專利名稱：一種利用化工污泥制備免燒結(jié)陶粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用化工污泥制備免燒結(jié)陶粒的方法，屬于化工行業(yè)危險(xiǎn)固體廢物處理處置及資源化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
化工行業(yè)污染多且嚴(yán)重，尤其在化工廢水處理過程中，每年會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，它們成分復(fù)雜，含有有毒有害的有機(jī)物和重金屬等。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)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?，F(xiàn)行的化工污泥的處置方式主要是焚燒，但焚燒處置費(fèi)用高，而且許多單位存在處置能力不足的問題，因此，轉(zhuǎn)而將污泥非法轉(zhuǎn)移、傾倒，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。污泥焚燒產(chǎn)生的灰渣也是危險(xiǎn)固廢，一般需要先預(yù)處理，而后進(jìn)行安全填埋。因此焚燒灰渣的處理費(fèi)用也很高，很多企業(yè)難以承受，轉(zhuǎn)而當(dāng)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(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源，也沒有得到合理的綜合利用，造成了資源的浪費(fèi)。對(duì)污泥焚燒灰渣進(jìn)行無害化和資源化，變廢為寶，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)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(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)和生物穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在水處理工程中已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用?；の勰嗷以闹饕瘜W(xué)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(guó)陶粒的制備方法以燒結(jié)法為主，但燒結(jié)設(shè)備投資大，能耗高，使生產(chǎn)成本提高，在一定程度上限制了陶粒生產(chǎn)廠家的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種機(jī)械強(qiáng)度高、比表面積大、化學(xué)和生物穩(wěn)定性好的一種利用化工污泥制備免燒結(jié)陶粒的方法，這種陶粒利用化工污泥及工業(yè)廢物粉煤灰，采用免燒結(jié)方法，因而投資減少，節(jié)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(fā)明的技術(shù)方案為:一種利用化工污泥制備免燒結(jié)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(jī)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(zhì)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(zhì)材料 1%-5%、發(fā)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(yǎng)護(hù)7_15天。
優(yōu)選所述的輕質(zhì)材料為膨脹珍珠巖、稻殼或木屑。優(yōu)選所選發(fā)泡劑為鋁粉或鋅粉。優(yōu)選步驟(1)中干燥污泥的溫度為105-120°c，干燥時(shí)間為8-24h。優(yōu)選步驟(2)中焙燒干化污泥的溫度為550°C _700°C，焙燒時(shí)間為20-40min。本發(fā)明中污泥灰渣與粉煤灰的主要化學(xué)成分相似，具備潛在的火山灰活性。水泥作為激發(fā)劑提供一個(gè)有效的堿性環(huán)境，與SiO2和Al2O3作用，生成具有水硬膠凝性能的化合物，同時(shí)對(duì)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(yīng)，同時(shí)石膏又可以與Al2O3反應(yīng)，生成水硬性的硫鋁酸鈣膠凝物質(zhì)。輕質(zhì)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(fā)泡劑在堿性環(huán)境中可以與水發(fā)生反應(yīng)放出氫氣，使填料產(chǎn)生氣孔，形成輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)。有益效果:與傳統(tǒng)的污泥處理以及陶粒制備方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明中污泥灰渣的質(zhì)量百分比達(dá)20% 50%，利用率高，大大解決了化工污泥的出路問題。2、本發(fā)明中的粉煤灰也是工業(yè)固體廢棄物，更進(jìn)一步體現(xiàn)出高效的資源化利用率，有明顯良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有推廣意義。3、本發(fā)明在污泥灰渣綜合利用的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(fā)明采用免燒結(jié)工藝，后期進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，設(shè)備投資少、工藝路線簡(jiǎn)單，能源消耗低。5、本發(fā)明制備的陶粒強(qiáng)度高，比表面積大，表面粗糙，孔隙多；對(duì)各重金屬的固定率均在60%以上，重金屬浸出毒性符合《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)，可用于水處理工程。


圖1為實(shí)施例1所制備的陶料表面的SEM電鏡圖；圖2為實(shí)施例1所制備的陶粒剖面的SEN電鏡圖；圖3為本發(fā)明的工藝流程框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的工藝流程框圖如圖3所示:實(shí)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(jī)粉碎。分別取污泥灰渣35g，粉煤灰20g，32.5R復(fù)合硅酸鹽水泥10g，石膏5g，木屑lg，鋁粉0.4g，充分?jǐn)嚢杌靹虻酶苫炝?，加水約占干混料質(zhì)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(yǎng)護(hù)10天。測(cè)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(qiáng)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(jié)陶粒表面和內(nèi)部粗糙、有眾多微孔通道，這種結(jié)構(gòu)對(duì)微生物的附著、生長(zhǎng)非常有利。
實(shí)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(jī)粉碎。分別取污泥灰渣35g，粉煤灰40g，32.5R復(fù)合硅酸鹽水泥15g，石膏10g，膨脹珍珠巖3g，鋅粉0.4g，充分?jǐn)嚢杌靹虻酶苫炝?，加水約占干混料質(zhì)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(yǎng)護(hù)7天。測(cè)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(qiáng)度為3.5Mpa。實(shí)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(jī)粉碎。分別取污泥灰渣20g，粉煤灰35g，32.5R復(fù)合硅酸鹽水泥25g，石膏15g，稻殼5g，鋁粉0.21g，充分?jǐn)嚢杌靹虻酶苫炝?，加水約占干混料質(zhì)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(yǎng)護(hù)15天。測(cè)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(qiáng)度為4.1Mpa0表I免燒結(jié)陶粒重金屬浸出毒性與《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》的比較
權(quán)利要求
1.一種利用化工污泥制備免燒結(jié)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(jī)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(zhì)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(zhì)材料 1%-5%、發(fā)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(yǎng)護(hù)7-15天。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的輕質(zhì)材料為膨脹珍珠巖、稻殼或木屑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所選發(fā)泡劑為鋁粉或鋅粉。
4.根據(jù)權(quán)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(shí)間為8-24h。
5.根據(jù)權(quán)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(shí)間為 20-4`0min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用化工污泥制備免燒結(jié)陶粒的方法，屬于化工行業(yè)危險(xiǎn)固體廢物處理處置及資源化技術(shù)領(lǐng)域。首先對(duì)污泥進(jìn)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(jī)粉碎；將污泥灰渣粉末、粉煤灰、水泥、石膏粉、輕質(zhì)材料、發(fā)泡劑按比例混合、拌勻、加水、攪拌，制成球形顆粒，最后自然養(yǎng)護(hù)即制得免燒填料。本發(fā)明以危險(xiǎn)固廢化工污泥和工業(yè)固廢粉煤灰為主要原料，并且采用免燒結(jié)工藝，后期進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，設(shè)備投資少、工藝路線簡(jiǎn)單、能源消耗低；制得的陶粒強(qiáng)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(hào)C04B28/14GK103145442SQ20131010570
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者徐炎華, 潘麗娟, 胡俊 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)