CN103145442A - 一种利用化工污泥制备免烧结陶粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用化工污泥制备免烧结陶粒的方法，属于化工行业危险固体废物处理处置及资源化技术领域。首先对污泥进行干燥，得到干化污泥；然后焙烧干化污泥，得到的污泥灰渣用粉碎机粉碎；将污泥灰渣粉末、粉煤灰、水泥、石膏粉、轻质材料、发泡剂按比例混合、拌匀、加水、搅拌，制成球形颗粒，最后自然养护即制得免烧填料。本发明以危险固废化工污泥和工业固废粉煤灰为主要原料，并且采用免烧结工艺，后期进行自然养护，设备投资少、工艺路线简单、能源消耗低；制得的陶粒强度高、比表面积大、表明粗糙、孔隙多，重金属浸出毒性符合GB5085.3-2007，可用于水处理工程。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用化工污泥制备免烧结陶粒的方法，属于化工行业危险固体废物处理处置及资源化技术领域。
背景技术
化工行业污染多且严重，尤其在化工废水处理过程中，每年会产生大量的剩余污泥，它们成分复杂，含有有毒有害的有机物和重金属等。长期以来，国内普遍存在着重水轻泥的倾向，污泥的安全处置能力一直处于较低水平。
现行的化工污泥的处置方式主要是焚烧，但焚烧处置费用高，而且许多单位存在处置能力不足的问题，因此，转而将污泥非法转移、倾倒，造成严重的环境污染。污泥焚烧产生的灰渣也是危险固废，一般需要先预处理，而后进行安全填埋。因此焚烧灰渣的处理费用也很高，很多企业难以承受，转而当成一般固废处理，使得污泥焚烧灰渣没有得到合理的最终处置，成为重要的环境风险源，也没有得到合理的综合利用，造成了资源的浪费。对污泥焚烧灰渣进行无害化和资源化，变废为宝，符合循环经济和可持续发展的要求，具有极其重要的意义。
以粉煤灰陶粒为代表的陶粒一般具有比表面积大，孔隙率大，机械强度高，化学和生物稳定性好等特点，在水处理工程中已经得到越来越广泛的应用。化工污泥灰渣的主要化学成分与粉煤灰非常接近，均属CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3体系，因而具有资源利用性。
目前我国陶粒的制备方法以烧结法为主，但烧结设备投资大，能耗高，使生产成本提高，在一定程度上限制了陶粒生产厂家的发展。
发明内容
本发明的目的在于为了改进现有技术的不足而提供一种机械强度高、比表面积大、化学和生物稳定性好的一种利用化工污泥制备免烧结陶粒的方法，这种陶粒利用化工污泥及工业废物粉煤灰，采用免烧结方法，因而投资减少，节约能耗，降低成本，为化工污泥的资源化处理开辟了新的途径。
本发明的技术方案为：一种利用化工污泥制备免烧结陶粒的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）干燥化工污泥，得到干化污泥；
（2）焙烧干化污泥，所得污泥灰渣用粉碎机粉碎；
（3）将各种原料按配比混合，搅拌均匀得干混料，其中干混料中各组份及各组份占干混料总量的质量百分比分别为：污泥灰渣20%-50%、粉煤灰25%-40%、水泥10%-25%、石膏5%-15%、轻质材料1%-5%、发泡剂0.2%-0.6%；
（4）向上述干混料中加水并搅拌、混匀，其加水量为干混料重量的30%-40%；
（5）制成球形颗粒，其粒径为5-10mm；
（6）自然养护7-15天。
优选所述的轻质材料为膨胀珍珠岩、稻壳或木屑。优选所选发泡剂为铝粉或锌粉。优选步骤（1）中干燥污泥的温度为105-120℃，干燥时间为8-24h。优选步骤（2）中焙烧干化污泥的温度为550℃-700℃，焙烧时间为20-40min。
本发明中污泥灰渣与粉煤灰的主要化学成分相似，具备潜在的火山灰活性。水泥作为激发剂提供一个有效的碱性环境，与SiO2和Al2O3作用，生成具有水硬胶凝性能的化合物，同时对污泥灰渣中的重金属具有固化作用。石膏的加入可以加速活性SiO2、A12O3的反应，同时石膏又可以与A12O3反应，生成水硬性的硫铝酸钙胶凝物质。轻质材料可以降低陶粒的密度，使之轻化，并具有一定的生物亲和性。发泡剂在碱性环境中可以与水发生反应放出氢气，使填料产生气孔，形成轻质多孔结构。
有益效果：
与传统的污泥处理以及陶粒制备方法相比，具有如下优点：
1、本发明中污泥灰渣的质量百分比达20%～50%，利用率高，大大解决了化工污泥的出路问题。
2、本发明中的粉煤灰也是工业固体废弃物，更进一步体现出高效的资源化利用率，有明显良好的环境效益和经济效益，具有推广意义。
