CN112028418A - 磨削污泥资源化利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磨削污泥资源化利用的方法，包括：将含磨削污泥的废液投入磁选机进行磁选分离，得到富含金属磨屑的污泥；对磁选分离后的所述污泥进行脱水处理，以将所述污泥的含水量控制在设定值；向脱水后的所述污泥中添加冶金熔剂；对所述污泥进行成型处理以得到污泥块；将所述污泥块进行干燥和固化，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再对所述污泥块进行热处理，得到具有一定强度的冶金原料。通过本发明提供的磨削污泥资源化利用的方法对磨削污泥进行处理，制成的冶金原料能够与钢铁企业协同利用，能够高效、低成本地实现磨削污泥的资源化利用，提高企业的经济效益，同时还减轻了环境污染，促进了资源循环型社会的构建。

Description

磨削污泥资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及磨削污泥处理技术领域，尤其涉及一种磨削污泥资源化利用的方法。
背景技术
轧辊在使用一段时间后会出现表面缺陷，需要通过机械加工进行修复，通常使用磨床对轧辊进行车削和磨削。磨削过程中产生的大量磨屑、砂轮磨料粉末及结合剂碎粒，与乳化液混合，形成磨削液。乳化液需要循环利用，但这些固体杂质有可能被挤压到轧辊表面，划伤表面，影响表面质量。因此，轧辊磨削过程中需要通过过滤系统净化磨削液，从而产生磨削污泥。
磨削污泥主要由金属磨屑、磨料、结合剂、乳化液组成，成分复杂，其主要成分为金属Fe、C、Al2O3、SiC等，也还有少量的Cr、Ni、Mo等合金元素，其中Fe含量在50％左右，是一种有价值的金属资源。
磨削污泥中金属磨屑极细，颗粒比表面积大，极易被氧化，而且非金属杂质含量高，这给污泥的分离提纯和综合利用带来极大的困难。此外，磨削污泥中有机物含量高，导致磨削污泥难以被压缩成型，不方便运输和管理。即使干燥后，污泥强度较低，若直接投入冶炼炉中使用易粉化，致使金属收得率低，并产生大量的粉尘，恶化现场操作环境。因此，磨削污泥难以直接在钢铁冶炼中被利用。
磨削污泥是工业有害固体废弃物，通常简单去除油污和有机物后，进行填埋处理。机械加工企业在厂内无法对磨削污泥进行有效处置，只能委托有危废处理资质的第三方处理，支付高额的处理费。机械加工企业每年都花费大量的处理费，增加了生产成本。磨削污泥被作为工业垃圾废弃填埋，无法有效利用其中的有价金属，从而造成了极大的资源浪费，又对环境产生了严重的污染。
随着新《固体废物污染环境防治法》的实施，对危险废弃物的管理和要求会更加严格，会造成危废处理成本的提高，给企业带来沉重的环保压力。因此，机械加工企业急需寻求新方法来实现磨削污泥的就地处理，开发其潜在价值，把磨削污泥变废为宝。将磨削污泥制备成冶金原料与钢铁企业协同处理，回收其中的有价金属是实现磨削污泥高效资源化利用的关键所在。这不仅能减少委外处理成本，还能节约铁矿石和废钢的消耗，实现绿色制造流程，推动资源节约型社会的建立，提高机械加工企业的经济效益和社会效益。
目前，关于磨削污泥的资源化利用国内外已提出了多种工艺和方法。中国专利<纤维状轧辊磨屑的回收方法>，申请公布号为CN103230922A，介绍了一种利用轧辊磨屑制备合金粉末的方法，首先通过碱性溶液清洗油脂，然后将去油磨屑研磨成粉末状，筛分去除磨屑中的砂轮碎屑，最后在还原气氛下进行还原反应，即可得到再生合金粉末，再生合金中有价金属的回收率大于96％。中国专利<废金属磨屑熔炼钢的工艺方法>，申请公开号为CN1076967A，介绍了一种废金属磨屑熔炼钢的方法，金属磨屑通过脱油水、破碎、球磨、精筛分选、搅拌、沉淀脱水、成球、烧结、冶炼、出渣、浇锭成品等，可使含有C、Si、Mn、Cr、Mo、V、W等金属磨屑湿料回收成品率为54.4％，干料回收成品率为73.5％。
