CN110627478B

CN110627478B - 一种用化工危废制备的载体材料及其制备方法与用途

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Publication number: CN110627478B
Application number: CN201911014073.5A
Authority: CN
Inventors: 翟作栋; 翟红伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2039-10-23
Also published as: CN110627478A

Abstract

本发明是一种用化工危废制备的载体材料，该载体材料由以高盐化工危废、粘土或煤矸石以及固废制成。高盐化工危废的NaCl含量为75%~95%；固废选自尾矿砂、粉煤灰、铅锌渣、废矿渣、碱渣、石膏渣、铁渣中的一种或者几种组成的混合物。本发明还公开了载体材料的制备方法，通过造粒、焙烧得到表层瓷化的球状陶粒。该载体材料可以用作吸附材料和导渗材料。本发明克服了现有技术中化工合成、过渡蒸发、精炼蒸馏等产生的高危废盐不能利用来制作载体材料的技术偏见和技术盲区，有效地利用了高盐化工危废为主料来制作载体材料，实现变废为宝，为高盐化工危废的治理、减量化和资源化综合利用提供了新的高效的方法。

Description

一种用化工危废制备的载体材料及其制备方法与用途

技术领域

本发明涉及一种合理利用化工危废的方法，特别是一种用化工危废制备的载体材料，本发明还涉及该载体材料的制备方法及其用途。

背景技术

化工危废严重的影响我国的生态环境，也制约着企业的生产，随着我国对危险废物管控措施的不断落实，对化工危废的处置及综合利用提供了广阔的发展空间。根据有关公开的统计，我国每年化工合成、过渡蒸发、精炼蒸馏等产生的残余物（高盐化工危废）达200万吨以上。现有技术中对它的处理方法是堆存、焚烧或者填埋，无法实现合理利用。

工业固体废物，是指在工业生产活动中产生的固体废物。是固体废物的一类，是工业生产过程中排入环境的各种废渣、粉尘及其他废物。可分为一般工业废物（如铁渣、赤泥、铅锌渣、粉煤灰、煤渣、废石膏等）和工业有害固体废物，此固体废弃物，对环境造成极大的危害。

随着对工业废弃物的研究利用，技术不断进步，综合利用水平有所提高，但利用率仍远低于西方发达国家。目前，国内主要应用于如下几个方面。

（1）工业回填料

工业生产的大量采矿，致使采矿区出现回填量不足，填料强度低下等原因，对工业生产及采矿业造成阻碍，利用工业尾渣对其进行回填，可以把尾渣制成不同强度，不同形态及用途，对各种矿坑进行针对性的回填。

（2）脱硝脱硫催化材料

目前脱硫、硝的催化材料主要集中在固体氧化物活性材料方面。由于这些工业废渣都天然存在这些化学组成，而且成本低廉，稳定性好，易大量生产，并实现就地脱硫脱销的目的，此废弃物的综合利用最终合成高活性、高效率、低价、环保的复合脱硫硝多孔材料。

（3）水泥工业

a.水泥添加剂。在水泥的生产过程中，通常需要加入3%～5%工业废弃物添加剂，它不仅对水泥起到缓凝作用，而且可以提高水泥强度。

b.制备硫酸联产水泥。工业副产石膏渣制硫酸联产水泥工艺主要是将其高温分解，生成的SO₂用于生产硫酸，CaO用于生产水泥。工业副产石膏烘干脱水成半水石膏与焦炭、黏土等辅料按一定配比混合、粉磨均匀后制得生料，经焙烧成水泥熟料，再与石膏、高炉矿渣等共同粉磨制成水泥。

（4）建筑材料

随着我国城乡建设不断深入，石膏、粉煤灰等废渣建材的需求量急剧增加。应用于建材行业，不仅有利地解决长期大量堆存的问题，还满足建材市场对结构基材的巨大需求。其主要应用有以下几个方面。

a.建筑石膏。建筑石膏主要是通过使二水石膏失去一个半结晶水而获得，工业生产中通常将二水石膏煅烧加工成β 型半水石膏粉，再根据不同的要求及工艺制作成其他的石膏制品。

b.粉煤灰砌块。石膏砌块是一种以建筑石膏或无水硬石膏为主要原料，掺加适量水泥、矿渣、粉煤灰、外加剂等制成的一种新型轻质内墙材料。

因此，研究如何有效地利用高盐化工危废和工业固废具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种有效处理高盐化工危废和工业固体废物、变废为宝的用化工危废制备的载体材料。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了前述载体材料的一种制备方法。

