CN101913846B - 一种用煤泥磷石膏冶金废渣合成陶粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用煤泥磷石膏冶金废渣合成陶粒的方法，以煤泥为主要原料，磷石膏和冶金废渣为辅料，三种原料配料之后，经制粒，焙烧，自然冷却到室温后制成陶粒。成品陶粒吸水率≤15％，堆积密度范围≤500kg/m3、筒压强度≥0.3MPa。技术指标能达到GBT17431.1-1998《轻集料及其试验方法》的标准。
Description
一.技术领域
本发明涉及一种利用煤泥、磷石膏、冶金废渣由固体废弃物合成陶粒的方法，属于固废无害化和资源化领域。
二.技术背景
目前我国固废的堆积量已达67亿吨，且以8亿吨/a的速度递增，占地65412万m2，一般采用填埋或露天堆放，造成了严重的环境污染，而面对我国日益严峻的资源形势，如何利用现有技术实现固废的减量化、无害化乃至资源化，逐渐成为学术研究的热点。煤泥，泛指煤粉含水形成的半固体物，是煤炭生产过程中的一种产品，由于其具有高水分、高粘性、高持水性和低热值等诸多不利条件，很难实现工业应用，长期被电力用户拒之门外，以民用地销为主要出路。改革开放以来，国民经济有了迅猛的发展，煤炭产量已跃居世界首位，市场形势由卖方市场转为买方市场，加之环保意识的提高，洁净煤的需求迅速增长，煤炭加工的深度和广度都在快速发展，煤泥的产量明显上升，煤泥的综合利用已成为迫切需要解决的问题。磷石膏，是湿法磷酸生产过程产生的工业废渣，目前国内堆存的磷石膏已超过1.2亿吨，并且每年仍然要生产5000万吨。磷石膏的堆放会引起土壤、水系、大气的严重污染，磷渣的处理已经成为磷铵企业及领导深感忧虑的难题，磷石膏的无害化处理及综合利用成为固体废物与资源化领域的研究热点。冶金废渣，是指冶金工业生产过程中产生的各种固体废弃物，主要指炼铁炉中产生的高炉渣、钢渣；有色金属冶炼产生的各种有色金属渣，我国冶金废渣的处理主要以露天堆放为主，综合利用率较低，如此多的冶金废渣堆放给我国带来了占用土地、污染土壤、污染水体等-系列的社会问题，而且所谓废渣并非完全没有用的物质，能将冶金废渣加以利用，使其资源化、无害化对减少废渣占地和改善环境、节约资源及企业可持续发展都有现实意义。
鉴于此，研制出一种利用煤泥、磷石膏、冶金废渣合成陶粒的方法，不仅能使煤泥、磷石膏、冶金废渣等变废为宝，得到充分的二次利用，减轻企业负担，减低成本，更可以大大减少对环境的污染程度。陶粒作为一种建筑用轻集料，以其轻体、保温、利废、环保等特性受到了人们的极大重视，以化工、冶金固废生产的陶粒除具有传统陶粒自重轻、强度高等特点外，还具有以传统原料生产的陶粒所无可比拟的优势，如超轻、具有良好的固体吸附性能、成品可制作生物陶粒和性能优良的滤料等。我国对陶粒的开发研究以及生产已形成了一定的规模，也有很多以固废为主要原料制陶粒的方法，如中国专利《磷渣陶粒》(专利号200610018458.5，申请日2006.3.2)，该发明是将磷矿渣(磷石膏)制成矿粉与铝质原料按配方混合制成球，再通过工业窑炉加热煅烧制成陶粒，该技术的推广运用可将全部废渣变废为宝，化害为利。专利《利用炼镁还原渣制备陶粒的方法》(专利号200610201129.4，申请日2006.11.22)，该发明以炼镁还原渣、水泥、石膏、发气剂为原料混匀，加水搅拌制成颗粒状后经自然养护或蒸汽养护得成品，该技术解决了炼镁行业的废渣利用，提高了经济效益，减少了环境污染。
目前，已公开的制陶粒的方法中采用原料多以粉煤灰、污泥、粘土等为主，尚未见由煤泥、磷石膏、冶金材料等废渣为主要原料混合制备陶粒的报道。
三.发明内容
本发明的目的在于提供一种用煤泥磷石膏冶金废渣合成陶粒的方法，以煤泥为主要原料，磷石膏和冶金废渣为辅料，三种原料配料之后，经制粒，焙烧，自然冷却到室温后制成陶粒。成品陶粒吸水率≤15％，堆积密度范围≤500kg/m3、筒压强度≥0.3MPa。技术指标能达到GBT17431.1-1998《轻集料及其试验方法》的标准。
本发明按以下步骤完成
煤泥的主要化学成分质量百分比：50％-75％SiO2、12％-19％Al2O3、3％-9％Fe2O3、2％-7％CaO+MgO、3％-5％TiO2；
