CN106396440B - 废气废渣综合利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废气废渣综合利用的方法，包括如下步骤：将废渣进行煅烧，所述的废渣中含有Ca、Si、Mg、Na、K、Al、Fe、S、P元素中的至少一种；煅烧温度为1000‑1350℃，煅烧时间为15‑120min，冷却至室温得到活性物质；活性物质与水、砂、石质量比为1：0.08‑0.5：0‑4：0‑3混合，压制或振动制备成预制件；将所述的预制件与工业废气反应完成废气废渣的综合利用，所述的工业废气中含有CO2和SO2，反应温度20‑400℃；CO2浓度＞10％；SO2浓度＞0.002％；湿度9‑50％；反应时间0.15‑12h。本发明方法实现了废气废渣的综合利用，减少了污染，实现了商业价值。

Description

废气废渣综合利用的方法
技术领域
本发明涉及废物利用领域，具体涉及一种废气废渣综合利用的方法。
背景技术
近年来，随着工业的发展和全球对节能减排的呼声越来越高，传统工业生产由于消耗大量资源和能源，以及产生大量的排放气体，比如CO2、SO2等，而面临巨大挑战。资料显示，建材工业中水泥工业能源消耗占全球一次能源消费的2％左右，或占全球工业能耗近5％；其CO2排放量占全球CO2排放总量的5％。工业排放气的净化和再利用是未来全球经济发展的必然选择。
目前国内工业的迅猛发展，导致硅钙渣、垃圾焚烧底渣、钢渣等固体废物的大量排放，占用大量土地资源。目前这些固体废物利用率仅在30％以下，与国外相比还有很大差距。随着资源的日趋紧缺，实现固体废物的创新性回收再利用，是大力推进循环经济的必然选择。硅钙渣、垃圾焚烧底渣、钢渣等固体废物中因含有部分杂质，如Na2O、Fe、Ca(OH)2、Mg(OH)2、重金属等，而无法得到有效利用，从而给这种生产方法带来较大的挑战，可能会在消耗掉一种固体废物有产生等量的另外一种固体废物，并从其他角度引发环境问题。因此，如何有效解决硅钙渣、垃圾焚烧底渣、钢渣等固体废物，同时得到最大附加值的利用，是未来固体废物再利用的重要发展方向。
发明内容
本发明的目的提供一种废气废渣综合利用的方法，使工业废渣与废气综合处理，制备成可以应用于建筑行业的材料，实现了废物利用，防止了环境污染。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种废气废渣综合利用的方法，包括如下步骤：
将废渣进行煅烧，所述的废渣中含有Ca、Si、Mg、Na、K、Al、Fe、S、P元素中的至少一种；煅烧温度为1000-1350℃，煅烧时间为15-120min，冷却至室温得到活性物质；
活性物质与水、砂、石质量比为1：0.08-0.5：0-4：0-3混合，压制或振动制备成预制件；
将所述的预制件与工业废气反应完成废气废渣的综合利用，所述的工业废气中含有CO2和SO2，反应温度20-400℃；CO2体积百分含量＞10％；SO2体积百分含量＞0.002；湿度9-50％；反应时间0.15-12h。
进一步的，所述的废渣为硅钙渣、垃圾焚烧底渣或钢渣。
进一步的，Ca/Si摩尔比为1.0～2.5。
进一步的，所述的废气通过循环流动与废渣反应。
进一步的，所述的预制件与工业废气反应是在气体吸收反应塔中进行的。
进一步的，所述的冷却至室温过程中15-30min物料降低到100℃以下。
进一步的，将所述的废渣进行煅烧前先进行破碎、粉磨、配料、混合和均化。
进一步的，所述的预制件为板、砌块或砖。
与现有技术相比，本发明方法至少具有如下有益效果：
本发明将硅钙渣、垃圾焚烧底渣、钢渣等固体废物低温煅烧活化，转变成活性物质，一方面利用低温煅烧过程中的固相反应消除有可能造成潜在环境影响的因素，一方面促进大量新生活性物质反应相和界面的生成，利于后续工业排放气的净化。