本发明所要解决的再一个技术问题是提供了前述载体材料的用途。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种用化工危废制备的载体材料，其特点是：该载体材料由以下重量配比的原料制成：

（1）高盐化工危废：30－55%；该高盐化工危废的NaCl含量为75%~95%；

（2）粘土或煤矸石：15－20%；

（3）固废：25－50%，选自尾矿砂、粉煤灰、铅锌渣、废矿渣、碱渣、石膏渣、铁渣中的一种或者几种组成的混合物。

本发明所述的“高盐化工危废”中的高盐是指氯化钠的质量含量达到75%以上（含），化工危废是指国家危废名录列入的化工废物。主要来源是：化工合成、过渡蒸发、精炼蒸馏、清洗剂使用后产生的、酚及酚类化合物产生的、醚及醚类化合物产生的、其它有机卤产生的残余物。

本发明所述的用化工危废制备的载体材料，其进一步优选的技术方案是：制成载体材料的原料组成为：

（1）高盐化工危废：45%；该高盐化工危废的NaCl含量为90%；

（2）粘土或煤矸石：20%；

（3）固废：35%。

本发明所述的用化工危废制备的载体材料可以采用载体材料的常规焙烧方法制得。优选采用以下本发明方法制备。

本发明还公开了一种如以上技术方案所述的用化工危废制备的载体材料的制备方法，其特点是，其步骤如下：

（1）按所述配比取原料粉碎、搅拌均匀后，造粒机造粒，得物料颗粒；

（2）物料颗粒进入回转窑进行两段焙烧，所述两段焙烧的第一段为低温（相对）焙烧，在100℃－400℃下焙烧30－60分钟；第二段为高温焙烧，在890℃－1200℃下焙烧50－120分钟，得到表层瓷化的球状陶粒。

以上所述的用化工危废制备的载体材料的制备方法中，其进一步优选的技术方案是：物料颗粒的造粒直径为0.5 cm－2.5cm。

以上所述的用化工危废制备的载体材料的制备方法中，其进一步优选的技术方案是：所述的两段焙烧采用连续式的梯级升温方式进行。

以上所述的用化工危废制备的载体材料的制备方法中，其进一步优选的技术方案是：第二段为高温焙烧的温度为990℃-1100℃，时间为100－120分钟。

本发明所述的用化工危废制备的载体材料或者本发明所述的制备方法所制得的载体材料的一种用途是：将该载体材料作导渗载体材料用于尾矿库尾矿物料的滤水导渗材料、尾矿坝及子坝的筑坝导渗材料、水体内工程施工的围堰及造岛造陆吹填的导渗载体材料、用于海绵城市建设的基础蓄水填料和人行漫道的陶粒建材。

本发明所述的用化工危废制备的载体材料或者本发明所述的制备方法所制得的载体材料的另一种用途是：将该载体材料作吸附载体材料用于燃煤锅炉环保处理烟气脱硫、脱硝吸附材料和污水处理的吸附载体材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明组分设计合理，克服了现有技术中化工危废蒸发结晶产生的高危废盐不能利用来制作载体材料的技术偏见技术盲区，有效地利用了高盐化工危废为主料来制作载体材料，实现变废为宝，为高盐化工危废的治理和应用提供了新的高效的方法。

2、本发明方法以高盐化工危废为主料，混配其它固废，实现造粒。然后在回转窑内焙烧分两步进行，低温去除有机物、高温使产品陶化。本发明方法可以将本发明载体材料制成陶粒状载体材料，为其有效应用提供了保证。

3、本发明载本材料具有广泛的用途，可以用作吸附材料和导渗材料，其成本低廉，吸附及导渗效果好。

具体实施方式

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，一种用化工危废制备的载体材料，该载体材料由以下重量配比的原料制成：

