專(zhuān)利名稱(chēng)：氟化鈣污泥再利用方法及其制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氟化鈣污泥再利用方法及由該方法所制成的制成品，更具體地講，本發(fā)明是有關(guān)一種將污水處理廠所產(chǎn)生的CaF2污泥處理/再加工成為有用產(chǎn)品，特別指陶瓷體的方法，可同時(shí)解決CaF2污泥的環(huán)保問(wèn)題及提供有應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品的效益。
本發(fā)明人有鑒于下列事實(shí)一、由化學(xué)組成分析得知污水處理廠因使用不同中間物[CaC12及Ca(OH)2]與HF反應(yīng)而有污泥組成CaF2及CaCO3含量的明顯差異，這些數(shù)據(jù)差異對(duì)于后續(xù)高溫化學(xué)反應(yīng)有顯著的影響。
二、由單獨(dú)污泥燒結(jié)反應(yīng)得知未添加任何礦物催化劑(礦化劑)時(shí)其在1,100℃區(qū)間溫度仍屬穩(wěn)定化合物，燒結(jié)情況并不理想。當(dāng)添加礦化劑(如CaCO3)時(shí)其因化學(xué)摩爾比不同，而有明顯降低反應(yīng)溫度現(xiàn)象，以重量比CaF21∶CaCO31混合時(shí)其反應(yīng)溫度約降低200℃，此可由熱差示性分析TG/DTA結(jié)果比較而得知。
三、CaF2由630℃起即有明顯吸熱反應(yīng)至819℃止，顯示此溫度區(qū)間礦物相已起變化，因此提供具高硅質(zhì)(SiO2)的低溫玻璃相的物質(zhì)共同參與反應(yīng)將有助于形成氟化鹽的高溫化合物(如Ca4F2Si2O7)可有效穩(wěn)定氟于高溫下的活化性，而形成一能階的穩(wěn)定型礦物結(jié)晶相。
四、添加適量高鋁(Al2O3)含量物質(zhì)于配比中，可得到燒結(jié)體積的穩(wěn)定性，有助于終產(chǎn)品的燒結(jié)成品尺寸穩(wěn)定度。
五、由實(shí)驗(yàn)得知CaF2污泥不適合以濕式研磨、混拌，因制造過(guò)程中需添加大量水份(約40％)，于噴霧干燥塔(Spray dryer)中瞬間最高干燥溫度達(dá)650℃以上，在高水氣含量的空氣中將激發(fā)CaF2部份轉(zhuǎn)化成水解化合物而有造成二次污染的問(wèn)題。此外，干燥過(guò)程的高耗熱能需求亦不合環(huán)保與經(jīng)濟(jì)原則。
六、CaF2污泥以低溫(150℃)干燥后利用干式粉碎到粒徑小于60微米可有效增加CaF2的比表面積并促使高溫反應(yīng)完全。
七、CaF2污泥于常溫下無(wú)法與堿性物質(zhì)起反應(yīng)，若以一般方式常溫固化時(shí)并無(wú)法扼止氟離子溶于水中，此將造成二次水污染。以高溫固態(tài)液相燒結(jié)時(shí)可將氟離子取代玻璃相SiO2的氧離子而形成高能階的穩(wěn)定型礦物結(jié)晶，可有效防止氟離子溶于水中污染水源。
本發(fā)明的目的是提出一種氟化鈣污泥再利用方法及其制成品，更具體地講，是提出一種將污水處理廠所產(chǎn)生的CaF2污泥予以處理/再加工成為有用產(chǎn)品(特別指陶瓷體)的方法，可同時(shí)解決CaF2污泥的環(huán)保問(wèn)題及提供有應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品。


圖1是顯示本發(fā)明氟化鈣(CaF2)污泥再利用方法的流程圖。
本發(fā)明氟化鈣污泥再利用方法包括如圖1所示流程中的諸主要階段(1)、將CaF2污泥于150℃以下溫度干燥、粉碎并篩分至約60微米的粉料，成為CaF2干粉；(2)、將CaF2干粉，粘結(jié)劑和礦化劑干式混拌和造粒成A土；(3)、將長(zhǎng)石、高嶺土、石英和粘土球磨濕式混拌，噴霧造粒，陳化成為基本土料；及(4)、將A土、粘結(jié)劑、基本土料、鍛燒高嶺土、陶石粒和陶瓷色料干式混拌，造粒，篩分，陳化，高壓成型，坯體干燥，高溫?zé)Y(jié)而成最佳產(chǎn)品。
于本發(fā)明氟化鈣污泥再利用方法的第一階段中，是將CaF2污泥于150℃以下，較佳者100-150℃溫度旋窯干燥，然后密閉粉碎，并篩分取小于20mesh的粒子成為CaF2干粉。
于本發(fā)明氟化鈣污泥再利用方法的第二階段中，其中所用粘結(jié)劑為含硅、鋁及堿金屬的化合物，如SiO2，Al2O3，而所用礦化劑為CaCO3等。于此階段中，CaF2污泥，礦化劑與粘結(jié)劑經(jīng)干式混拌后亦經(jīng)造粒成為粒度小于20微米的粒子。
于本發(fā)明氟化鈣污泥再利用方法的第三階段中，是將長(zhǎng)石、高嶺土、石英和粘土予以球磨濕式混拌，噴霧造粒成為90％粒子的粒度小于50微米的粒子，然后陳化成為基本土料。
于本發(fā)明氟化鈣污泥再利用方法的第四階段中，是將A土、粘結(jié)劑、基本土料、鍛燒高嶺土、陶石粒和陶瓷色料予以干式混拌，造粒，篩分取粒度小于20微米的粒子，然后陳化，用400噸級(jí)油壓機(jī)高壓成型，于150℃下將坯體干燥，再于1,000-1,280℃下高溫?zé)Y(jié)而成最終產(chǎn)品。
