CN105801074B - 一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖及其制备方法 - Google Patents

一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖及其制备方法，所述的块砖由质量比1‑2:1‑3:2‑4:4‑6:1‑3的无机粘结剂、石子、水泥、沙子和含铁、锌污泥组成。本发明按照一定的比例在含铁、锌污泥中加入无机粘接剂、石子、水泥和沙子混合搅拌，并制成方形块砖或不同形状的板块，再经过自然晾干，得到以含铁、锌污泥为原料的块砖。该块砖可以满足一般民用建筑设施的使用要求，开辟了对含铁污泥，特别是含有微量Zn2+的含铁污泥处理的新方法。这种方法变废物为资源，减少了对环境的二次污染，减少了存放和运输环节的费用。

Description

一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖 及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖及其制备方法，属于污泥再生利用技术领域。
背景技术
目前国内钢管热镀锌生产企业一直采用溶剂法(即干法)工艺对钢管进行热镀锌，在对钢管热镀锌前的酸洗除锈后的水漂洗和助镀溶剂预处理过程中，漂洗水和助镀溶剂中会产生大量的二价铁盐和三价铁盐；特别是在助镀溶剂中的二价铁盐和三价铁盐将直接影响钢管热镀锌镀层质量。需要分别对含酸漂洗水和助镀剂溶剂中的铁盐进行排出净化处理，使处理后的漂洗水和助镀溶剂含铁盐<0.1g/L以下，从而达到漂洗水和助镀溶剂循环使用无排放的目的。
其中，涉及含有三价铁污泥来自以下二个方面：
1、在去除含酸漂洗水中的二价铁盐时，普遍采用碱性氢氧化钠(NaOH)水溶液对含酸漂洗水进行中和处理，使加入氢氧化钠(NaOH)水溶液后的漂洗水pH值达到6-8后，随后向漂洗水中加入一定量的双氧水(H2O2)和絮凝剂，同时通入压缩空气对漂洗水进行充氧混合曝气法处理，使漂洗水中的Fe2+在充足溶解氧条件下氧化成Fe3+，并形成不溶于水的棕红色的Fe(OH)3沉淀物，再通过沉淀处理，尔后经过板框压滤机过滤处理，将漂洗水中的Fe(OH)3棕红色污泥沉淀物排除。
2、在去除助镀溶剂中二价铁盐和三价铁盐时，普遍采用向助镀溶剂通入臭氧(O3)，将助镀溶剂中的Fe2+氧化成Fe3+后，根据pH酸碱度情况，向助镀溶剂中加入盐酸或碱性氨水(NH4OH)，在加入氨水的同时逐渐加入硅藻土助滤剂，助镀溶剂中会形成棕红色的Fe(OH)3沉淀物，再经过板框压滤机过滤处理，将助镀溶剂中的Fe(OH)3棕红色污泥沉淀物排除。
这些经过压滤后产生的工业棕红色污泥主要成分是氧化铁和泥土杂质以及含有微量的Zn2+，因有微量的Zn2+，且含铁量低的原因，不能用于钢铁厂二次冶炼回收利用；目前国内现行的处理办法是通过有资质处理的厂家进行处理后填埋，这种处理方式治标不治本，不仅占用大量土地，而且出现二次污染环境。
经专利文献检索，在国外对于钢铁构件酸洗后产生的含铁污泥处理方法，除了填埋，还有土地利用(用于农林业)、海洋弃置和焚烧，但是对于酸洗污泥直接土地利用会造成二次污染；还有污泥排海处理方式，由于对海洋越来越高的要求，许多国家已停止使用；日本、德国、奥地利等国采用污泥焚烧的处理方法，因投资巨大，操作管理复杂，能耗和运行费用均很高。
在国内对于钢铁构件酸洗后产生的含铁污泥处理方法，发明专利“回收利用钢板生产中工业酸洗金属污泥的方法”(专利公开号：CN 101037289)介绍了一种利用工业钢板生产中固体废物，如污泥，生产水泥生料用三氧化二铁和氧化铁黑颜料新工艺。首先将金属污泥堆放在自然空气中的场地上干燥，或者在金属酸洗污泥中加入酸液，使其具有流动性，再加水并升温至95℃以上，再加入碱性液体，搅拌均匀，脱水、干燥后粉碎得到氧化铁黑。这种方法虽然使得污泥能得到部分利用，但是没有考虑到酸洗污泥本身就是中和后的产物，又二次加入酸洗液，然后再加入碱液中和，相当于二次中和，进一步增加了污泥的量，同时还需要升温，成本高，会造成二次污染，还需要消耗能源，并且最终的产品成分难于控制，对水泥可能造成影响。
发明专利“钢铁酸洗废水石灰中和后黄色污泥的处理方法”(专利公开号：CN102653437A)，该处理方法是先对含铁污泥调节pH值为10.5-11.5，然后用蒸汽对污泥加热温度至100-130℃，保温25-50min；加入经过滤pH值为4.5-5.5的污水到加热池内进行冷却，调节pH值等于6.5-7.5，反应结束，冷却至45-55℃，过滤得到黑色磁性含铁污泥。这种方法虽然使含铁污泥得到含铁量为50-60％的黑色磁性四氧化三铁污泥，但是得到的磁性四氧化三铁污泥中含有40-50％的污泥杂质，不具有商业经济利用价值，并且进一步增加了能源的消耗，同时进一步增加了含酸废水的处理排放量。
截止目前，无论是从环保的角度考虑，还是从社会经济效益的角度考虑，现有的文献和专利技术仅仅是局限于含铁污泥的再生处理方法。对钢管热镀锌生产中酸洗后漂洗废水和助镀剂溶剂中含铁和锌污泥处理，达到再生利用处理技术还尚未见文献资料。因此，对钢管热镀锌生产中酸洗后漂洗废水和助镀溶剂中含铁和锌污泥处理是钢管热镀锌企业目前急需要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖及其制备方法，本发明的方法克服以往在处理酸洗废水含铁污泥时增加能源消耗、增加含酸废水的排放量、回收得到的三氧化二铁和氧化铁黑颜料、因磁性四氧化三铁污泥中含有微量的锌不能直接利用等存在的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖，所述的块砖由质量比1-2:1-3:2-4:4-6:1-3的无机粘结剂、石子、水泥、沙子和含铁、锌污泥组成。
