專利名稱：冶金綜合廢水沉積淤泥制備彩釉地磚的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種建筑裝飾材料的制備方法，具體的說是以冶金 行業(yè)沉積廢水淤泥為原料制備彩釉地磚的工藝方法。
背景技術(shù)：
針對不同特性污泥的資源化利用，國內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究。 如利用東湖底泥和粉煤灰作為主要原料，輔以偉晶花崗巖和石英 添加劑，燒制出吸水率、斷裂模數(shù)達(dá)到國家有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的瓷質(zhì)磚(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報，2004， 29 (03): 347-351.)，但其底泥含量 較低，約為60%左右，從而需要增加輔料的添加量，使得生產(chǎn)成 本較高。申請?zhí)?00610031101.采用城市污水脫水污泥烘千后碾 碎制成污泥粉，與高嶺土、長石粉混合均勻后，加入一定質(zhì)量的 水，混合均勻，然后恒溫貯存一定時間，模壓成型，再燒成成陶 質(zhì)地磚，污泥使用量更低，只有13-15%,成本高，污泥處理效果 差。申請?zhí)?02107233.公開了一種利用河道、湖泊、工廠、污水 廠的污淤泥，經(jīng)過資源化無害化處理，摻加膠結(jié)料、填充料、增 加劑，混合攪拌后成型，制成地磚，其產(chǎn)品應(yīng)用于^各面工程及水 利工程，該地磚強(qiáng)度性能較差，只能作為低檔次的地磚銷售。另 外由于東湖底泥及城市污水淤泥制成的污泥中含有的有機(jī)物多， 燒成過程中排出的煙霧燃燒不充分，會對大氣造成二次污染，且 最高燒成溫度范圍一般高于120(TC,在高溫加熱過程中產(chǎn)品成型 效果差，影響產(chǎn)品的形狀保持，降低了合格率。國外也有利用污 泥焚燒灰渣制磚的研究，如日本丸美陶瓷公司利用焚燒渣生產(chǎn)各 種陶制綠色地面磚在磨細(xì)渣灰中加入5%-10%膨潤土，調(diào)至6% 水分，壓制成600mn]x 600mmx 10,大關(guān)見格的陶坯干燥，于1000 。C下燒成，制成收縮率和吸水率小的陶制地磚,但是其強(qiáng)度較低。3另外，美國等北美國家主要利用城市污泥生產(chǎn)玻璃態(tài)集料，但成 本較為昂貴。武漢鋼鐵(集團(tuán))公司在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)大量冶金綜合廢 水沉積淤泥、它主要來來源于廠區(qū)面源懸浮物(離散粉塵經(jīng)雨水 進(jìn)入水體)以及各種工業(yè)點(diǎn)源污水中的懸浮物，含有多種重金屬 (見表1 )。形成的冶金綜合廢水沉積淤泥大量堆放后不僅占用土 地.，更會對環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。雖然對上述生活污水污泥 或低重金屬含量的污泥資源化利用的報導(dǎo)較多，但目前尚未有對 冶金行業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的冶金綜合廢水沉積淤泥資源化處理的相關(guān) 報道。表l冶金綜合廢水沉積淤泥常規(guī)含量及營養(yǎng)成分含量(g/kg)FeCaTNTPTKOM40. 99-218. 411. 56-70. 720. 6H. 300. 75-3. 852. 94-64. 6624. 67-174. 9
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種以冶金綜 合廢水沉積淤泥為原料制備彩釉地磚的工藝方法，其工藝簡單、 生產(chǎn)成本低、淤泥利用量高、對環(huán)境友好，制得的彩釉地磚強(qiáng)度高、各項(xiàng)性能優(yōu)異，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過JC/T765-88 96的國家建材行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)。技術(shù)方案包括將冶金綜合廢水沉積淤泥粉80~ 85wt。/。與作為 改性劑D的鉀長石和鋰輝石混合物5 ~ 10 wt%，以及作為改性劑C 的透輝石10~15 wt。/?；旌暇鶆蚝筮M(jìn)行造粒、陳腐、壓制成型、千 燥后素?zé)褪┯垣@得彩釉地磚的磚坯，再將磚坯進(jìn)行高溫?zé)珊?得到彩釉地磚，其中，所述作為改性劑D鉀長石和鋰輝石的混合 重量比為5~6:1,優(yōu)選5:1。優(yōu)選述冶金綜合廢水沉積淤泥粉80 wt%，改性劑DIO wt%， 改性劑C0 wt%。