本发明是在适量反应条件下，利用工业排放气CO2和SO2加速矿化建材预制品。当发生矿化反应时，体系为放热反应，体系中因部分水分蒸发而湿度升高，发生矿化反应，生成硅胶、方解石、碳酸盐、硫酸盐，产生强度；并因为发生酸碱平衡反应，颗粒间隙凝胶化，并产生体积微膨胀，使原本疏松多孔的结构构变成致密少微孔结构，也产生强度。
本发明前期低温活化过程温度低，生成活性物质后，又无需粉磨，节能降耗效果显著；充分利用固体废物，采用矿化技术进行处理，封存了CO2、SO2，缩短生产周期，降低建材的生产成本和使用成本，解决环境污染问题，并制备了新型高性能的建材制品，具有良好的经济环保效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明的原理是将废渣进行煅烧，形成活性物质，然后制备带有该活性物质的预制件，让预制件在一定条件下与含有二氧化碳和二氧化硫的气体进行反应，形成建筑材料，实现废渣废气的综合利用，防止污染并产生商业价值。
其中煅烧中的矿化过程中主要发生以下反应：
(CaO)n·(SiO2)m+nCO2+zH2O→(SiO2)m·(H2O)z+nCaCO3
(MgO)x·(SiO2)y+xCO2+zH2O→(SiO2)y·(H2O)z+xMgCO3
CaO+CO2+H2O→H2O+CaCO3
MgO+CO2+H2O→H2O+MgCO3
2MeOH+SO2→Me2SO3+H2O
Me2SO3+1/2O2→MeSO4
方案如下：
将含有Ca、Si、Mg、Na、K、Al、Fe、S、P元素中的至少一种的废渣进行煅烧；煅烧温度为1000-1350℃，煅烧时间为15-120min，冷却至室温得到活性物质；
活性物质与水、砂、石质量比为1：0.08-0.5：0-4：0-3混合，压制或振动制备成预制件；将所述的预制件与工业废气反应完成废气废渣的综合利用，所述的工业废气中含有CO2和SO2，反应温度20-400℃；CO2浓度＞10％；SO2浓度＞0.002％；湿度9-50％；反应时间0.15-12h。
以上方案已经可以完成废气废渣的综合利用，现在此基础上给出优选方案：
在具体实施时，作为优选：所述的废渣为硅钙渣、垃圾焚烧底渣或钢渣；Ca/Si摩尔比为1.0～2.5；所述的废气通过循环流动与废渣反应；所述的预制件与工业废气反应是在气体吸收反应塔中进行的，所述的冷却至室温的冷却速度为15-30分钟内物料降低到100℃以下；将所述的废渣进行煅烧前先进行破碎、粉磨、配料、混合和均化；所述的预制件为板、砌块或砖。
下面是具体实施例：
实施例1
表1为本实施例原料配比表，按照表1进行称取原料，然后将硅钙渣(A)、废石灰石(B)和炉渣(C)经破碎、粉磨、配料、混合、均化等工艺，类似于硅酸盐水泥生料制备过程，控制混合物料的细度为80μm筛余小于5％，控制Ca/Si摩尔比为2.0，并经低温煅烧，煅烧温度为1150℃，煅烧为60min，而后快速冷却获得活性物质，30分钟降低到100℃以下；活性物质加水混合，比例分别为90％和10％，振动成型制成100mm×100mm×100mm的砌块，随后在一级高效气体吸收反应塔内充分参与反应，温度100-150℃，CO2浓度35％，SO2浓度0.002％，湿度32％。经过4h的充分反应，制成成品砌块。经测试，成品砌块增重20％，抗压强度为65MPa。
表1
Loss SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO MgO K<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O SO<sub>3</sub>
硅钙渣 9.88 25.31 4.82 1.33 55.79 0.96 0 0.68 0.02
废石灰石 43.1 3.05 0.26 0.2 50.53 0.31 0.46 0 0.03
炉渣 2.36 53.11 25.21 6.86 7.11 1.52 1.23 0.4 1.8
实施例2