优选的，所述的块砖由质量比1:2:3:5:2的无机粘结剂、石子、水泥、沙子和含铁、锌污泥组成。
所述的无机粘结剂由以下质量分数计的原料组成：水玻璃82-84％、磷酸三钠10-12％、氟硅酸钠2-4％，其余为氧化镁。
所述的水玻璃的模数为2.2-3.5。
所述的石子的粒径为3-8mm。
一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将从钢管酸洗后漂洗水中和从助镀溶剂中处理出来的含铁、锌污泥进行干燥，至含铁、锌污泥的含水量在15-30％之间；
(2)将干燥后的含铁、锌污泥和无机粘结剂、石子、水泥、沙子按比例混合，搅拌均匀，得到块砖混合料；
(3)将块砖混合料倒入模具，压制成型，自然晾干，即得。
有益效果
本发明按照一定的比例在含铁、锌污泥中加入无机粘接剂、石子、水泥和沙子混合搅拌，并制成方形块砖或不同形状的板块，再经过自然晾干，得到以含铁、锌污泥为原料的块砖。该块砖可以满足一般民用建筑设施的使用要求，开辟了对含铁污泥，特别是含有微量Zn2+的含铁污泥处理的新方法。这种方法变废物为资源，减少了对环境的二次污染，减少了存放和运输环节的费用，同时它还具备如下优点：
1、本发明采用特定的无机粘接剂将含铁、锌污泥与石子、水泥、沙子在常温下粘接在一起压制成型，设备要求低，生产周期短，生产成本低，不出现对环境的二次污染。
2、本发明解决了对含铁、锌混合污泥处理难的问题，主要是对含锌离子的处理难的问题，节约了昂贵的设备投资和处理锌离子所需要的原材料的大量费用。
3、本发明的无机粘结剂中加入氧化镁，能够降低块砖的孔隙率，使块砖的孔隙率不大于40％，从而提高块砖的强度。
4、本发明采用特定的无机粘接剂制造方形块砖或不同形状的板块，工艺简单、设备要求低，制造成本低、原材料(含铁、锌污泥)利用率高达98％左右。
4、本发明采用特定的无机粘接剂制造的方形块砖的孔隙率在34-39％范围内，耐压强度经过检测为12.5-13.0MPa，高于同规格普通水泥砖的耐压强度值，吸水率6.1-6.5％，软化系数0.93-0.96，均优于同规格的普通水泥砖。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例1
一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖，所述的块砖由质量比1:2:3:5:2的无机粘结剂、石子、水泥、沙子和含铁、锌污泥组成。
所述的无机粘结剂由以下质量分数计的原料组成：水玻璃82％、磷酸三钠10％、氟硅酸钠4％，其余为氧化镁。
所述的水玻璃的模数为2.2。
所述的石子的粒径为3-8mm。
所述的利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将从钢管酸洗后漂洗水中和从助镀溶剂中处理出来的含铁、锌污泥进行干燥，至含铁、锌污泥的含水量在15％；
(2)将干燥后的含铁、锌污泥和无机粘结剂、石子、水泥、沙子按比例混合，搅拌均匀，得到块砖混合料；
(3)将块砖混合料倒入模具，压制成240×115×90mm方形块砖，自然晾干，即得。
实施例2
一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖，所述的块砖由质量比1:1:2:4:1的无机粘结剂、石子、水泥、沙子和含铁、锌污泥组成。
所述的无机粘结剂由以下质量分数计的原料组成：水玻璃83％、磷酸三钠12％、氟硅酸钠2％，其余为氧化镁。
所述的水玻璃的模数为3.0。
所述的石子的粒径为3-8mm。
所述的利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将从钢管酸洗后漂洗水中和从助镀溶剂中处理出来的含铁、锌污泥进行干燥，至含铁、锌污泥的含水量在30％；
(2)将干燥后的含铁、锌污泥和无机粘结剂、石子、水泥、沙子按比例混合，搅拌均匀，得到块砖混合料；
(3)将块砖混合料倒入模具，压制成240×115×90mm方形块砖，自然晾干，即得。
实施例3
一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖，所述的块砖由质量比2:3:4:6:3的无机粘结剂、石子、水泥、沙子和含铁、锌污泥组成。
所述的无机粘结剂由以下质量分数计的原料组成：水玻璃84％、磷酸三钠11％、氟硅酸钠3％，其余为氧化镁。
所述的水玻璃的模数为3.5。
所述的石子的粒径为3-8mm。
所述的利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将从钢管酸洗后漂洗水中和从助镀溶剂中处理出来的含铁、锌污泥进行干燥，至含铁、锌污泥的含水量在25％；
(2)将干燥后的含铁、锌污泥和无机粘结剂、石子、水泥、沙子按比例混合，搅拌均匀，得到块砖混合料；
(3)将块砖混合料倒入模具，压制成240×115×90mm方形块砖，自然晾干，即得。
实验例
对本发明实施例1-3的块砖各项性能进行检测，结果见下表。
表 本发明块砖的各项性能检测结果