3、本发明在污泥灰渣综合利用的同时，实现了对重金属的固化，因此具有无害化和资源化的双重效果。
4、本发明采用免烧结工艺，后期进行自然养护，设备投资少、工艺路线简单，能源消耗低。
5、本发明制备的陶粒强度高，比表面积大，表面粗糙，孔隙多；对各重金属的固定率均在60%以上，重金属浸出毒性符合《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007），可用于水处理工程。
附图说明
图1为实施例1所制备的陶料表面的SEM电镜图；
图2为实施例1所制备的陶粒剖面的SEN电镜图；
图3为本发明的工艺流程框图。
具体实施方式
本发明的工艺流程框图如图3所示：
实施例1：
取含水率为84%的某化工厂剩余污泥，110℃干燥12h，将干化污泥置于马弗炉中于700℃焙烧20min，冷却后用粉碎机粉碎。分别取污泥灰渣35g，粉煤灰20g，32.5R复合硅酸盐水泥10g，石膏5g，木屑1g，铝粉0.4g，充分搅拌混匀得干混料，加水约占干混料质量36%，再次搅拌混匀，然后制成球形陶粒，其直径在5-10mm。陶粒在常温、保潮条件下养护10天。测试得，其堆积密度为723kg/m3，1h吸水率为28.5%，BET比表面积为30.801m2/g，抗压强度为3.2MPa。所制备的陶料表面和剖面的SEM电镜图如图1和图2所示，从图上可以看出：免烧结陶粒表面和内部粗糙、有众多微孔通道，这种结构对微生物的附着、生长非常有利。
实施例2：
取含水率为89%的某化工厂剩余污泥，105℃干燥24h，将干化污泥置于马弗炉中于600℃焙烧30min，冷却后用粉碎机粉碎。分别取污泥灰渣35g，粉煤灰40g，32.5R复合硅酸盐水泥15g，石膏10g，膨胀珍珠岩3g，锌粉0.4g，充分搅拌混匀得干混料，加水约占干混料质量的32%，再次搅拌混匀，然后制成球形陶粒，其直径在5-10mm左右。陶粒在常温、保潮条件下养护7天。测试得，其堆积密度为堆积密度为785kg/m3，1h吸水率为25.7%，BET比表面积为21.175m2/g，抗压压强度为3.5Mpa。
实施例3：
取含水率为78%的某化工厂剩余污泥，120℃干燥8h，将干化污泥置于马弗炉中于550℃焙烧40min，冷却后用粉碎机粉碎。分别取污泥灰渣20g，粉煤灰35g，32.5R复合硅酸盐水泥25g，石膏15g，稻壳5g，铝粉0.21g，充分搅拌混匀得干混料，加水约占干混料质量的38%，再次搅拌混匀，然后制成球形陶粒，其直径在5-10mm左右。陶粒在常温、保潮条件下养护15天。测试得，其堆积密度为826kg/m3，1h吸水率为20.3%，BET比表面积为9.117m2/g，抗压强度为4.1Mpa。
表1免烧结陶粒重金属浸出毒性与《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的比较
Claims (5)
1.一种利用化工污泥制备免烧结陶粒的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）干燥化工污泥，得到干化污泥；
（2）焙烧干化污泥，所得污泥灰渣用粉碎机粉碎；
（3）将各种原料按配比混合，搅拌均匀得干混料，其中干混料中各组份及各组份占干混料总量的质量百分比分别为：污泥灰渣20%-50%、粉煤灰25%-40%、水泥10%-25%、石膏5%-15%、轻质材料1%-5%、发泡剂0.2%-0.6%；
（4）向上述干混料中加水并搅拌、混匀，其加水量为干混料重量的30%-40%；
（5）制成球形颗粒，其粒径为5-10mm；
（6）自然养护7-15天。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的轻质材料为膨胀珍珠岩、稻壳或木屑。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所选发泡剂为铝粉或锌粉。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）中干燥污泥的温度为105-120℃，干燥时间为8-24h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）中焙烧干化污泥的温度为550℃-700℃，焙烧时间为20-40min。
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