CN112028611A - 催化剂滤渣在页岩砖中的应用及页岩多孔环保砖 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种催化剂滤渣在页岩砖中的应用,即在现有页岩砖原料配比的基础上增加不超过10%的催化剂滤渣原料,并在增加催化剂滤渣原料组分下同时降低页岩的掺杂比例。本发明还提供一种页岩多孔环保砖,它由以下重量百分比的原料配比制成:粉煤灰/煤渣27%、页岩45%、建筑废渣15%、尾矿砂5%和催化剂滤渣8%。本发明通过合理调整配比使页岩多孔环保砖具备掺烧污泥滤渣的能力,而且通过新加催化剂滤渣不仅解决了现有催化剂滤渣处理中存在问题,而且滤渣的加入减少了页岩砖生产中废气的排放,减小了空气污染,同时还获得了一种外观色泽更好,抗压更强的页岩砖新产品,拓展了市场,提高了经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及环保砖,特别指催化剂滤渣在页岩砖中的应用及一种页岩多孔环保砖。
背景技术
催化剂生产企业产品的污水经过预处理及氨氮回用处理后形成的污泥滤渣为一般固废,对滤渣大多是采用填埋的方式进行处理。填埋处理虽然投资少,简单且处理量大,能较好的实现地表的无害化,但是填埋处理占地面积大,而且还会带来地下水资源的污染等问题,尤其是化工类的填埋物对环境的影响更为严重。因此如何节约资源和缓解环保压力,更好的将滤渣进行合理处置,也是困扰化工生产企业的难题之一。
页岩砖是利用页岩和煤矸石为原料进行高温烧制的砖块,有实心砖、多孔砖、空心砖等,其具有强度高、保温、隔热、隔音等特点,在以页岩砖作为主要建材的砖混建筑施工中,页岩砖最大的优势就是与传统的黏土砖施工方法完全一样,无须附加任何特殊施工设施、专用工具,是传统粘土实心砖的最佳替代品。其中多孔砖为孔洞率等于或大于25%,孔的尺寸小而数量多的砖,常用于承重部位,强度等级较高,并且页岩砖也属于环保砖,因此非常受市场青睐。但是,在页岩砖生产中存在着较大的污染问题,比如烧制过程中产生的二氧化硫、氮氧化物、烟尘等空气污染,因此也制约着企业的生产和发展。
在环保砖生产领域,如何更好的开发和利用其它固废原料,进一步改进和优化并获得新的环保砖产品,是本领域一直探索的问题之一。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新,提供一种催化剂滤渣在页岩砖中的应用及页岩多孔环保砖。
本发明的目的是提供一种催化剂滤渣在页岩砖中的应用,即在现有页岩砖原料配比的基础上增加不超过10%的催化剂滤渣原料,并在增加催化剂滤渣原料组分下同时降低页岩的掺杂比例。
本发明另一目的是提供一种页岩多孔环保砖,它由以下重量百分比的原料配比制成:粉煤灰/煤渣27%、页岩45%、建筑废渣15%、尾矿砂5%和催化剂滤渣8%。
该环保砖的制作工艺包括破碎、配料、砖坯成型、干燥焙烧工序,具体如下:
1、破碎:
采用破碎机将页岩、滤渣进行破碎成所需颗粒大小。
2、配料:
生料:破碎后的页岩、粉煤灰投入搅拌机中加水、粉煤灰进行搅拌,搅拌后的生料经皮带输送机送入生料陈化区中陈化3-5天,由密闭式皮带输送机送至页岩砖生产线的原料调配站。
熟料:经陈化后的物料掺入含水率75%滤渣后,再次进入第二台强力搅拌机进行二次搅拌配料。
3、砖坯成型:
搅拌均匀的原料,由真空挤砖机挤出成型,经自动切条机、自动切坯机切割成所需尺寸的砖坯,不合格砖坯返回搅拌工序,合格砖坯进行码坯、装车。
4、干燥焙烧
装载砖坯的窑车在隧道窑转运系统的动作下,分别经过烘干房、隧道窑的焙烧冷却等一系列工序,得到成品砖。
具体的,所述的催化剂滤渣为无氨氮污水滤渣和氨氮污水滤渣两种。
本发明的优点及有益效果:
本发明通过合理调整配比使页岩多孔环保砖具备掺烧污泥滤渣的能力,而且通过新加催化剂滤渣不仅解决了现有催化剂滤渣处理中存在问题,而且滤渣的加入减少了页岩砖生产中废气的排放,减小了空气污染,同时还获得了一种外观色泽更好,抗压更强的页岩砖新产品,拓展了市场,提高了企业的经济效益。
附图说明
图1是本发明生产工艺流程图。
图2是本发明用水平衡表。
图3是本发明氟化物平衡表。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文中所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的,不是旨在于限制本发明。
实施例:
1、配料:
本页岩多孔环保砖是在现有环保砖的基础上进行技改,内容为新增滤渣原材料(2种,无氨氮污水滤渣、氨氮污水滤渣),其他原材料品种不变,项目现有总规模不变,在增加滤渣的组分下同时降低页岩的掺杂比例,掺杂率不超过10%,本项目技改完成后主要原辅材料消耗情况详见表1。环保页岩砖烧制前粗胚重约2.2kg,规模为6000万块标砖,原料总消耗量为132000t(本例中采用的滤渣为中国石化股份有限公司催化剂长岭分公司产生的催化剂滤渣)。
表1:
上述实施例中新增的滤渣原材料,为无氨氮污水滤渣、氨氮污水滤渣两种,两种滤渣单一添加或混合添加均不影响效果,滤渣(主要成分为氧化硅、氧化铝,为一般工业固废),主要成份如下:
1.1、无氨氮污水滤渣(见下表2):
1.2、氨氮污水滤渣(见下表3):
2、制砖:
2.1、滤渣预处理
为使滤渣满足页岩砖掺烧要求,需要进行预处理,但不新增设施设备,依托现有设备,其技术参数如下。
滤渣用密闭运输车拉至厂区。首先经过地磅房(砖厂现有)对进厂滤渣进行计量,随后将滤渣卸料至滤渣池内(位于陈化库旁),滤渣接收池有效容积为600m3(20mx30mx1m),待添加物料时进入破碎机进行破碎,进入搅拌系统时添加一定量水,再由密闭式皮带输送机送至陈化车间。进入场区的滤渣形态分2中:①含水率高的,粉状滤渣直接进行搅拌;②块状滤渣破碎后再进行粉碎,在进入搅拌系统。
2.2、滤渣环保砖烧制工艺
本项目制砖工艺流程包括破碎、配料、砖坯成型、干燥焙烧4个工序:
(1)破碎
采用破碎机将页岩、滤渣进行破碎成所需颗粒大小。
根据业主单位提供的资料,滤渣形态分2中:①含水率高的,粉状滤渣直接进行搅拌,②块状滤渣破碎后再进行粉碎,在进入搅拌系统。滤渣破碎机粉碎都依托现有设备,产生的粉尘经现有布袋除尘器进行收集。
(2)配料
生料:破碎后的页岩、粉煤灰投入搅拌机中加水、粉煤灰进行搅拌,搅拌后的生料经皮带输送机送入生料陈化区中陈化3-5天,由密闭式皮带输送机送至页岩砖生产线的原料调配站。
②熟料:经陈化后的物料可掺入含水率75%滤渣后,再次进入第二台强力搅拌机进行二次搅拌配料。
(3)砖坯成型
搅拌均匀的原料,有真空挤砖机挤出成型,经自动切条机、自动切坯机切割成所需尺寸的砖坯,不合格砖坯返回搅拌工序,合格砖坯进行码坯、装车。
(4)干燥焙烧
装载砖坯的窑车在隧道窑转运系统的动作下,分别经过烘干房、隧道窑的焙烧冷却等一系列工序,得到成品砖。
2.3、物料平衡、水平衡、氟化物平衡:
表4:页岩制砖生产线物料平衡表(含滤渣)
组份 | 原辅材料 | 消耗量(t/a) | 产品及副产物 | 产生量(t/a) |
27% | 粉煤灰/煤渣 | 35640 | 页岩砖 | 132000 |
<u>45%</u> | <u>页岩</u> | <u>59400</u> | <u>水分</u> | <u>1336.98(蒸发)</u> |
<u>15%</u> | <u>建筑废渣</u> | <u>19800</u> | <u>烟尘</u> | <u>6.07</u> |
<u>5%</u> | <u>尾矿砂</u> | <u>6600</u> | <u>二氧化硫</u> | <u>17.28</u> |
<u>8%</u> | <u>滤渣(含水75%)</u> | <u>10560</u> | <u>氮氧化物</u> | <u>7.42</u> |
<u>水</u> | <u>1500</u> | <u>氟化物</u> | <u>0.53</u> | |
<u>合计</u> | <u>133500</u> | <u>133500</u> |
生产用水平衡表(t/d),见图2。
生产中氟化物平衡表,见图3。
3、生产污染情况(主要指废气污染):
技改后废气产排情况:本项目不新增员工,仅原材料添加部分滤渣代替页岩砖页岩的配比,故技改前后,不新增大气污染物。
技改完成后,本项目对照现有工程主要新增物料催化剂滤渣,根据催化剂成分检测结果,其主要成分为水分和SiO2、Al2O3,Na2O等碱性金属氧化物,其中水分在燃烧是蒸发,碱性金属氧化物、O2、SO2生成稳定的硫酸盐进入固相。此外由于该催化剂滤渣的浸出液为中性偏碱性,因此其中的Cl以金属化合物形式存在,燃烧过程中不会有HCl产生。查阅相关资料,Cl-需在1413℃,且在电解的条件下才能转化为Cl2,本项目窑炉温度在850℃,其温度相差较大,且条件并不满足,故项目技改完成,无Cl2产生。根据滤渣组份表可知,其中,Cl-%含量最高为1.88%(含水率75%),F-含量最高为1.928%(含水率75%),经计算,在耗量10560t滤渣的前提下,Cl-%最高产生量为4.752t/a,F-最高产生量为5.09t/a,均以无机物为NaF,NaCL形式存在与页岩砖内,不会分解产生其他废气。