磨削污泥的直接利用需要进行成型处理，目前已开发了多种固型化方法和设备。中国专利<金属磨屑压块方法>，申请公开号为CN107187098A，该方法采用带液压系统和储料仓的金属磨屑压块处理装置进行压块处理，能将磨屑体积大大减小，且能将污泥中乳化液分离，便于磨屑运输和再处理。日本专利<研削スラッジの固形化方法及び固形化装置>，公开号为JP2003-275898A，介绍了一种磨削污泥的固型化方法和装置。磨削污泥是难以被压缩固化的，成型率较低，主要原因之一是磨削污泥内部存在很多气泡，挤压过程中气泡爆裂，该冲击阻止了固化。该方法通过设定压力的上升速度，从而使上升曲线变得比原始的压力加速上升曲线慢，可以防止磨削污泥中的气泡破裂，提高了污泥的成型率。得到的污泥块具有较高的强度，可作为炼钢原料使用。
以上各方法和工艺能实现磨削污泥中金属磨屑的资源化利用，但也存在一些问题，比如工艺流程复杂，处理成本高，设备要求高，导致这些技术还未能在机械加工企业中大规模地应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磨削污泥资源化利用的方法，对处理设备要求低，流程简单，能够高效、低成本地实现磨削污泥的回收及资源化利用。
为了达到上述目的，本发明提供了一种磨削污泥资源化利用的方法，包括：
将含磨削污泥的废液投入磁选机进行磁选分离，得到富含金属磨屑的污泥；
对磁选分离后的所述污泥进行脱水处理，以将所述污泥的含水量控制在设定值；
向脱水后的所述污泥中添加冶金熔剂；
对所述污泥进行成型处理以得到污泥块；
将所述污泥块进行干燥和固化，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再对所述污泥块进行热处理，得到具有一定强度的冶金原料。
可选的，所述磁选机为用于精选铁粉的湿式磁粉机。
可选的，将含磨削污泥的废液投入磁选机进行磁选分离后，所述污泥中的铁含量大于70％。
可选的，采用污泥压滤机对磁选分离后的所述污泥进行脱水处理。
可选的，所述设定值介于20％-30％之间。
可选的，所述冶金熔剂为氧化钙粉末。
可选的，所述氧化钙粉末的粒径小于0.5mm，且所述氧化钙粉末与所述污泥的质量比介于8％-15％之间。
可选的，向脱水后的所述污泥中添加冶金熔剂之后，对所述污泥进行成型处理以得到污泥块之前，所述磨削污泥资源化利用的方法还包括：
利用搅拌机对污泥与冶金溶剂的混合物进行搅拌，然后放置一段时间。
可选的，通过挤压机对所述污泥进行成型处理以得到污泥块，使所述污泥块的体积密度大于3.0g/cm3。
可选的，将所述污泥块进行干燥和固化，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再对所述污泥块进行热处理，得到具有一定强度的冶金原料的步骤具体为：将所述污泥块放置在自然环境中5-10天，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再将干燥后的所述污泥块放入温度介于100℃-150℃的干燥箱内加热0.5-1小时。
本发明提供了一种磨削污泥资源化利用的方法，具有以下有益效果：
1)磨削污泥中金属磨屑和杂质颗粒极小，通过磁选分离能提高非金属杂质的去除效果，进而提高磨削污泥的利用价值，减少后续形成的污泥块投入转炉或电炉时对冶炼过程的影响，避免增加钢渣量和引入过多的杂质元素；
2)通过向磨削污泥中添加冶金熔剂能够有效地去除部分油污，促进污泥块固结成型，提高污泥块的碱度，满足入炉的成分要求；
3)最终制成的冶金原料能够与钢铁企业协同利用，能够高效、低成本地实现磨削污泥的资源化利用，提高企业的经济效益，节约了磨削污泥的委外处理费，同时还减轻了环境污染，实现了绿色制造流程，促进了资源循环型社会的构建。
附图说明
图1为本发明实施例提供的磨削污泥资源化利用的方法的步骤图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参照图1，本实施例提供了一种磨削污泥资源化利用的方法，包括：
步骤S1：将含磨削污泥的废液投入磁选机进行磁选分离，得到富含金属磨屑的污泥；
步骤S2：对磁选分离后的所述污泥进行脱水处理，以将所述污泥的含水量控制在设定值；
步骤S3：向脱水后的所述污泥中添加冶金熔剂；
步骤S4：对所述污泥进行成型处理以得到污泥块；
步骤S5：将所述污泥块进行干燥和固化，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再对所述污泥块进行热处理，得到具有一定强度的冶金原料；
