CN105924220B - 化工污泥焚烧灰渣掺加复合稳定剂制备填料的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种化工污泥焚烧灰渣掺加复合稳定剂制备填料的工艺。主要特征是：化工污泥焚烧灰渣作为原料，页岩或粉煤灰作为辅料，木屑、秸秆或稻壳作为造孔剂，掺加少量复合重金属稳定剂，按一定比例混合，经加水搅拌、水浴反应、造粒、干燥、烧结，制备成一种重金属浸出率小的超轻填料。填料的烧制采用无需预热阶段的快速烧结制度，即料球从室温骤升至烧结温度，中途不经历匀速升温和预热过程。该工艺耗时短、效率高，制得的填料轻质、多孔、高强。本发明较常规的化工污泥处理与处置方式具有运行成本低、处置周期短、二次污染少和利废率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种危险固体废弃物的资源化工艺，具体涉及一种化工污泥焚烧灰渣掺加复合稳定剂制备填料的工艺。
背景技术
化工污泥成分复杂，毒性大，含氯酚(CPs)、氯苯(CBs)、硝基苯(NBs)、多氯联苯(PCBs)、多环芳烃(PAHs)及重金属等多种有害物质，与城市污水厂产生的剩余污泥相比，其处置更为困难，成本也更加高昂。国内外多项调研显示，此类危废仍主要采用简单填埋的处置方式，部分企业甚至将其随意堆放或丢弃，给环境带来了很大的安全隐患。目前，焚烧法被认为是化工行业污泥处理中效果最佳、发展最为成熟的技术，被世界各国广泛使用。在焚烧过程中，污泥中的有机物燃烧去除，但其中的重金属仍残留在灰渣中，故化工污泥焚烧灰渣也属于危险固废，须送危险废物填埋场安全填埋。但安全填埋存在费用高、现有填埋场处置能力不足等问题，已有报道采用垃圾焚烧飞灰、电子工业污泥等危险固废制备填料的废物资源化方法，为化工污泥焚烧灰渣的安全处置提供了新的思路。
重金属的稳定化是含重金属的危险固体废弃物资源化的技术关键。常用的重金属稳定化方法有水泥固化、烧结稳定化和药剂稳定化，但这些方法都存在一定的缺陷和不足。水泥固化技术固化体增容大，易受酸性介质浸蚀；烧结稳定化技术能耗大；药剂稳定化技术一般仅添加一些稳定化机理单一的稳定剂，对重金属的稳定化效果欠佳，对不同的重金属成分和形态不具有普适性。
超轻填料是指堆积密度在200～500kg/m3之间的填料，其轻质、多孔的特点十分有利于微生物的生长繁殖，常作为水处理填料用于曝气生物滤池。当前超轻填料多以粘土为原料，而粘土绝大部分取自于耕地，为了保护土地资源，国家已明令禁止生产、销售和使用粘土类烧结材料。化工污泥焚烧灰渣与粘土的化学成分相似，可取代粘土制备超轻填料。超轻填料的烧制一般采用预热—烧结两步式焙烧工艺：室温——匀速升温——预热温度(保持一定时间)——匀速升温——烧结温度(保持一定时间)，这种工艺的缺点在于烧制时间长、工艺效率低。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种化工污泥焚烧灰渣掺加复合稳定剂制备填料的工艺，实现对化工污泥的无害化与资源化处置，同时实现对填料性能和烧制工艺效率的提高。
本发明的技术方案为：一种化工污泥焚烧灰渣掺加复合稳定剂制备填料的工艺，其具体步骤为：一种化工污泥焚烧灰渣掺加复合稳定剂制备填料的工艺，其特征在于：
(1)化工污泥焚烧灰渣、复合重金属稳定剂和辅料研磨，过筛；有机造孔剂粉碎，过筛；
(2)填料原料按以下重量份配比构成：化工污泥焚烧灰渣20～56份，复合重金属稳定剂2～8份，有机造孔剂4～12份，辅料32～66份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后水浴反应，冷却后造粒，制成生料球；
(3)生料球在烘箱内干燥；再采用无预热阶段的快速烧结制度焙烧；焙烧后自然冷却至室温，制得填料。
优选述的复合重金属稳定剂由A、B和C组成；其中A为沸石或膨润土，B为磷酸二氢钠或磷酸氢二钠，C为氧化镁或氧化钙；A占复合重金属稳定剂质量的20～30％，B占复合重金属稳定剂质量的45～55％，C占复合重金属稳定剂质量的15～35％。
优选上述的有机造孔剂至少为木屑、秸秆或稻壳中的一种；所述的辅料至少为页岩或粉煤灰中的一种。
优选步骤(1)化工污泥焚烧灰渣、复合重金属稳定剂和辅料研磨，过100目筛；有机造孔剂粉碎，过32目筛。
优选步骤(2)所述的水浴反应温度为60～80℃，反应时间为20～40min。
优选步骤(3)所述的干燥温度为100～120℃，干燥时间为2～4h。
优选步骤(3)所述的无预热阶段的快速烧结制度为：干燥后的料球移入已升温至1100～1200℃的箱式电阻炉中，焙烧10～20min。
有益效果：
1、本发明提供的化工污泥资源化方法较常规的化工污泥处理与处置方法具有以下优点：运行成本低，处置周期短，二次污染少，利废率高。
2、本发明提供的污泥基超轻填料烧制工艺烧制时间短，工艺的效率高。
3、本发明制得的填料轻质多孔，有利于微生物的生长繁殖和填料的反冲洗。
4、本发明配制的复合重金属稳定剂用量少、成本低、重金属稳定化效果好，对不同重金属成分和形态具有普适性，制得填料的重金属浸出率较小。
具体实施方式
实施例1
本实例原料采用化工污泥焚烧灰渣，本研究所用化工污泥焚烧灰渣的重金属浸出浓度见表1。
表1化工污泥焚烧灰渣浸出实验结果