所述造粒步驟中，將配料進(jìn)行球磨混合后進(jìn)行造粒，控制粒徑為0. 5 ~ 0. 6nmi,伊O選0.5 mm。；陳腐時間為24 ~ 48h。所述燒成步驟中，所述燒成步驟中，燒成溫度范圍為1000 ~ 1150°C,在輥道窯中燒成周期為60~70min.，優(yōu)選燒成溫度1120 °C，燒成周期為60 min。發(fā)明人對冶金綜合廢水沉積淤泥成份進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)其金屬 含量較高，特別是含鐵量高，而有機(jī)物含量少，通過干燥制成冶金 綜合廢水沉積淤泥粉為主要原料進(jìn)行燒成后地磚強(qiáng)度較好，且煙霧 較少。另外，通過對冶金綜合廢水沉積淤泥的化學(xué)組成和物理性能 分析測試，運(yùn)用硅酸鹽添加劑對淤泥進(jìn)行改性，以降低燒成溫度， 最高燒成溫度為1000 ~1150°C。并特別添加了少量的改性劑D和 C,其熱膨脹系數(shù)小，熔點(diǎn)低，可促進(jìn)坯料快速燒成，并形成規(guī)則 產(chǎn)品，大大提高了產(chǎn)品合格率。本發(fā)明中造粒、壓制成型、干燥后 素?zé)褪┯?、以及燒成步驟可以參照現(xiàn)有的彩釉地磚的制備工藝， 但是為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率，保證產(chǎn)品性能的優(yōu)異性， 針對作為主要原料的冶金綜合廢水沉積淤泥，在造粒過程中最好控 制粒徑為0. 5 ~ 0. 6mm,進(jìn)行造粒，獲得細(xì)小均勻的顆粒，以減少材 料在燒成過程中產(chǎn)生熱應(yīng)力而破裂。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)特點(diǎn) (1 )利用硅酸鹽陶覺生產(chǎn)技術(shù)，對其冶金綜合廢水沉積淤泥 進(jìn)行最大限度的利用，生產(chǎn)較高附加值的彩釉地磚，實(shí)現(xiàn)淤泥的資源 化利用，獲得良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。(2 ) 充分利用現(xiàn)有的冶金綜合廢水沉積淤泥以為主原料，淤 泥利用量可高達(dá)8 0%以上，徹底解決了淤泥的堆集而污染環(huán)境的問 題，且配料添加量少，工藝簡單、生產(chǎn)成本低，采用本方法生產(chǎn)彩釉地磚的成本比常規(guī)彩釉地磚生產(chǎn)成本降低2 0%以上。
(3 ) 制造出的彩釉地磚重量輕、收縮率均低于8%,且吸水 率低、強(qiáng)度高，地磚性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過JC/T765-88 96的國家建材行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)。
(4 )過專業(yè)部門的放射性測試，采用冶金綜合廢水沉積於泥 燒制的裝飾材料達(dá)到A級，即可作為室內(nèi)外的建筑裝飾材料。 (5)燒制過程中極少煙霧排出，不會對大氣產(chǎn)生污染。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖(圖中，冶金綜合廢水沉積淤泥簡稱淤泥)。
圖2是在燒成溫度1120。C條件下彩釉地磚的XRD圖譜(1120。C， lh， 80KN),由XRD圖語分析可知，樣品的相組成為Ca2Al2Si08， P-CaSi03, FeA, Si02。
圖3是是采用掃描電鏡對地磚的SEM分析。其中a為鏡下2 0 0倍放大圖、b為鏡下1 0 0 0倍放大圖、c為鏡下2 0 0 0倍放大 圖，d為鏡下5 0 0 O倍放大圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
配料
冶金綜合廢水沉積淤泥進(jìn)行烘干后制成的冶金綜合廢水沉積淤 泥粉8 0重量份
改性劑D: IO重量份，其中鉀長石與鋰輝石混合重量比為5: 1
改性劑C:透輝石1 0重量份
工藝方法
參照圖1 ,將上述配料混合后送入球磨機(jī)混勻、造粒，制成粒徑為0. 5mm的細(xì)小均勻的顆料后陳腐48h;然后送至模具中壓制成型； 干燥后再進(jìn)行素?zé)褪┯?，獲得彩釉地磚的磚坯，再將磚坯送入輥道 窯燒成，燒成溫度為1120°C,周期60min,以^^專坯充分發(fā)生物理化 學(xué)變化，制得彩釉地磚。
取上述彩釉地磚的樣品進(jìn)行性能檢測，吸水率1.81%，干燥強(qiáng)度 為5. 32MPa, 1120。C燒成的樣品抗折強(qiáng)度為24.64 MPa,抗壓強(qiáng)度達(dá) 131.95MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過JC/T765-88 96的國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通過專 業(yè)部門的放射性測試，該冶金綜合廢水沉積淤泥燒制的裝飾材料為A 級，即可作為室內(nèi)外的建筑裝飾材料。
