层颗粒和所述上层泥浆;所述上层泥浆经压滤出清液后得到泥饼;
混合造粒 按照质量份数比为(80～100)：(0～20)：(0～20)的比例将所述泥饼与生化污泥、粉煤灰进行混合、造粒，得到待烧粒料;
成型烧制 在温度为1000℃～1300℃温度下对所述待烧粒料进行烧制，冷却至室温后得到陶粒。
2.根据权利要求1所述的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，其特征在于，所述泥饼与所述生化污泥和所述粉煤灰三者的质量份数比为(80～90)：(5～10)：(5～10)。
3.根据权利要求2所述的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，其特征在于，所述泥饼与所述生化污泥和所述粉煤灰三者的质量份数比为17：(1～2)：(1～2)。
4.根据权利要求3所述的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，其特征在于，所述泥饼与所述生化污泥和所述粉煤灰三者的质量份数比为17：2：1。
5.根据权利要求4所述的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，其特征在于，在所述成型烧制步骤中，对所述待烧粒料进行烧制的温度为1100℃～1200℃、烧制时间为30min～60 min。
6.根据权利要求5所述的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，其特征在于，所述脱Cl-处理步骤具体包括：
首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选，得到粒径大于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣;然后采用差速粉碎机将粒径大于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl-处理和利用碱液进行碱洗脱Cl-处理，得到所述脱Cl-处理液和所述混合泥浆。
7.根据权利要求5所述的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，其特征在于，所述脱Cl-处理步骤具体包括：
首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选得到粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣;然后采用差速粉碎机将粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl-处理、碱洗脱Cl-处理和第二次水洗脱Cl-处理，得到所述脱Cl-处理液、所述混合泥浆和二次水洗液。
8.根据权利要求7所述的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，其特征在于，它还包括回收所述二次水洗液汇集至洗水池中，然后利用洗水池中的二次水洗液作为对筛分后的水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行第一次水洗脱Cl-处理时的水源。
9.根据权利要求6～8任一项所述的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，其特征在于，所述碱液质量百分浓度为8%～15%。
10.根据权利要求9所述的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的一种或两者的混合。
说明书
利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法
技术领域
本发明涉及净水剂领域，特别是一种利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法。
背景技术
陶粒是一种在回转窑中经发泡生产的轻骨料。它具有球状的外形，表面光滑而坚硬，内部呈现蜂窝状，有密度小、热导率低、强度高的特点。在耐火材料行业中，陶粒主要用于作隔热耐火材料的骨料、陶粒混凝土、陶粒滤料等。按照原料来源划分，陶粒可分为铝矾土陶粒砂、粘土陶粒、页岩陶粒、垃圾陶粒、煤矸石陶粒、生物污泥陶粒、河底砂陶粒、粉煤灰陶粒;按照强度划分，陶粒可分为高强陶粒和普通陶粒;按照制备工艺可分为烧制陶粒和免烧陶粒。随着陶粒新品质、新用途的不断开发，它在其它方面的比例将会逐渐增大。
目前我国聚氯化铝的生产总量已经达到200万吨。国内聚氯化铝主要生产工艺是使用氢氧化铝和水处理剂用铝酸钙粉为原材料，其中使用铝酸钙粉在生产过程中会产生至少15%(以绝干重计)的压滤残渣(聚氯化铝压滤残渣)。虽然这部分残渣在管理上被视为一般固废，但是随着产业规划各项工作不断深入以及中国混凝剂行业的不断扩产，它已经成为生产企业的一种“负担”。如何利用和处置含铝污泥成为国内聚氯化铝生产厂家共同面对的课题。
申请号为201610084948.9的专利具体揭示了可以将聚氯化铝生产残渣与碳酸钙和铝灰混合均匀，经焙烧后粉碎过筛处理从而制得一种具有疏松多孔的通道、类似陶粒且能作为除氟剂进行使用的思路。申请号为201210359131.X的专利具体揭示了可以利用污水处理废渣于铁矿废渣和黏土经过高温烧结来制取陶粒。但上述方法均需要向聚氯化铝生产残渣中添加新的化学成分或采用新的资源，并不能完全实现“以废治废”的理念。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法，具体包括以下步骤：
脱Cl-处理对水处理剂聚氯化铝废渣进行脱Cl-处理，得到脱Cl-处理液和混合泥浆;
静置分层将所述混合泥浆进行静置沉淀分层处理，得到含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物;
废渣分离从含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物依次分离出所述中层颗粒和所述上层泥浆;上层泥浆经压滤出清液后得到泥饼;
混合造粒按照质量份数比为(80～100)：(0～20)：(0～20)的比例将所述泥饼与生化污泥、粉煤灰进行混合、造粒，得到待烧粒料;
成型烧制在温度为1000℃～1300℃温度下对所述待烧粒料进行烧制，冷却至室温后得到陶粒。
