專利名稱：一種利用化工污泥制備免燒結陶粒的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用化工污泥制備免燒結陶粒的方法，屬于化工行業危險固體廢物處理處置及資源化技術領域。
背景技術：
化工行業污染多且嚴重，尤其在化工廢水處理過程中，每年會產生大量的剩余污泥，它們成分復雜，含有有毒有害的有機物和重金屬等。長期以來，國內普遍存在著重水輕泥的傾向，污泥的安全處置能力一直處于較低水平。現行的化工污泥的處置方式主要是焚燒，但焚燒處置費用高，而且許多單位存在處置能力不足的問題，因此，轉而將污泥非法轉移、傾倒，造成嚴重的環境污染。污泥焚燒產生的灰渣也是危險固廢，一般需要先預處理，而后進行安全填埋。因此焚燒灰渣的處理費用也很高，很多企業難以承受，轉而當成一般固廢處理，使得污泥焚燒灰渣沒有得到合理的最終處置，成為重要的環境風險源，也沒有得到合理的綜合利用，造成了資源的浪費。對污泥焚燒灰渣進行無害化和資源化，變廢為寶，符合循環經濟和可持續發展的要求，具有極其重要的意義。以粉煤灰陶粒為代表的陶粒一般具有比表面積大，孔隙率大，機械強度高，化學和生物穩定性好等特點，在水處理工程中已經得到越來越廣泛的應用。化工污泥灰渣的主要化學成分與粉煤灰非常接近，均屬CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3體系，因而具有資源利用性。
目前我國陶粒的制備方法以燒結法為主，但燒結設備投資大，能耗高，使生產成本提高，在一定程度上限制了陶粒生產廠家的發展。
發明內容
本發明的目的在于為了改進現有技術的不足而提供一種機械強度高、比表面積大、化學和生物穩定性好的一種利用化工污泥制備免燒結陶粒的方法，這種陶粒利用化工污泥及工業廢物粉煤灰，采用免燒結方法，因而投資減少，節約能耗，降低成本，為化工污泥的資源化處理開辟了新的途徑。本發明的技術方案為:一種利用化工污泥制備免燒結陶粒的方法，其特征在于，具體步驟如下:( I)干燥化工污泥，得到干化污泥；(2)焙燒干化污泥，所得污泥灰渣用粉碎機粉碎；(3)將各種原料按配比混合，攪拌均勻得干混料，其中干混料中各組份及各組份占干混料總量的質量百分比分別為:污泥灰渣20%-50%、粉煤灰25%-40%、水泥10%-25%、石膏5%-15%、輕質材料 1%-5%、發泡劑 0.2%-0.6% ；(4)向上述干混料中加水并攪拌、混勻，其加水量為干混料重量的30%_40% ；(5)制成球形顆粒，其粒徑為5-10mm ；(6)自然養護7_15天。
優選所述的輕質材料為膨脹珍珠巖、稻殼或木屑。優選所選發泡劑為鋁粉或鋅粉。優選步驟(1)中干燥污泥的溫度為105-120°c，干燥時間為8-24h。優選步驟(2)中焙燒干化污泥的溫度為550°C _700°C，焙燒時間為20-40min。本發明中污泥灰渣與粉煤灰的主要化學成分相似，具備潛在的火山灰活性。水泥作為激發劑提供一個有效的堿性環境，與SiO2和Al2O3作用，生成具有水硬膠凝性能的化合物，同時對污泥灰渣中的重金屬具有固化作用。石膏的加入可以加速活性SiO2' Al2O3的反應，同時石膏又可以與Al2O3反應，生成水硬性的硫鋁酸鈣膠凝物質。輕質材料可以降低陶粒的密度，使之輕化，并具有一定的生物親和性。發泡劑在堿性環境中可以與水發生反應放出氫氣，使填料產生氣孔，形成輕質多孔結構。有益效果:與傳統的污泥處理以及陶粒制備方法相比，具有如下優點:1、本發明中污泥灰渣的質量百分比達20% 50%，利用率高，大大解決了化工污泥的出路問題。2、本發明中的粉煤灰也是工業固體廢棄物，更進一步體現出高效的資源化利用率，有明顯良好的環境效益和經濟效益，具有推廣意義。3、本發明在污泥灰渣綜合利用的同時，實現了對重金屬的固化，因此具有無害化和資源化的雙重效果。4、本發明采用免燒結工藝，后期進行自然養護，設備投資少、工藝路線簡單，能源消耗低。5、本發明制備的陶粒強度高，比表面積大，表面粗糙，孔隙多；對各重金屬的固定率均在60%以上，重金屬浸出毒性符合《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)，可用于水處理工程。
圖1為實施例1所制備的陶料表面的SEM電鏡圖；圖2為實施例1所制備的陶粒剖面的SEN電鏡圖；圖3為本發明的工藝流程框圖。
具體實施例方式本發明的工藝流程框圖如圖3所示:實施例1:
取含水率為84%的某化工廠剩余污泥，110°C干燥12h，將干化污泥置于馬弗爐中于700°C焙燒20min，冷卻后用粉碎機粉碎。分別取污泥灰渣35g，粉煤灰20g，32.5R復合硅酸鹽水泥10g，石膏5g，木屑lg，鋁粉0.4g，充分攪拌混勻得干混料，加水約占干混料質量36%，再次攪拌混勻，然后制成球形陶粒，其直徑在5-10mm。陶粒在常溫、保潮條件下養護10天。測試得，其堆積密度為723kg/m3，1h吸水率為28.5%, BET比表面積為30.801m2/g，抗壓強度為3.2MPa。所制備的陶料表面和剖面的SEM電鏡圖如圖1和圖2所示，從圖上可以看出:免燒結陶粒表面和內部粗糙、有眾多微孔通道，這種結構對微生物的附著、生長非常有利。
實施例2:取含水率為89%的某化工廠剩余污泥，105°C干燥24h，將干化污泥置于馬弗爐中于600°C焙燒30min，冷卻后用粉碎機粉碎。分別取污泥灰渣35g，粉煤灰40g，32.5R復合硅酸鹽水泥15g，石膏10g，膨脹珍珠巖3g，鋅粉0.4g，充分攪拌混勻得干混料，加水約占干混料質量的32%，再次攪拌混勻，然后制成球形陶粒，其直徑在5-10mm左右。陶粒在常溫、保潮條件下養護7天。測試得，其堆積密度為堆積密度為785kg/m3，Ih吸水率為25.7%，BET比表面積為21.175m2/g,抗壓壓強度為3.5Mpa。實施例3:取含水率為78%的某化工廠剩余污泥，120°C干燥8h，將干化污泥置于馬弗爐中于550°C焙燒40min，冷卻后用粉碎機粉碎。分別取污泥灰渣20g，粉煤灰35g，32.5R復合硅酸鹽水泥25g，石膏15g，稻殼5g，鋁粉0.21g，充分攪拌混勻得干混料，加水約占干混料質量的38%，再次攪拌混勻，然后制成球形陶粒，其直徑在5-10mm左右。陶粒在常溫、保潮條件下養護15天。測試得，其堆積密度為826kg/m3，Ih吸水率為20.3%,BET比表面積為9.117m2/g，抗壓強度為4.1Mpa0表I免燒結陶粒重金屬浸出毒性與《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》的比較
權利要求
1.一種利用化工污泥制備免燒結陶粒的方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)干燥化工污泥，得到干化污泥； (2)焙燒干化污泥，所得污泥灰渣用粉碎機粉碎； (3)將各種原料按配比混合，攪拌均勻得干混料，其中干混料中各組份及各組份占干混料總量的質量百分比分別為:污泥灰渣20%-50%、粉煤灰25%-40%、水泥10%-25%、石膏5%-15%、輕質材料 1%-5%、發泡劑 0.2%-0.6% ； (4)向上述干混料中加水并攪拌、混勻，其加水量為干混料重量的30%-40%； (5)制成球形顆粒，其粒徑為5-10mm； (6)自然養護7-15天。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的輕質材料為膨脹珍珠巖、稻殼或木屑。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所選發泡劑為鋁粉或鋅粉。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(I)中干燥污泥的溫度為105-120°C，干燥時間為8-24h。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中焙燒干化污泥的溫度為5500C _700°C，焙燒時間為 20-4`0min。
全文摘要
本發明涉及一種利用化工污泥制備免燒結陶粒的方法，屬于化工行業危險固體廢物處理處置及資源化技術領域。首先對污泥進行干燥，得到干化污泥；然后焙燒干化污泥，得到的污泥灰渣用粉碎機粉碎；將污泥灰渣粉末、粉煤灰、水泥、石膏粉、輕質材料、發泡劑按比例混合、拌勻、加水、攪拌，制成球形顆粒，最后自然養護即制得免燒填料。本發明以危險固廢化工污泥和工業固廢粉煤灰為主要原料，并且采用免燒結工藝，后期進行自然養護，設備投資少、工藝路線簡單、能源消耗低；制得的陶粒強度高、比表面積大、表明粗糙、孔隙多，重金屬浸出毒性符合GB5085.3-2007，可用于水處理工程。
文檔編號C04B28/14GK103145442SQ20131010570
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月28日 優先權日2013年3月28日
發明者徐炎華, 潘麗娟, 胡俊 申請人:南京工業大學