沸石、磷酸二氢钠和氧化镁按一定质量比混合，沸石占混合物质量的20％，磷酸二氢钠占混合物质量的45％，氧化镁占混合物质量的35％，充分搅拌，混合均匀，配制成复合重金属稳定剂。化工污泥焚烧灰渣、复合重金属稳定剂和页岩研磨，过100目筛；木屑粉碎，过32目筛。填料原料按以下重量份配比构成：化工污泥焚烧灰渣20份，复合重金属稳定剂2份，木屑12份，页岩66份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后在60℃水浴下反应40min，冷却后造粒，制成生料球。生料球在温度为100℃的烘箱内干燥4h；再移入已升温至1100℃的箱式电阻炉中，焙烧20min；焙烧后自然冷却至室温，制得超轻填料。制得填料的堆积密度为228.2kg/m3，破碎率与磨损率之和为3.65％。
实施例1制备的填料做重金属浸出实验，其结果见表2。
表2填料浸出实验结果
由表2填料的浸出实验可知：本发明用化工污泥焚烧灰渣作为原料，页岩作为辅料，木屑作为造孔剂，添加复合重金属稳定剂，制成填料，其浸出液中重金属浓度较低。
实施例2
本实例原料采用化工污泥焚烧灰渣，本研究所用化工污泥焚烧灰渣的重金属浸出浓度见表3。
表3化工污泥焚烧灰渣浸出实验结果
沸石、磷酸二氢钠和氧化镁按一定质量比混合，膨润土占混合物质量的25％，磷酸氢二钠占混合物质量的50％，氧化钙占混合物质量的25％，充分搅拌，混合均匀，配制成复合重金属稳定剂。化工污泥焚烧灰渣、复合重金属稳定剂和页岩研磨，过100目筛；秸秆粉碎，过32目筛。填料原料按以下重量份配比构成：化工污泥焚烧灰渣38份，复合重金属稳定剂5份，秸秆8份，页岩49份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后在70℃水浴下反应30min，冷却后造粒，制成生料球。生料球在温度为110℃的烘箱内干燥3h；再移入已升温至1150℃的箱式电阻炉中，焙烧15min；焙烧后自然冷却至室温，制得超轻填料。制得填料的堆积密度为289.2kg/m3，破碎率与磨损率之和为1.16％。
实施例2制备的填料做重金属浸出实验，其结果见表4。
表4填料浸出实验结果
由表4填料的浸出实验可知：本发明用化工污泥焚烧灰渣作为原料，页岩作为辅料，秸秆作为造孔剂，添加复合重金属稳定剂，制成填料，其浸出液中重金属浓度较低。
实施例3
本实例原料采用化工污泥焚烧灰渣，本研究所用化工污泥焚烧灰渣的重金属浸出浓度见表5。
表5化工污泥焚烧灰渣浸出实验结果
沸石、磷酸二氢钠和氧化镁按一定质量比混合，沸石占混合物质量的30％，磷酸二氢钠占混合物质量的55％，氧化镁占混合物质量的15％，充分搅拌，混合均匀，配制成复合重金属稳定剂。化工污泥焚烧灰渣、复合重金属稳定剂和粉煤灰研磨，过100目筛；稻壳粉碎，过32目筛。填料原料按以下重量份配比构成：化工污泥焚烧灰渣56份，复合重金属稳定剂8份，稻壳4份，粉煤灰32份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后在80℃水浴下反应20min，冷却后造粒，制成生料球。生料球在温度为120℃的烘箱内干燥2h；再移入已升温至1200℃的箱式电阻炉中，焙烧10min；焙烧后自然冷却至室温，制得超轻填料。制得填料的堆积密度为371.7kg/m3，破碎率与磨损率之和为1.1％。
实施例3制备的填料做重金属浸出实验，其结果见表6。
表6填料浸出实验结果
由表6填料的浸出实验可知：本发明用化工污泥焚烧灰渣作为原料，粉煤灰作为辅料，稻壳作为造孔剂，添加复合重金属稳定剂，制成填料，其浸出液中重金属浓度较低。
Claims (2)
1.一种化工污泥焚烧灰渣掺加复合稳定剂制备填料的工艺，其特征在于：
(1) 化工污泥焚烧灰渣、复合重金属稳定剂和辅料研磨，过筛；有机造孔剂粉碎，过筛；所述的复合重金属稳定剂由A、B和C组成；其中A为沸石或膨润土，B为磷酸二氢钠或磷酸氢二钠，C为氧化镁或氧化钙；A占复合重金属稳定剂质量的20~30%，B占复合重金属稳定剂质量的45~55%，C占复合重金属稳定剂质量的15~35%；有机造孔剂至少为木屑、秸秆或稻壳中的一种；辅料至少为页岩或粉煤灰中的一种；化工污泥焚烧灰渣、复合重金属稳定剂和辅料研磨过100目筛；有机造孔剂粉碎过32目筛；
(2) 填料原料按以下重量份配比构成：化工污泥焚烧灰渣20~56份，复合重金属稳定剂2~8份，有机造孔剂4~12份，辅料32~66份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后水浴反应，冷却后造粒，制成生料球；其中所述的水浴反应温度为60~80 ℃，反应时间为20~ 40min；
(3) 生料球在烘箱内干燥；再采用无预热阶段的快速烧结制度焙烧；焙烧后自然冷却至室温，制得填料；其中无预热阶段的快速烧结制度为：干燥后的料球移入已升温至1100~1200 ℃的箱式电阻炉中，焙烧10~20 min。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(3)所述的干燥温度为100~120 ℃，干燥时间为2~4 h。
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