圖2為在燒制溫度112(TC條件下彩釉地磚樣品的XRD圖譜，由 XRD圖語分析可知，樣品的相組成為Ca2Al2Si08， CaSi03, Fe203, Si02;圖3中a-d分別是采用掃描電鏡對不同放大倍數(shù)彩釉地磚樣品 的SEM分析，表明樣品中存在尺寸大小一致的晶相及豐富的氣孔相， 樣品性能優(yōu)異。
實(shí)施例2
配料
冶金綜合廢水沉積淤泥進(jìn)行烘干后制成的冶金綜合廢水沉積淤 泥粉8 5重量份
改性劑D: 5重量份，其中鐘長石與鋰輝石混合重量比為6: 1
改性劑C :透輝石1 0重量份
工藝方法
參照圖1 ,將上述配料混合后送入球磨機(jī)混勻、造粒，制成粒徑 為0. 6鵬的細(xì)小均勻的顆料后陳腐24h;然后送至^t具中壓制成型； 干燥后再進(jìn)行素?zé)褪┯裕@得彩釉地磚的磚坯，再將磚坯送入輥道 窯燒成，燒成溫度為IOO(TC,周期70min，以使磚坯充分發(fā)生物理化 學(xué)變化，制得彩釉地磚。實(shí)施例3
配料
冶金綜合廢水沉積淤泥進(jìn)行烘干后制成的冶金綜合廢水沉積淤 泥粉8 0重量份
改性劑D: 5重量份，其中鉀長石與鋰輝石混合重量比為6: 1
改性劑C:透輝石1 5重量份
工藝方法
參照圖1 ,將上述配料混合后送入球磨機(jī)混勻、造粒，制成粒徑 為0.6mm的細(xì)小均勻的顆料后陳腐36h;然后送至模具中壓制成型； 干燥后再進(jìn)行素?zé)褪┯裕@得彩釉地磚的磚坯，再將磚坯送入輥道 窯燒成，燒成溫度為1150°C，周期65min,以使磚坯充分發(fā)生物理化 學(xué)變化，制得彩釉地磚。
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權(quán)利要求
1、一種冶金綜合廢水沉積淤泥制備彩釉地磚的工藝方法，其特征在于，將冶金綜合廢水沉積淤泥粉80～85wt％與作為改性劑D的鉀長石和鋰輝石混合物5～10wt％，以及作為改性劑C的透輝石10～15wt％混合均勻后進(jìn)行造粒、陳腐、壓制成型、干燥后素?zé)褪┯垣@得彩釉地磚的磚坯，再將磚坯進(jìn)行高溫?zé)珊蟮玫讲视缘卮u，其中，所述作為改性劑D鉀長石和鋰輝石的混合重量比為5～6∶1。
2 、如權(quán)利要求1所述的冶金綜合廢水沉積淤泥制備彩釉地磚的 工藝方法，其特征在于，所述冶金綜合廢水沉積淤泥粉80wt%,改性 劑DIO wt%，改性劑C 10 wt%。
3 、如權(quán)利要求1或2所述的冶金綜合廢水沉積淤泥制備彩釉地 磚的工藝方法，其特征在于，所述造粒步驟中，將配料進(jìn)行球磨混合 后進(jìn)行造粒，控制粒徑為0. 5 ~ 0. 6mm;陳腐時間為24 ~ 48h。
4 、如權(quán)利要求3所述的冶金綜合廢水沉積淤泥制備彩釉地磚的 工藝方法，其特征在于，所述燒成步驟中，燒成溫度范圍為1000 -115(TC,在輥道窯中燒成周期為60 ~ 70min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冶金綜合廢水沉積淤泥制備彩釉地磚的工藝方法，解決了現(xiàn)有冶金行業(yè)中冶金綜合廢水沉積淤泥大量堆集、環(huán)境污染大、未有效資源化利用的問題。技術(shù)方案為將冶金綜合廢水沉積淤泥粉80～85wt％與作為改性劑D的鉀長石和鋰輝石混合物5～10wt％，以及作為改性劑C的透輝石10～15wt％混合均勻后進(jìn)行造粒、陳腐、壓制成型、干燥后素?zé)褪┯垣@得彩釉地磚的磚坯，再將磚坯進(jìn)行高溫?zé)珊蟮玫讲视缘卮u，其中，作為改性劑D鉀長石和鋰輝石的混合重量比為5～6∶1。本發(fā)明工藝簡單、生產(chǎn)成本低、淤泥利用量高、對環(huán)境友好，制得的彩釉地磚強(qiáng)度高，各項(xiàng)性能優(yōu)異，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過JC/T765-88 96國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號C04B35/622GK101665357SQ20091006221
公開日2010年3月10日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者吳聲浩, 吳建鋒, 吳高明, 張大華, 靜 朱, 杜健敏, 暉 玉, 波 肖, 胡智泉, 蔣豪杰 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司