CN112573900A - 一种铸造除尘灰和污泥的再利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铸造除尘灰和污泥的再利用方法,包括将铸造除尘灰与水玻璃无机旧砂湿法再生污泥混合均匀后进行造粒得到陶粒生坯,然后焙烧陶粒生坯得到陶粒的步骤。该方法充分利用无机旧砂再生废弃物的化学成分特性,不需要添加其他辅剂,不仅节省了成本,也简化了陶粒制备工艺。在本发明优选的方案中,焙烧陶粒过程采用阶梯式升温方式,可避免因温度急剧变化导致陶粒膨胀开裂。
Description
技术领域
本发明涉及无机废弃物再生技术领域,具体涉及一种铸造除尘灰和污泥的再利用方法。
背景技术
对含有无机粘结剂的旧砂采用湿法再生过程中会产生大量的除尘灰和污泥,其主要成分是硅酸盐、硅铝盐等。因产出量大,这些除尘灰和污泥如果得不到有效处理会造成堆积,占用大量的空间。同时堆放这些物质会造成环境污染。污泥和除尘灰中含有大量有用成分得不到有效的利用,从而造成资源的浪费。当前对于无机旧砂的的利用主要集中在无机砂再生和提高无机砂在高温下的性能方面,没有关于无机粘结剂砂再生产生的污泥和除尘灰利用的有效报道。
专利CN101585672B公开了一种生物污泥和淤泥混合型陶粒,利用生物污泥与河道淤泥在加入添加剂的条件下制备陶粒。虽然该技术利用生活和自然废弃物作为陶粒原料,但是其中还需要加入粉煤灰等添加剂,不能完全做到在不添加辅剂的情况下达到制备可用型产品的目的。
鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铸造除尘灰和污泥的再利用方法,该方法在利用污泥制备陶粒的过程中不添加辅剂,且工序简单,能实现完全的废物利用。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
本发明涉及一种铸造除尘灰和污泥的再利用方法,包括以下步骤:
(1)将铸造除尘灰与水玻璃无机旧砂湿法再生污泥混合均匀后进行造粒,得到陶粒生坯;
(2)对所述陶粒生坯进行焙烧,得到陶粒。
优选地,步骤(1)中,以重量份数计,所述铸造除尘灰为50-80份,水玻璃无机旧砂湿法再生污泥为10-40份。
优选地,步骤(1)中,以重量份数计,所述铸造除尘灰为60-80份,水玻璃无机旧砂湿法再生污泥为20-40份。
优选地,步骤(1)中,所述水玻璃无机旧砂湿法再生污泥的固含量为3-6%。
优选地,步骤(1)中,造粒过程中不加入添加剂。
优选地,步骤(1)中,所述陶粒生坯的粒径为1-30mm。
优选地,步骤(2)中,所述焙烧温度为200-800℃,时间为15-50分钟。
优选地,步骤(2)中,所述焙烧采用阶梯式温度,依次在200-300℃焙烧10-20分钟,500-600℃焙烧5-10分钟,700-800℃焙烧1-10分钟。
优选地,步骤(2)中,焙烧完成后对所述陶粒缓慢降温至50-80℃后风冷至室温。
优选地,所述陶粒的压碎指标分级≤12%,表观密度分级≥2450kg/m3,筒压强度≥6.0MPa。
本发明的有益效果:
本发明提供了一种铸造除尘灰和污泥的再利用方法,包括将铸造除尘灰与水玻璃无机旧砂湿法再生污泥混合均匀后进行造粒得到陶粒生坯,然后焙烧陶粒生坯得到陶粒的步骤。该方法充分利用无机旧砂再生废弃物的化学成分特性,不需要添加其他辅剂,不仅节省了成本,也简化了陶粒制备工艺。
在本发明优选的方案中,焙烧陶粒过程采用阶梯式升温方式,可避免因温度急剧变化导致陶粒膨胀开裂。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例涉及一种铸造除尘灰和污泥的再利用方法,包括以下步骤:
(1)将铸造除尘灰与水玻璃无机旧砂湿法再生污泥混合均匀后进行造粒,得到陶粒生坯;
(2)对陶粒生坯进行焙烧,得到陶粒。
在本发明的一个实施例中,步骤(1)中以重量份数计,铸造除尘灰为60-80份,水玻璃无机旧砂湿法再生污泥为20-40份。