冶金废渣的主要化学成分质量百分比：49％-61％SiO2、14％-25％Al2O3、2％-7％Fe2O3、3％-5％CaO+MgO、1％-2％K2O+Na2O；
磷石膏的主要组成成分质量分数：60％-70％CaSO4、10％-20％SiO2、1％-5％Al2O3、1％-3％Fe2O3。
1、三种原料按以下重量百分比配料：煤泥50-75％，磷石膏5-10％，冶金废渣20-40％；
2、配好的原料经研磨粉碎为粒度120-180μm的粉末，混合均匀后加入原料重量2-5％的水，在造粒机上制成粒径5-20mm的料球；
3、料球在加热焙烧过程中，需经过干燥、预热、焙烧三个阶段，料球温度控制在105±2℃，干燥1-2h，干燥至水份小于料球重量的8％；干燥后料球以10℃/min的速率升温到400-600℃，预热10-35min；再以15℃/min的升温速率升至800-1000℃，焙烧5-25min，最后自然冷却至室温后即得成品。
与公知技术相比的优点
本发明提供的制备陶粒的方法，利用煤泥作为生产主原料，其本身作为一种燃料有利于提高燃烧效率，降低燃烧温度，缩短焙烧时间，提高生产效率；此外，在配料中添加一定量的冶金废渣和磷石膏，成品陶粒质轻、吸水率小、强度好、比表面积大，有效利用了冶金废和渣磷石膏，具有原料来源较泛，生产工艺较简单.生产出来的陶粒技术指标能达到GBT17431.1-1998《轻集料及其试验方法》的标准。
四.附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
五.具体实施方法
实施例1
将煤泥、磷石膏、冶金废渣按质量百分比50％∶10％∶40％的比例分别磨细至粒度120-180μm的粉末，加入占原料重量3％的水混合，在YK-60造粒机上制成粒径5-10mm的料球，在加热焙烧过程中，干燥阶段温度控制在105±2℃，干燥1h；以10℃/min的速率将温度升高至450℃，预热25min；之后进入焙烧阶段，以15℃/min的升温速率温度升至800℃，焙烧25min；最后自然冷却得成品。生产出来的陶粒吸水率≤15％，堆积密度范围≤500kg/m3、筒压强度≥0.3MPa。
实施例2
将煤泥、磷石膏、冶金废渣按质量百分比70％∶5％∶25％的比例分别磨细至粒度120-180μm的粉末，加入占原料重量4％的水混合，在YK-60造粒机上制成粒径10-20mm的料球，干燥阶段温度控制在105±2℃，干燥1.5h；以10℃/min的速率将温度升高至550℃，预热18min；以15℃/min的升温速率温度升至950℃，焙烧10min；最后自然冷却得成品。生产出来的陶粒吸水率≤15％，堆积密度范围≤500kg/m3、筒压强度≥0.3MPa。
Claims (1)
1.一种用煤泥磷石膏冶金废渣合成陶粒的方法，其特征在于：其按以下步骤实现，
1)、以煤泥为主原料，磷石膏和冶金废渣为辅原料，三种原料按以下重量百分比配料：煤泥50-75％，磷石膏5-10％，冶金废渣20-40％；
2)、配好的原料经研磨粉碎为粒度120-180μm的粉末，混合均匀后加入原料重量2-5％的水，在造粒机上制成粒径5-20mm的料球；
3)、料球在加热焙烧过程中，需经过干燥、预热、焙烧三个阶段，料球温度控制在105±2℃，干燥1-2h，干燥至水份小于料球重量的8％；干燥后料球以10℃/min的速率升温到400-600℃，预热10-35min；再以15℃/min的升温速率升至800-1000℃，焙烧5-25min，最后自然冷却至室温后即得成品，
所述煤泥的主要化学成分质量百分比：50-75％SiO2、12-19％Al2O3，3-9％Fe2O3，2-7％CaO+MgO，3-5％TiO2，总量100％；
所述冶金废渣的主要化学成分质量百分比：49-61％SiO2，14-25％Al2O3，2-7％Fe2O3，3-5％CaO+MgO，1-2％K2O+Na2O，总量100％；
所述磷石膏的主要组成成分质量分数：60-70％CaSO4，10-20％SiO2，1-5％Al2O3，1-3％Fe2O3。
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