具体的，所述磨削污泥例如来自某机械加工企业的磨床系统，污泥颗粒较细、成分复杂，被归为危险废物，按照环保要求，需外委有资质的企业妥善处置。干燥后磨削污泥中主要金属的含量为：Fe 45％，Cr 1.1％，Mn 0.15％，Mo 0.1％，V 0.06％，杂质成分主要为Al2O3，SiC和树脂等。
先执行步骤S1，将含磨削污泥的废液投入磁选机进行磁选分离，得到富含金属磨屑的污泥。本实施例中，所述磁选机为用于精选铁粉的湿式磁粉机，先使机械加工过程中产生的含磨削污泥充分悬浮在废液中，将固液比控制为1∶3左右，然后再将含磨削污泥的废液投入湿式磁粉机，此时矿浆直接进到圆筒的磁系下方，非磁性颗粒由圆筒下方的间隙排出。磁性颗粒吸在圆筒表面上，随着圆筒一起旋转到磁系边缘的磁场弱处，由卸矿水管将其卸到精矿槽中。
进一步的，将含磨削污泥的废液投入磁选机进行磁选分离后，所述污泥中的铁含量大于70％。本实施例中，经过一次磁选后，干燥的污泥中金属Fe的含量提高至70％以上，达到了预期目标。应当理解的是，由于一些磨料和粘结剂颗粒与金属磨屑粘结在一起，很难分离，因此磁选无法完全去除非金属杂质。若所述污泥中金属含量未达到70％，可再进行一轮磁选分离。
然后执行步骤S2，对磁选分离后的所述污泥进行脱水处理，以将所述污泥的含水量控制在设定值。本实施例中，采用污泥压滤机对磁选分离后的所述污泥进行脱水处理，去除污泥中部分水分，将污泥的含水量控制在20％～30％。
接着执行步骤S3，向脱水后的所述污泥中添加冶金熔剂。通过向脱水后的磨削污泥中添加冶金熔剂，冶金熔剂与水反应生成碱性物质以便于去除一部分油污。此外，冶金熔剂的添加促进污泥的粘结和固化，有利于污泥在下一步中能快速成型。
本实施例中，所述冶金熔剂为氧化钙粉末。所述氧化钙粉末的粒径小于0.5mm，且所述氧化钙粉末与所述污泥的质量比介于8％-15％之间。添加的氧化钙能够与空气中的二氧化碳反应生成碳酸盐，金属Fe在空气中被氧化生成氧化铁。碳酸盐和氧化铁的生成使金属磨屑紧密地粘结在一起，提高了污泥块的抗压强度和落下强度，满足了入炉的强度要求。
在执行步骤S3之后，执行步骤S4之前，所述磨削污泥资源化利用的方法还包括：
利用搅拌机对污泥与冶金溶剂的混合物进行搅拌，然后放置一段时间。本实施例中，可利用搅拌机对污泥与冶金溶剂的混合物搅拌半小时，然后放置2h使氧化钙与水充分反应，提高污泥的粘度，以便于后续进行成型处理。
然后执行步骤S4，对所述污泥进行成型处理以得到污泥块。本实施例中，通过挤压机对所述污泥进行成型处理以得到污泥块，使所述污泥块的体积密度大于3.0g/cm3，挤压成型后污泥块的长宽尺寸控制在20mm*50mm。
接着执行步骤S5，将所述污泥块进行干燥和固化，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再对所述污泥块进行热处理，得到具有一定强度的冶金原料。本实施例中，将所述污泥块进行干燥和固化，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再对所述污泥块进行热处理，得到具有一定强度的冶金原料的步骤具体为：将所述污泥块放置在自然环境中5-10天，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再将干燥后的所述污泥块放入温度介于100℃-150℃的干燥箱内加热0.5-1小时，去除污泥块中的自然水，使污泥块的含水量低于2％。得到具有一定强度的冶金原料。
本实施例中，通过扫描电子显微镜对最终成型的冶金原料的表面形貌和矿物相进行了分析，发现冶金原料的表面形成了致密的结构，该层的厚度达到3mm～5mm，主要矿物相为三氧化二铁相、碳酸钙相和金属铁，证明了冶金原料的表面上碳酸盐的形成和铁的氧化。通过化学成分分析，确定了冶金原料中全铁含量为66.2％，可作为一种优良的冶金原料。同时，由于冶金原料中含有接近10％的氧化钙，还可以减少炼钢过程中熔剂的加入。此外，本实施例中还对冶金原料的落下强度进行了测试，从1.5m高度处落下，冶金原料的破损比例低于10％。
将制备的块矿(冶金原料)送到某炼钢厂进行了试验。在转炉冶炼中使用少量的块矿代替废钢，添加量占钢铁料的1％。块矿的使用略微增加了钢水中Cr元素的含量，但对化渣和渣量等冶炼指标几乎没有影响，证明了块矿能够作为冶金原料在钢铁企业内使用。