根據(jù)本發(fā)明方法制成的產(chǎn)品主要為陶瓷產(chǎn)品，包括用于下列1、陶瓷質(zhì)室外鋪地或墻面建材。
2、多孔質(zhì)透水陶瓷建材。
本發(fā)明要用下述實(shí)施例予以闡述，但本發(fā)明不受其所限制。
<實(shí)施例>取自污泥處理廠的CaF2污泥經(jīng)分析其化學(xué)組成為 注上表中的數(shù)據(jù)是采用本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)化學(xué)和物理分析方法測(cè)定。
將CaF2污泥置于150℃以下溫度旋窯干燥，然后密閉粉碎并篩分至約60微米的粉料，成為CaF2干粉。將上面所制CaF2干粉與SiO2，Al2O3和CaCO3粘結(jié)劑和礦化劑進(jìn)行干式混拌，然后造粒成為粒度小于20微米的粒子A化劑進(jìn)行干式混拌，然后造粒成為粒度小于20微米的粒子A土。
將長(zhǎng)石、高嶺土、石英和粘土球磨濕式混拌，噴霧造粒成有90％粒子的粒度小于50微米的粒子，然后，陳化成為基本土料。將上面所制A土、粘結(jié)劑、基本土料、鍛燒高嶺土、陶石粒和陶瓷色料予以干式混拌，造粒并篩分取粒度小于20微米的粒子，然后陳化，用400噸級(jí)油壓機(jī)高壓成型，于150℃下將坯體干燥，再于1,000-1,280℃下高溫?zé)Y(jié)而成最終產(chǎn)品。上面所制成的陶瓷產(chǎn)品經(jīng)分析其化學(xué)組成如下所示Al2O315.61％SiO259.39％K2O2.99％Na2O 2.28％CaO 1.57％MgO 0.22％CaF212.17％燃燒失量5.77％上面所制陶瓷產(chǎn)品可用下面的理論分子式表示1(RO，R2O，CaF2)∶0.56 Al2O3∶3.67 SiO2依上面所制人行鋪道磚陶瓷產(chǎn)品具有下列根據(jù)CNS-13431檢驗(yàn)的特性
0.5％的吸水率；抗折強(qiáng)度可達(dá)33.1 kgf/cm；及耐酸堿檢驗(yàn)無(wú)反應(yīng)。
本發(fā)明氟化鈣污泥再利用方法的特征與效益在于1、CaF2污泥于原產(chǎn)出廠區(qū)即予榨干成泥餅塊狀，并以防封袋包裝，防止貯存及運(yùn)輸過(guò)程造成漏泄污染。
2、污水處理廠的CaF2污泥依各廠產(chǎn)出量不同而設(shè)計(jì)成100％完全再利用的添加比例使用于原料配比中，故未來(lái)將無(wú)任何剩余的CaF2污泥須做再處理。
3、CaF2污泥與其它原料依設(shè)計(jì)配比調(diào)配后，經(jīng)高溫固態(tài)液相燒結(jié)可轉(zhuǎn)換成非水溶性且穩(wěn)定化的陶瓷及長(zhǎng)石等晶相結(jié)構(gòu)，具極穩(wěn)定的耐候性及耐化學(xué)性等特性，是CaF2污泥安全而有效益的最終處理方式。
4、CaF2污泥經(jīng)混拌后其CaF2平均含量高于60％，符合陶瓷坯體的原料要求。
5、添加CaF2污泥所成的陶瓷體的抗折強(qiáng)度可達(dá)33.1 kgf/cm，吸水率小于1％，耐酸堿性佳，而TCLP(Toxicity Characteristic LeachingProcedure)毒物溶出試驗(yàn)結(jié)果有關(guān)Cr、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As等含量也遠(yuǎn)低于環(huán)保法規(guī)(EPA)限值(1ppm)，顯示以高溫固態(tài)液相燒結(jié)的方法所處理的CaF2污泥是極具安全又一勞永逸的作法。
權(quán)利要求
1.一種氟化鈣污泥再利用方法，其包括下列諸階段(1)將取自污泥處理廠的CaF2污泥置于150℃以下溫度干燥、粉碎、篩分成為CaF2干粉；(2)將CaF2干粉，粘結(jié)劑和礦化劑干式混拌和造粒成A土；(3)將長(zhǎng)石、高嶺土、石英和粘土予以球磨濕式混拌，噴霧造粒，陳化成為基本土料；及(4)將A土、粘結(jié)劑、基本土料、鍛燒高嶺土、陶石粒和陶瓷色料干式混拌，造粒，篩分，陳化，高壓成型，坯體干燥，高溫?zé)Y(jié)而成最終產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的氟化鈣污泥再利用方法，其特征在于該污泥是以100％處理再利用。
3.一種含CaF2污泥的制品，其是用權(quán)利要求1所述的方法制成的。
4.如權(quán)利要求3所述的制品，其特征是該制品為陶瓷質(zhì)室外鋪地或墻面建材，或?yàn)槎嗫踪|(zhì)透水陶瓷建材。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種氟化鈣(CaF
文檔編號(hào)C04B33/04GK1374270SQ0110944
公開(kāi)日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2001年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月8日
發(fā)明者林火盛 申請(qǐng)人:全盛興資源科技股份有限公司