CN113122711B - 一种利用钢铁含油污泥制备固体有机/无机复合型粘结剂的方法及粘结剂和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用钢铁含油污泥制备固体有机/无机复合型粘结剂的方法及粘结剂和应用。该方法是将钢铁含油污泥与含有氧化钙和/或氢氧化钙活性成分的改性剂在水介质中混合反应后，固液分离，固体产物经过干燥，即得固体有机/无机复合型粘结剂，该复合型粘结剂具有较好的粘结性能，配加入转炉泥中用于圆盘造球或冷固结压团工艺，可有效提高球团强度。该方法不仅实现了钢铁含油污泥的无害化处理，也实现了钢铁含油污泥中有价组分的资源化利用。

Description

一种利用钢铁含油污泥制备固体有机/无机复合型粘结剂的 方法及粘结剂和应用

技术领域

本发明涉及一种钢铁含油污泥处理方法，具体涉及一种利用钢铁行业冷轧、热轧过程采用化学法处理轧钢含油废水所得含油污泥通过改性处理获得固体有机/无机复合型粘结剂的方法，还涉及固体有机/无机复合型粘结剂在圆盘造球工艺或冷固结压团工艺中的应用，属于固废处理资源化利用技术领域。

背景技术

钢铁含油污泥是由油、水、固三相组成的成分极其复杂的混合物，含有大量的矿物油、合成酯、各种添加剂以及固体杂质，具有很强的稳定性且含有恶臭气味。如果处置不当，其中的有害气体挥发到大气中会直接影响片区的空气质量，金属物质还会通过地表渗入地下，破坏土壤和植被结构，污染地下水源，甚至通过食物链进入人体，引发癌症等疾病。因此，钢铁含油污泥已被列入《国家危险废物名录(2021版)》，并成为钢铁生产企业环保治理的难题。

钢铁含油污泥含有大量的有价金属，对其有价组分进行回收，变废为宝、资源循环再利用具有重要意义。目前，国内外对油泥的处理方法主要包括堆存、焚烧、固化、热解、机械分离、溶剂萃取等，这些方法仍然存在土地占用量大、造成二次污染、成本高、无法规模化应用等问题，限制了含油污泥的资源化利用。由于钢铁含油污泥本身具有一定粘性和较高铁含量的特性，而钢铁冶炼过程中的圆盘造球和冷固结压团工艺中通常需要添加一定量粘结剂，因此，可以考虑将钢铁含油污泥用于圆盘造球或冷固结压团工艺充当粘结剂，这样不仅能够满足钢铁含油污泥巨大处理量的需求，也可以对其中的有价元素进行回收，实现资源化利用，同时圆盘造球或冷固结压团工艺目前已经是发展相当完备的生产工艺，都具有比较成熟的末端治理系统和装备，因此实现含油污泥资源化利用的同时，也不会对环境造成二次污染。但是由于钢铁含油污泥具有很强的疏水性，根本不满足圆盘造球或冷固结压团工艺对粘结剂的要求，从而导致钢铁含油污泥不可直接用于圆盘造球或冷固结压团工艺，需对其进行适当的改性处理。

发明内容

针对目前钢铁行业含油污泥产量大、无害化处理和资源化利用难度大的问题，本发明的目的在于提供一种利用钢铁含油污泥制备固体有机/无机复合型粘结剂的方法，该方法利用氧化钙和/或氢氧化钙等改性剂对钢铁含油污泥进行改性处理，使其表面亲水性大幅度提高，且可以形成粘结性较好的有机/无机复合型粘结剂，满足圆盘造球或冷固结压团工艺的应用要求，可有效提高圆盘造球或冷固结压团工艺得到的球团或团块性能。该方法不仅实现了钢铁含油污泥的无害化处理，也实现了钢铁含油污泥中有价组分的资源化利用。

本发明的第二个目的是在于提供一种固体有机/无机复合型粘结剂，该粘结剂具有良好的粘结性能，可用于圆盘造球或冷固结压团工艺，提高球团或团块性能，且成本低，方便贮存和运输。

本发明的第三个目的是在于提供一种固体有机/无机复合型粘结剂的应用，将其应用于圆盘造球或冷固结压团工艺，可有效提高圆盘造球或冷固结压团工艺得到的球团或团块性能。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种利用钢铁含油污泥制备固体有机/无机复合型粘结剂的方法，该方法是将钢铁含油污泥与改性剂在水介质中混合反应后，固液分离，固体产物经过干燥，即得；所述改性剂活性成分为氧化钙和/或氢氧化钙。

本发明技术方案关键是在于采用包含氧化钙和/或氢氧化钙活性成分的改性剂对钢铁含油污泥进行改性处理以提高其粘结能力。一方面，利用改性剂的活性成分与含油污泥表面包裹的油膜进行化学反应，从而破坏油膜结构，使含油污泥颗粒表面外露，可以暴露更多的亲水表面，从而改善其粘结性能，另一方面，在改性剂的活性成分的强碱性作用下，将钢铁含油污泥表面的油污中可水解有机物进行水解，从而产生新的亲水基团，以提高钢铁含油污泥颗粒表面的亲水性，也可以改善其粘结性能，第三方面，改性剂的活性成分氢氧化钙或氧化钙经过水化后本身具有一定的粘结性，与改性后的含油污泥形成有机无机复合粘结剂，改善综合粘结能力。