（1）高盐化工危废：50%；该高盐化工危废的NaCl含量为95%；

（2）粘土或煤矸石：20%；

（3）固废为碱渣：30%。

该载体材料的制备方法步骤如下：

（2）物料颗粒进入回转窑进行两段焙烧，所述两段焙烧的第一段为低温焙烧，低温段为连续渐高式升温，且在100℃－300℃段下焙烧45分钟；第二段为高温焙烧，在890℃－950℃下焙烧60分钟，得到表层瓷化的球状陶粒。

本实施例的高盐化工危废来自呋喃酚产品制造过程中产生的废盐。废盐的产生来自以下生产工艺：

邻苯二酚、溶剂经计量加入反应釜，溶解均匀后加入碳酸钠，溶解后，滴加甲代进行醚化反应，反应液进行脱盐，废盐经干燥为本实施例的原料废盐（废盐组分和特性见表1）；滤液进行减压脱溶后，进行萃取，萃取相加入催化剂进行环合反应。反应液经脱溶，再进行减压精馏，塔顶采出呋喃酚产品，塔底采出焦油由自建焚烧炉进行焚烧处置。

本实施例用固体废渣与高盐化工危废结合，制备高性能导渗陶粒材料，生产制备的陶粒材料强度较高，可达15MPa以上，且材料均匀致密，不易酸碱腐蚀，表面致密，且无废盐成分渗漏，所以产品无毒无害，不存在对环境的污染。发明人通过实验证明在生产制备过程中不会产生污染性气体：

对原料高盐化工危废本身做了相关的化学分析。从分析结果看，通过EDS、SEM、XRD分析表明原料中主要成分为NaCl和其它无机物，其主要含量以超过99%，醚酚类有机物含量小于1%，其原料中有毒有害成分的含量较小，比较容易去除。

本发明在生产制备载体材料的过程中，进行了两段高温处理，其中煅烧成型的温度在1000度以上，仅存的少量醚酚类有机物与空气中的氧气结合，生成的二氧化碳及固态碳物质，生成物均为无毒无害的材料，所以在生产制备过程中不会对环境造成污染，更无有毒有害气体排出。

发明人对生产制备的载体材料样品进行了检测和分析，其结果如下：从物相结构分析结果来看，产品的主要物相结构为钠长石与氧化铁结构，其结构稳定，致密，不易脱落，耐酸耐碱、耐水性非常高，高盐化工危废中的氯化钠大部分转化为钠长石相，极微量未燃烧的有机废物被包裹在稳定的钠长石结构中，所以是一种极其稳定的无毒无害的载体（导渗）材料。

本实施例所制得的载体材料，可以用于尾矿库尾矿物料的滤水导渗材料、尾矿坝及子坝的筑坝导渗材料、水体内工程施工的围堰及造岛造陆吹填的导渗载体材料、用于海绵城市建设的基础蓄水填料和人行漫道的陶粒建材。也可以将该载体材料作吸附载体材料用于燃煤锅炉环保处理烟气脱硫、脱硝吸附材料和污水处理的吸附载体材料。

我国各类矿山的选矿及磷石膏等尾矿库，正在运行的有万余个，为环保必须做好地下防渗，为安全必须保证库内导渗。以本发明载体材料作导渗材料，将焙烧好的不同粒径颗粒级配为内核作滤水导流载体，根据尾矿的特点选配适宜的滤膜作包装铺设在尾矿库内，通过重力和挤压导渗出尾矿内饱和（酸、碱）水，从而保证尾矿库的安全堆存。尾矿库的坝体及堆高到一定高度后的子坝体都必须有良好的导渗效果，采取一定的加固措施后，将本发明该耐酸碱的载体材料陶粒作为替代筑坝材料，将会有极好的导渗效果，也将会为用户提供一个安全的、低成本的选择。

本发明载体材料陶粒还广泛应用于填海造陆和江河湖泊施工的围堰吹填工程滤水筑堰坝体材料。使用时，可以对其进行包装：用于尾矿坝子坝堆筑的材料包装，一般50kg/袋，袋的四角缝有塑料扣，便于连接固定，一般应错缝，袋有穿孔，便于导渗。