其中,铸造除尘灰是铸件生产过程中产生的粉状固体废弃物,通过对无机旧砂粉碎后经100-200目筛网筛分,将灰分和砂粒分离得到,本发明将产生的灰分作为制备陶粒的原料。水玻璃无机旧砂湿法再生污泥是将水玻璃无机旧砂与水按照一定的比例混合后在洗砂机内搅拌,砂粒表面的无机粘结剂脱落后溶于水中,将水砂分离后,砂粒烘干作为再生砂使用,向污水中加入聚合氯化铝等絮凝剂进行沉淀,得到的上清液作为循环水继续再生使用,将沉淀物从再生体系中分离出来得到污泥。
在现有技术中,利用铸造除尘灰制备陶粒时还需要加入硅酸盐水泥、胶粉、聚乙烯醇、减水剂等物质。而本发明无需加入上述添加剂,原因是上述铸造除尘灰与水玻璃无机旧砂湿法再生污泥的化学成分相近,包括有机树脂、二氧化硅、硅酸盐、氧化铝和碱性氧化物等。将其造粒制成陶粒生坯在600-800℃焙烧时,除尘灰中的粒径很小的有机物被灼烧分解,在陶粒内部形成微小的孔洞。这些孔洞在整个陶粒内部呈蜂窝状弥散分布,可极大提高陶粒的性能,例如质轻强度高,透气保暖,蓄水吸水等。因此本发明无需加入有机树脂。
另外本发明原料中的硅酸盐来源于无机水玻璃粘结剂,这种粘结剂在一定的模数条件下呈现胶体形态,表现为具有粘性,因此在造粒过程中很容易成型。但在高温焙烧后粘结剂失水固化,会失去塑形使得陶粒开裂。而二氧化硅粉末作为耐热骨料,可以增强流动性,有效增加陶粒的紧实度,避免高温开裂。氧化铝是优良的耐高温材料,可以有效的增强陶粒的耐高温性能,避免烧损。上述水玻璃无机粘结剂在一定模数下是胶体状态,本省自带粘性,完全可以替代硅酸盐水泥、胶粉等物质在制备陶粒中的作用。而二氧化硅粉剂的存在可增强陶粒的流变性和塑性,起到减水剂的作用。因此本发明原料除尘灰和污泥中含有的水玻璃、二氧化硅、有机树脂等能够完全实现硅酸盐水泥、胶粉、聚乙烯醇、减水剂等物质的功能,无需继续加入添加剂即可保证陶粒的紧实度、耐高温性能和压碎强度。
除尘灰与污泥的加入比例既要满足制备陶粒的粘度,又要保证两者混配后的化学成分均衡,因此湿法再生水玻璃无机旧砂污泥的固含量应控制在3-6%。即污泥中固体物的质量百分含量为3-6%,其余为水。将60-80份铸造除尘灰和20-40份水玻璃无机旧砂湿法再生污泥混合后,污泥中的水与除尘灰中的硅酸盐反应生成胶体。另外污泥中也存在硅酸盐,由于污泥的含水率较高,胶体是半溶于水的状态。当污泥与除尘灰按照比例混合后,两者中的硅酸盐与水分达到具有粘性的浓度,因此得到的浆料具有合适的粘度,可直接进行造粒。
在本发明的一个实施例中,陶粒生坯的粒径为1-30mm。可按照不同需求制作不同粒径的陶粒,作为建筑陶粒、种植陶粒、隔音陶粒、铺垫道路的石子等。
陶粒生坯制备完成后,如果在1小时内焙烧不需要养护。如果在制备完成后超过1小时焙烧,则需要在湿度大于80%的养护室内养护,接下来进行焙烧。
在本发明的一个实施例中,步骤(2)中,对陶粒生坯进行焙烧的温度为200-800℃,时间为15-50分钟。
进一步地,焙烧采用阶梯式温度,以避免温度的急剧变化造成陶粒膨胀开裂。阶梯式升温包括依次在200-300℃焙烧10-20分钟,500-600℃焙烧5-10分钟,700-800℃焙烧1-10分钟。其中200-300℃焙烧的主要作用是对陶粒生坯进行预热,陶粒中来源于再生污泥的部分聚合物发生分解,如作为絮凝剂的聚合氯化铝分解为以氧化铝为代表的碱性氧化物。这些氧化物可以均匀的分布在陶粒内部,增强陶粒的稳定性,同时此过程中有分解出来的气体,有助于陶粒内部形成微孔。500-600℃焙烧的主要作用是增强陶粒稳定性,而且焙烧过程中进一步放出气体形成陶粒微孔。700-800℃焙烧的主要作用是使硅酸盐晶体化,增强陶粒的强度与光洁度。
在本发明的一个实施例中,由于急剧降温会导致陶粒脆化,因此焙烧完成后对陶粒缓慢降温,将出炉温度控制在50-80℃,然后使用风冷装置使陶粒温度降至室温。通过控制出炉温度和采用风冷,可提高陶粒15-30%的强度。
对上述方法制备得到的陶粒进行性能测试,陶粒的压碎指标分级≤12%,表观密度分级≥2450kg/m3,筒压强度≥6.0MPa。
相对传统的实心陶粒,本发明陶粒特性是:密度更低、强度更好,能够用于承重建筑行业。
相对传统的空心多孔陶粒,本发明陶粒特性是:不降低透气性,而且强度明显提高,经过高温处理,用于种植业对水质无污染。
相对于传统的除尘灰陶粒,本发明的陶粒特性是:耐高温,免烧结,而且表面光洁度高,可用于铸造行业。