作为一个优选的方案，所述改性剂选自生石灰、消石灰、CaO粉末、Ca(OH)₂中至少一种。针对钢铁含油污泥颗粒表面包裹着一层成分复杂、疏水很强的油膜的特点。优选的改性剂可以与含油污泥表面的油膜通过化学反应而破坏油膜结构，使含油污泥颗粒本身的亲水表面暴露，同时可以产生新的亲水基团。

作为一个优选的方案，所述钢铁含油污泥为钢铁企业冷轧或热轧过程采用化学法处理轧钢含油废水所得产物。

作为一个优选的方案，所述改性剂中钙含量为钢铁含油污泥质量的4％～11％。改性剂添加量应足以保证和钢铁含油污泥改性反应后仍有部分剩余，其剩余量为1.4％～3.6％，过量的改性剂可与钢铁含油污泥改性反应产物形成有机/无机复合型粘结剂，以此共同为后续圆盘造球或冷固结压团工艺提供粘结作用。

作为一个优选的方案，所述改性剂的粒度满足小于0.074mm。改性剂的粒度小，可以提供足够的接触面积，保证改性反应充分进行，同时可减少改性剂用量。

作为一个优选的方案，所述反应的条件为：搅拌速率为50r/min～350r/min，温度为20℃～80℃，时间为0.5h～3h，固液质量比为1:1～1:4。在优选的反应条件下，适宜的温度可以保证改性反应的顺利进行，适宜的固液比及搅拌速度有利于提高反应效率，足够的反应时间以保证含油污泥可以被充分改性。

本发明涉及的固液分离可以采用离心分离或抽滤分离方式。

本发明涉及的干燥采用常压恒温干燥。

本发明还提供了一种固体有机/无机复合型粘结剂，其由所述方法得到。

本发明还提供了一种固体有机/无机复合型粘结剂的应用，其应用于氧化焙烧球团或金属化球团生产过程。

作为一个优选的方案，固体有机/无机复合型粘结剂应用于氧化焙烧球团生产的圆盘造球过程或金属化球团生产的冷固结压团过程。

本发明的固体有机/无机复合型粘结剂由改性钢铁含油污泥和过量改性剂组成，改性钢铁含油污泥主要为有机粘结剂，而改性剂主要为无机粘结剂，两者形成的复合粘结剂在圆盘造球或冷固结压团过程中起增强颗粒粘结的作用，同时在圆盘造球或冷固结压团后的氧化焙烧或金属化还原过程中，有机粘结剂中的有机成分被分解掉，余下的铁等金属可以提高氧化焙烧球团或金属化球团的铁品位，而无机粘结剂形成低熔点化合物会产生液相使颗粒致密，有利于提高氧化焙烧球团或金属化球团强度。

本发明提供了一种用于制备固体有机/无机复合型粘结剂的钢铁含油污泥处理方法。

优选的方案，所述有机/无机粘结剂应用于氧化焙烧球团生产工艺中的圆盘造球过程或金属化球团生产工艺中的冷固结压团过程。

与已有技术比较，本发明技术方案带来的有益技术效果如下：

1)本发明在钢铁含油污泥改性过程中使用了高效且低成本的改性剂，不但对钢铁含油污泥进行了有效的改性处理，可明显提高含油污泥粘结性能，而且有效降低了含油污泥的处理成本。

2)本发明采用改性处理-离心分离两步处理工艺实现对含油污泥的改性处理，与已有专利(CN201911153034.3)中的离心分离-催化氧化-离心分离三步处理工艺相比，工艺流程简单，操作方便，可有效提高生产效率。

3)本发明将钢铁含油污泥进行改性处理后，可得到用于圆盘造球或冷固结压团工艺的有机/无机复合型粘结剂。其中有机物为钢铁含油污泥改性反应生成，无机物为过量的改性剂剩余。该复合型粘结剂具有良好粘结性能，其中有机物及无机物均可在圆盘造球或冷固结压团过程中起增强颗粒粘结的作用，同时在圆盘造球或冷固结压团后的氧化焙烧或金属化还原过程中，有机物可以被分解掉以此提高氧化焙烧球团或金属化球团铁品位，无机物形成的低熔点化合物会产生液相使颗粒致密，有利于提高氧化焙烧球团或金属化球团强度。实现了固体废弃物资源化利用的同时，也生产了具有很高附加值的有机/无机复合型粘结剂。

4)本发明将钢铁含油污泥处理后，得到的粘结剂为固体粉末状，与已有专利(CN201911153034.3)中的浆状粘结剂相比，粘结效果更好，并且固体有机/无机复合型粘结剂更易贮存、运输，使用方便。