实施例2，一种用化工危废制备的载体材料，该载体材料由以下重量配比的原料制成：

（1）高盐化工危废：45%；该高盐化工危废的NaCl含量为90%；

（2）粘土或煤矸石：18%；

（3）固废：37%，选自尾矿砂和废矿渣组成的混合物，比例各半。

载体材料的制备方法步骤如下：

（2）物料颗粒进入回转窑进行两段焙烧，所述两段焙烧的第一段为低温焙烧，在200℃－400℃下焙烧30分钟；第二段为高温焙烧，在1000－1100℃下焙烧100分钟，得到表层瓷化的球状陶粒。

实施例3，一种用化工危废制备的载体材料，该载体材料由以下重量配比的原料制成：

（1）高盐化工危废：30%；该高盐化工危废的NaCl含量为75%；

（2）粘土或煤矸石： 20%；

（3）固废：50%，选自铅锌渣、铁渣中的混合物，比例各半。

载体材料的制备方法步骤如下：

（2）物料颗粒进入回转窑进行两段焙烧，所述两段焙烧的第一段为低温焙烧，在150℃－350℃下焙烧60分钟；第二段为高温焙烧，在950℃－1150℃下焙烧50分钟，得到表层瓷化的球状陶粒。

实施例4，一种用化工危废制备的载体材料，该载体材料由以下重量配比的原料制成：

（1）高盐化工危废：45%；该高盐化工危废的NaCl含量为90%；

（2）粘土或煤矸石：20%；

（3）固废：35%。

载体材料的制备方法步骤如下：

（1）按所述配比取原料粉碎、搅拌均匀后，造粒机造粒，得物料颗粒；物料颗粒的造粒直径为1.5cm。

（2）物料颗粒进入回转窑进行两段焙烧，所述两段焙烧的第一段为低温焙烧，在100℃－400℃下焙烧60分钟；第二段为高温焙烧，在990℃－1100℃下焙烧120分钟，得到表层瓷化的球状陶粒。所述的两段焙烧采用连续式的梯级升温方式进行。

Claims

1.一种用化工危废制备的载体材料，其特征在于：该载体材料由以下重量配比的原料制成：

（2）粘土或煤矸石：15－20%；

（3）固废：25－50%，选自尾矿砂、粉煤灰、铅锌渣、废矿渣、碱渣、石膏渣、铁渣中的一种或者几种组成的混合物；

所述的用化工危废制备的载体材料的制备方法步骤如下：

（2）物料颗粒进入回转窑进行两段焙烧，所述两段焙烧的第一段为低温焙烧，在100℃－400℃下焙烧30－60分钟；第二段为高温焙烧，在890℃－1200℃下焙烧50－120分钟，得到表层瓷化的球状陶粒。

2.根据权利要求1所述的用化工危废制备的载体材料，其特征在于：制成载体材料的原料组成为：

（1）高盐化工危废：45%；该高盐化工危废的NaCl含量为90%；

（2）粘土或煤矸石：20%；

（3）固废：35%。

3.根据权利要求1或2所述的用化工危废制备的载体材料，其特征在于：物料颗粒的造粒直径为0.5 cm－2.5cm。

4.根据权利要求1或2所述的用化工危废制备的载体材料，其特征在于：所述的两段焙烧采用连续式的梯级升温方式进行。

5.根据权利要求1或2所述的用化工危废制备的载体材料，其特征在于：第二段高温焙烧的温度为990℃-1100℃，时间为100－120分钟。

6.权利要求1－5中任何一项所述的用化工危废制备的载体材料的用途，其特征在于：将该载体材料作导渗载体材料用于尾矿库尾矿物料的滤水导渗材料、尾矿坝及子坝的筑坝导渗材料、水体内工程施工的围堰及造岛造陆吹填的导渗载体材料、用于海绵城市建设的基础蓄水填料和人行漫道的陶粒建材。

7.权利要求1－5中任何一项所述的用化工危废制备的载体材料的用途，其特征在于：其特征在于：将该载体材料作吸附载体材料用于燃煤锅炉环保处理烟气脱硫、脱硝吸附材料和污水处理的吸附载体材料。