表2为本实施例原料配比表，按照表2进行称取原料，然后将钢渣(A)、粉煤灰(B)和硅钙渣(C)经过类似于硅酸盐水泥生料制备过程，破碎、粉磨、配料、混合、均化等工艺，控制混合物料的细度为80μm筛余小于5％，控制Ca/Si摩尔比为1.0，并经低温煅烧，煅烧温度为1250℃，煅烧为30min，而后快速冷却获得活性物质，30分钟降低到100℃以下；活性物质加水、砂混合，比例分别为45％、10％和45％，振动成型制成240mm×115mm×53mm砖，随后在一级高效气体吸收反应塔内充分参与反应，温度100-150℃，CO2浓度35％，SO2浓度0.002％，湿度50％。经过8h的充分反应，制成成品砖。经测试，成品砌块增重16％，抗压强度为80MPa。
表2
实施例3
将垃圾焚烧底渣(A)、钢渣(B)和高钙粉煤灰(C)经破碎、粉磨、配料、混合、均化等工艺，类似于硅酸盐水泥生料制备过程，控制混合物料的细度为80μm筛余小于5％，控制Ca/Si摩尔比为2.5，并经低温煅烧，煅烧温度为1250℃，煅烧为60min，而后快速冷却获得活性物质，30分钟降低到100℃以下；活性物质、水、砂、石混合，比例分别为17％、8％、67％和8％，振动成型制成100mm×100mm×10mm的板材，随后在一级高效气体吸收反应塔内充分参与反应，温度250-300℃，CO2浓度35％，SO2浓度0.002％，湿度9％。经过4h的充分反应，制成成品板材。经测试，成品板材增重15％，抗压强度为85MPa。
实施例4
将赤泥(A)、灰渣(B)和废石灰石(C)经过类似于硅酸盐水泥生料制备过程，破碎、粉磨、配料、混合、均化等工艺，控制混合物料的细度为80μm筛余小于5％，控制Ca/Si摩尔比为1.5，并经低温煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧为120min，而后快速冷却获得活性物质，30分钟降低到100℃以下；活性物质、水、砂、石混合，比例分别为19％、30％、41％和10％，振动成型制成240mm×115mm×90mm砌块，随后在一级高效气体吸收反应塔内充分参与反应，温度100-150℃，CO2浓度35％，SO2浓度0.002％，湿度30％。经过12h的充分反应，制成成品砌块。经测试，成品砌块增重8％，抗压强度为90MPa。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种废气废渣综合利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将废渣进行煅烧，所述的废渣为硅钙渣、垃圾焚烧底渣或钢渣；Ca/Si摩尔比为1.0~2.5；
煅烧温度为1000-1350℃，煅烧时间为15-120min，冷却至室温得到活性物质；
活性物质与水、砂、石质量比为1：0.08-0.5：0-4：0-3混合，压制或振动制备成预制件；
将所述的预制件与工业废气反应完成废气废渣的综合利用，所述的工业废气中含有CO2和SO2，反应温度20-400℃；CO2体积百分含量＞10%；SO2体积百分含量＞0.002；湿度9-50%；反应时间0.15-12h。
2.根据权利要求1所述的废气废渣综合利用的方法，其特征在于， 所述的废气通过循环流动与废渣反应。
3.根据权利要求1所述的废气废渣综合利用的方法，其特征在于， 所述的预制件与工业废气反应是在气体吸收反应塔中进行的。
4.根据权利要求1所述的废气废渣综合利用的方法，其特征在于，所述的冷却至室温过程中15-30min物料降低到100℃以下。
5.根据权利要求1所述的废气废渣综合利用的方法，其特征在于， 将所述的废渣进行煅烧前先进行破碎、粉磨、配料、混合和均化。
6.根据权利要求1所述的废气废渣综合利用的方法，其特征在于，所述的预制件为板、砌块或砖。
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