项目使用原料页岩中含有少量氟化物,氟化物在高温烧结下易转化为气态的氟化物,主要以HF气态为主。页岩中含氟量为0.01%,砖的烧成温度通常是850℃左右,根据查找相关资料可知,氟化物溢出量取30%。本项目技改前页岩用量为63360t/a,则氟化物产生量为1.900t/a (0.263kg/h),氟化物产生浓度为3.86mg/m3。本项目技改后页岩用量为59400t/a,则氟化物产生量为1.782t/a(0.247kg/h),氟化物产生浓度为3.86mg/m3。则经计算,本项目技改前后氟化物的产生量减少0.118t/a。
本项目烧结时隧道窑焙烧废气采用现有的双碱湿法脱硫系统进行脱硫、脱氟,使用生石灰和烧碱做吸收剂。采用湿法喷淋,以石灰作脱硫、脱氟介质,效率如下:脱硫效率:低硫时80%~99%,脱氟效率:90%。本项目脱硫效率取80%,脱氟效率取70%。则经双碱湿法脱硫除尘系统处理后的SO2排放量17.80t/a(减少2.83t/a),氟化物(以F计)的排放量0.53t/a (减少1.37t/a)。氮氧化物排放量为9.942t/a。
滤渣为一般固废,掺烧过程中并不会产生其他废气。隧道窑系统的出口烟气一般要经过双碱法脱硫除尘塔等构成的多级处理系统,收集下来的物料返回到生产工艺中,气体在窑内低温区和出口位置一般温度为680℃左右,出窑后烟气经脱硫除尘塔由碱水喷淋处理,温度迅速将至200度以下,双碱法脱硫效率为70%以上,从而使排放到大气中的废气成分满足国家排放标准要求。
本项目建设前后均为年产6000万块页岩烧结砖,项目产品重量均为13200t/a,则原料运输、装卸、堆存过程的扬尘不发生改变。
项目技改完成后,并不新增员工,不新增废水,故技改完成后本项目废水主要来源于双碱法脱硫除尘废水、员工日常生活产生的生活污水和初期雨水。
本发明将滤渣用于页岩砖制造,通过初试烧结,发现掺杂10%以下滤渣的页岩砖成品的外观色泽更好,抗压更强,其他方面等均能满足GB/T13544-2011的要求。项目建成后,为中国石化股份有限公司催化剂长岭分公司产生的催化剂滤渣处置提供了无害化、减量化和资源化的手段,上述一般工业固体废物也能得到妥善处理,对中国石化股份有限公司催化剂长岭分公司的稳定运行和保持市容整洁以及居民健康起到了积极的作用,同时还能减少大气污染物的排放,又能带来经济效益。因此本项目因此本项目具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述,并非对本发明构思和范围进行限定,在不脱离本发明设计思想的前提下,本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进,均应落入本发明的保护范围,本发明请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。
Claims (3)
1.一种催化剂滤渣在页岩砖中的应用,其特征在于在现有页岩砖原料配比的基础上增加不超过10%的催化剂滤渣原料,并在增加催化剂滤渣原料组分下同时降低页岩的掺杂比例。
2.一种页岩多孔环保砖,其特征在于由以下重量百分比的原料配比制成:
粉煤灰/煤渣27%、页岩45%、建筑废渣15%、尾矿砂5%和催化剂滤渣8%;
该环保砖的制作工艺包括破碎、配料、砖坯成型、干燥焙烧工序,具体如下:
(1)破碎:
采用破碎机将页岩、滤渣进行破碎成所需颗粒大小;
(2)配料:
生料:破碎后的页岩、粉煤灰投入搅拌机中加水、粉煤灰进行搅拌,搅拌后的生料经皮带输送机送入生料陈化区中陈化3-5天,由密闭式皮带输送机送至页岩砖生产线的原料调配站;
熟料:经陈化后的物料掺入含水率75%滤渣后,再次进入第二台强力搅拌机进行二次搅拌配料;
(3)砖坯成型:
搅拌均匀的原料,由真空挤砖机挤出成型,经自动切条机、自动切坯机切割成所需尺寸的砖坯,不合格砖坯返回搅拌工序,合格砖坯进行码坯、装车;
(4)干燥焙烧
装载砖坯的窑车在隧道窑转运系统的动作下,分别经过烘干房、隧道窑的焙烧冷却等一系列工序,得到成品砖。
3.根据权利要求2所述的页岩多孔环保砖,其特征在于所述的催化剂滤渣为无氨氮污水滤渣和氨氮污水滤渣两种。
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