Claims (5)

1.一种利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖，其特征在于，所述的块砖由质量比1-2:1-3:2-4:4-6:1-3的无机粘结剂、石子、水泥、沙子和含铁、锌污泥组成；
所述的无机粘结剂由以下质量分数计的原料组成：水玻璃82-84%、磷酸三钠10-12%、氟硅酸钠2-4%，其余为氧化镁。
2.根据权利要求1所述的利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖，其特征在于，所述的块砖由质量比1:2:3:5:2的无机粘结剂、石子、水泥、沙子和含铁、锌污泥组成。
3.根据权利要求1所述的利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖，其特征在于，所述的水玻璃的模数为2.2-3.5。
4.根据权利要求1所述的利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖，其特征在于，所述的石子的粒径为3-8mm。
5.一种如权利要求1-2任一项所述的利用钢管热镀锌过程中产生的含铁、锌污泥生产的块砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将从钢管酸洗后漂洗水中和从助镀溶剂中处理出来的含铁、锌污泥进行干燥，至含铁、锌污泥的含水量在15-30%之间；
（2）将干燥后的含铁、锌污泥和无机粘结剂、石子、水泥、沙子按比例混合，搅拌均匀，得到块砖混合料；
（3）将块砖混合料倒入模具，压制成型，自然晾干，即得。
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