实施例1
一种铸造除尘灰和污泥的再利用方法,包括以下步骤:
(1)对铸造除尘灰进行100目筛网筛分,将除尘灰中的灰分和砂粒分离,得到的灰分作为制备陶粒的原料;
对水玻璃无机旧砂进行湿法再生,将再生污泥作为制备陶粒的原料;
(2)取上述铸造除尘灰70份,水玻璃无机旧砂湿法再生污泥30份(固含量为5%),螺旋搅拌1min,使除尘灰和污泥混合均匀后置于滚筒造粒机内造粒,得到粒径为10-20mm的陶粒生坯;
(3)在焙烧炉内对陶粒生坯进行焙烧,依次在250℃焙烧15分钟,550℃焙烧7分钟,750℃焙烧5分钟,得到陶粒。焙烧完成后对陶粒缓慢降温至50-80℃后,将陶粒置入风冷机中冷却到室温。
改变实施例2~12中的反应条件,具体设置见表1。
表1
*除表1中记载参数以外,每一实施例的其它参数同实施例1。
对上述实施例和对比例得到的陶粒根据GB/T14685-2011和JGJ52-2006标准进行性能测试,结果见表2。
表2
从表2可知,实施例1~3得到的陶粒具有较好的性能,表现为表观密度和堆积密度较大,抗压强度高。实施例4和5中由于除尘灰或污泥的加入量较少,导致表观密度和堆积密度相对较低,压碎指标升高。实施例6的污泥固含量较低,导致表观密度降低。实施例7由于污泥固含量较高,陶粒的压碎指标和筒压强度相对较低。实施例8和9采用两段焙烧,导致陶粒的压碎指标增高,筒压强度降低。实施例10虽然采用三段焙烧,但焙烧时间相同,导致前期有机物没有充分燃烧分解,陶粒内的微孔形成不好,且高温焙烧时间较长,陶粒的筒压强度较低。实施例11和12没有采取风冷降温,陶粒的筒压强度较低。相对于实施例1-3,实施例4-12的陶粒性能较差。
对比例1和2的表观密度、堆积密度与实施例相比相差较大,且压碎指标升高明显,筒压强度下降较大。说明本发明提供的陶粒完全能替代传统的实心陶粒和空心多孔陶粒。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种铸造除尘灰和污泥的再利用方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将铸造除尘灰与水玻璃无机旧砂湿法再生污泥混合均匀后进行造粒,得到陶粒生坯;
(2)对所述陶粒生坯进行焙烧,得到陶粒。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,以重量份数计,所述铸造除尘灰为50-80份,水玻璃无机旧砂湿法再生污泥为10-40份。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,以重量份数计,所述铸造除尘灰为60-80份,水玻璃无机旧砂湿法再生污泥为20-40份。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述水玻璃无机旧砂湿法再生污泥的固含量为3-6%。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,造粒过程中不加入添加剂。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述陶粒生坯的粒径为1-30mm。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述焙烧温度为200-800℃,时间为15-50分钟。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述焙烧采用阶梯式温度,依次在200-300℃焙烧10-20分钟,500-600℃焙烧5-10分钟,700-800℃焙烧1-10分钟。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,焙烧完成后对所述陶粒缓慢降温至50-80℃后风冷至室温。
10.根据权利要求1至9任一项所述的方法,其特征在于,所述陶粒的压碎指标分级≤12%,表观密度分级≥2450kg/m3,筒压强度≥6.0MPa。
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