因此，本申请提供的磨削污泥的方法能使磨削污泥在机械加工企业内就地处理，制成有价值的冶金原料，与钢铁企业协同利用。该方法对处理设备要求低，流程简单，能够高效、低成本地实现磨削污泥的资源化利用，节约了磨削污泥的委外处理费，彻底解决了磨削污泥难以处理的难题。通过该工艺的实施能将磨削污泥变废为宝，提高企业的经济效益，减轻了环境污染，实现了绿色制造流程，促进了资源循环型社会的构建。
综上，本发明提供了一种磨削污泥资源化利用的方法，包括：将含磨削污泥的废液投入磁选机进行磁选分离，得到富含金属磨屑的污泥；对磁选分离后的所述污泥进行脱水处理，以将所述污泥的含水量控制在设定值；向脱水后的所述污泥中添加冶金熔剂；对所述污泥进行成型处理以得到污泥块；将所述污泥块进行干燥和固化，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再对所述污泥块进行热处理，得到具有一定强度的冶金原料。通过本发明提供的磨削污泥资源化利用的方法对磨削污泥进行处理，制成的冶金原料能够与钢铁企业协同利用，能够高效、低成本地实现磨削污泥的资源化利用，提高企业的经济效益，同时还减轻了环境污染，实现了绿色制造流程，促进了资源循环型社会的构建。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磨削污泥资源化利用的方法，其特征在于，包括：
将含磨削污泥的废液投入磁选机进行磁选分离，得到富含金属磨屑的污泥；
对磁选分离后的所述污泥进行脱水处理，以将所述污泥的含水量控制在设定值；
向脱水后的所述污泥中添加冶金熔剂；
对所述污泥进行成型处理以得到污泥块；
将所述污泥块进行干燥和固化，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再对所述污泥块进行热处理，得到具有一定强度的冶金原料。
2.如权利要求1所述的磨削污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述磁选机为用于精选铁粉的湿式磁粉机。
3.如权利要求2所述的磨削污泥资源化利用的方法，其特征在于，将含磨削污泥的废液投入磁选机进行磁选分离后，所述污泥中的铁含量大于70％。
4.如权利要求1所述的磨削污泥资源化利用的方法，其特征在于，采用污泥压滤机对磁选分离后的所述污泥进行脱水处理。
5.如权利要求1或4所述的磨削污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述设定值介于20％-30％之间。
6.如权利要求1所述的磨削污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述冶金熔剂为氧化钙粉末。
7.如权利要求6所述的磨削污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述氧化钙粉末的粒径小于0.5mm，且所述氧化钙粉末与所述污泥的质量比介于8％-15％之间。
8.如权利要求1所述的磨削污泥资源化利用的方法，其特征在于，向脱水后的所述污泥中添加冶金熔剂之后，对所述污泥进行成型处理以得到污泥块之前，所述磨削污泥资源化利用的方法还包括：
利用搅拌机对污泥与冶金溶剂的混合物进行搅拌，然后放置一段时间。
9.如权利要求1所述的磨削污泥资源化利用的方法，其特征在于，通过挤压机对所述污泥进行成型处理以得到污泥块，使所述污泥块的体积密度大于3.0g/cm3。
10.如权利要求1所述的磨削污泥资源化利用的方法，其特征在于，将所述污泥块进行干燥和固化，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再对所述污泥块进行热处理，得到具有一定强度的冶金原料的步骤具体为：将所述污泥块放置在自然环境中5-10天，使所述污泥块的外表面形成坚硬的固化壳，再将干燥后的所述污泥块放入温度介于100℃-150℃的干燥箱内加热0.5-1小时。
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