基于上述，所述泥饼与所述生化污泥和所述粉煤灰三者的质量份数比为(80～90)：(5～10)：(5～10)。
基于上述，所述泥饼与所述生化污泥和所述粉煤灰三者的质量份数比为17：(1～2)：(1～2)。
基于上述，所述泥饼与所述生化污泥和所述粉煤灰三者的质量份数比为17：2：1。
基于上述，在所述成型烧制步骤中，对所述待烧粒料进行烧制的温度为1100℃～1200℃、烧制时间为30min～60min。
基于上述，所述脱Cl-处理步骤具体包括：首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选，得到粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣;然后采用差速粉碎机将粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl-处理和利用碱液进行碱洗脱Cl-处理，得到所述脱Cl-处理液和所述混合泥浆。
基于上述，所述脱Cl-处理步骤具体包括：首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选得到粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣;采用差速粉碎机将粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl-处理、碱洗脱Cl-处理和第二次水洗脱Cl-处理，得到所述脱Cl-处理液、所述混合泥浆和二次水洗液。
基于上述，所述的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法还包括回收所述二次水洗液汇集至洗水池中，然后利用洗水池中的二次水洗液作为对筛分后的水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行第一次水洗脱Cl-处理时的水源。
基于上述，控制所述碱液质量百分浓度为8%～15%。具体地，所述碱液的浓度为具体可以为8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%等。所述碱液的浓度过低，会造成水处理剂聚氯化铝废渣脱氯不完全;所述碱液的浓度过高，则会严重影响脱Cl-处理的后续步骤，因此，所述碱液的浓度限定在8%～15%。
基于上述，所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的一种或两者的混合。
其中，本发明所提供的方法所采用的原料均为固体废弃物。
原料中的粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂或化肥厂排出的主要固体废物。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气;若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。
原料中的生化污泥则常见于城市排污、医疗单位污物处理以及生物化学科研机构产生的人畜粪便、医疗废物和生物化学废料等，其含有的细菌、病毒、有害微生物(寄生虫如阿米巴、血吸虫等)等有害物质在合适的环境下繁殖有可能导致瘟疫，对环境造成极大影响。
原料中的水处理剂聚氯化铝废渣是生产聚合氯化铝(PAC)时铝酸钙粉和盐酸或三氯化铝溶液进行反应后残留的固体废渣。通常每生产1t质量分数为10%的聚氯化铝液体就会产生约150kg废渣。目前水处理剂聚氯化铝废渣采用的处理办法为填埋法，这不但造成环境污染，而且浪费大量的资源。
因此，本发明提供的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法不需要添加新的化学成分或采用新的资源，实现了“以废治废”的理念。
具体地，原料中的生化污泥在系统中的作用有：存在于生化污泥中的有机物在高温烧制过程中会产生气体，促使陶粒内部生成气孔，降低陶粒密度，并使其比表面积明显增大，表面粗糙，吸附性强，生物亲和性好，更能适用于污水处理领域。同时生化污泥可充当燃料角色，减少了液化石油气的用量。
原料中的粉煤灰在系统中的作用有：能够使得原料自己提供热源，少了液化石油气的用量，增加陶粒的强度。
与现有技术相比，本发明具有突出的特点和显著的进步，具体地说，本发明提供的利用水处理剂聚氯化铝废渣制取陶粒的方法主要包括对所述水处理剂聚氯化铝进行脱Cl-处理，得到脱Cl-处理液和混合泥浆，将所述混合泥浆进行静置沉淀、筛分处理，得到上层泥浆，上层泥浆经压滤出清液后得到泥饼;然后将所述泥饼与生化污泥、粉煤灰进行混合造粒并在1000℃～1300℃温度下进行烧制，冷却至室温后得到陶粒。该方法所利用的原料均为固体废弃物，不需要额外添加新的资源，完全实现了“以废治废”的目的，同时制取的陶粒成品内部组织均匀、比表面积明显增大，表面粗糙，吸附性强，生物亲和性好，更能适用于污水处理领域。该方法步骤简便、易于工业化推广。
进一步的，该方法在对水处理剂聚氯化铝废渣进行脱Cl-处理时，利用液态聚氯化铝易溶于水的性质，采用水和碱液对其进行脱Cl-处理，基本上是单纯的物理脱Cl-方法，不需要消耗热源且还能最大程度上将水处理剂聚氯化铝废渣中残留的液态聚氯化铝溶解回收。
进一步的，该方法还包括分别回收二次水洗处理时的水洗液并作为第一次水洗时的水源的步骤。该步骤在增加脱Cl-效果、使得水处理剂聚氯化铝废渣脱Cl-效果更加彻底的同时，还节约了水资源，降低了成本，实现了资源的循环利用。
进一步的，该方法还包括首先利用差速粉碎机对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粉碎，充分利用了差速粉碎机中两个破碎辊之间的转速差，人为地强化了破碎过程中的“滑差现象”，延长了水处理剂聚氯化铝废渣与破碎辊破碎齿间的接触和滞留时间，克服了水处理剂聚氯化铝废渣粉碎时的打滑现象，使得整个破碎过程变得更加完善、有效，从而缩短了粉碎时间和增大了颗粒表面积，使得水处理剂聚氯化铝废渣颗粒能与水和碱液充分接触，加速了水洗和碱洗过程，缩短了脱Cl-处理时间。
更进一步的，该方法采用疏解装置对粉碎、筛分处理筛分后的水处理剂聚氯化铝废渣颗粒依次进行第一次水洗脱Cl-处理、碱洗脱Cl-处理和第二次水洗脱Cl-处理，使得水处理剂聚氯化铝废渣颗粒能与水洗液和碱液充分搅拌混合，加速了水洗和碱洗过程，缩短了脱Cl-处理时间。