附图说明

图1为利用钢铁含油污泥制备固体有机/无机复合型粘结剂的工艺流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。

对比实施例1

钢铁含油污泥不经过改性处理，将其经离心分离后直接配加到转炉泥中，配加2％钢铁含油污泥，混匀后压制成直径10mm、高度10mm的圆柱体团块，检测团块的抗压强度为18.6N/个、落下强度为3.2次/(0.5m·个)。

对比实施例2

将含油污泥进行改性处理，添加粒度细磨至0.074mm以下的生石灰，提供的钙含量为含油污泥质量的1.4％，并加入一定量水作溶剂，控制固液质量比为1:2，在反应温度为60℃，搅拌速率为100r·min^-1的条件下进行改性反应，反应时间为2h。将改性处理后的含油污泥进行离心分离，分离后所得固体放入恒温干燥箱中干燥至恒重。将经细磨至1mm以下的干燥后含油污泥配加至转炉泥中，配加比例为2％，将物料混合均匀后压制成直径10mm、高度10mm的圆柱体团块，检测团块的抗压强度为23.5N/个、落下强度为4.0次/(0.5m·个)。

实施例1

将含油污泥进行改性处理，添加粒度细磨至0.074mm以下的消石灰，提供的钙含量为含油污泥质量的4％，并加入一定量水作溶剂，控制固液质量比为1:1，在反应温度为80℃，搅拌速率为100r·min^-1的条件下进行改性反应，反应时间为2h。将改性处理后的含油污泥进行离心分离，分离后所得固体放入恒温干燥箱中干燥至恒重。将经细磨至1mm以下的干燥后含油污泥配加至转炉泥中，配加比例为2％，将物料混合均匀后压制成直径10mm、高度10mm的圆柱体团块，检测团块的抗压强度为38.4N/个、落下强度为11.3次/(0.5m·个)。

实施例2

将含油污泥进行改性处理，添加粒度细磨至0.074mm以下的消石灰，提供的钙含量为含油污泥质量的7％，并加入一定量水作溶剂，控制固液质量比为1:3，在反应温度为40℃，搅拌速率为200r·min^-1的条件下进行改性反应，反应时间为2.5h。将改性处理后的含油污泥进行离心分离，分离后所得固体放入恒温干燥箱中干燥至恒重。将经细磨至1mm以下的干燥后含油污泥配加至转炉泥中，配加比例为4％，将物料混合均匀后压制成直径10mm、高度10mm的圆柱体团块，检测团块的抗压强度为53.3N/个、落下强度为14.2次/(0.5m·个)。

实施例3

将含油污泥进行改性处理，添加粒度细磨至0.074mm以下的生石灰，提供的钙含量为含油污泥质量的9％，并加入一定量水作溶剂，控制固液质量比为1:2，在反应温度为20℃，搅拌速率为200r·min^-1的条件下进行改性反应，反应时间为3h。将改性处理后的含油污泥进行离心分离，分离后所得固体放入恒温干燥箱中干燥至恒重。将经细磨至1mm以下的干燥后含油污泥配加至转炉泥中，配加比例为4％，将物料混合均匀后压制成直径10mm、高度10mm的圆柱体团块，检测团块的抗压强度为47.8N/个、落下强度为12.1次/(0.5m·个)。

实施例4

将含油污泥进行改性处理，添加粒度细磨至0.074mm以下的生石灰，提供的钙含量为含油污泥质量的11％，并加入一定量水作溶剂，控制固液质量比为1:4，在反应温度为60℃，搅拌速率为300r·min^-1的条件下进行改性反应，反应时间为1.5h。将改性处理后的含油污泥进行离心分离，分离后所得固体放入恒温干燥箱中干燥至恒重。将经细磨至1mm以下的干燥后含油污泥配加至转炉泥中，配加比例为6％，将物料混合均匀后压制成直径10mm、高度10mm的圆柱体团块，检测团块的抗压强度为50.4N/个、落下强度为14.5次/(0.5m·个)。

表1钢铁含油污泥改性处理工艺条件

表2钢铁油泥改性处理对团块质量的影响

Claims (6)

1.一种利用钢铁含油污泥制备固体有机/无机复合型粘结剂的方法，其特征在于：将钢铁含油污泥与改性剂在水介质中混合反应后，固液分离，固体产物经过干燥，即得；所述改性剂的活性成分为氧化钙和/或氢氧化钙；所述改性剂中钙含量为钢铁含油污泥质量的4%~11%；所述反应的条件为：搅拌速率为50r/min~ 350r/min，温度为20℃~80℃，时间为0.5h~3h，固液质量比为1:1~1:4；所述钢铁含油污泥为钢铁企业冷轧或热轧过程采用化学法处理轧钢含油废水所得产物。

2.根据权利要求1所述的一种利用钢铁含油污泥制备固体有机/无机复合型粘结剂的方法，其特征在于：所述改性剂选自生石灰、消石灰、CaO粉末、Ca(OH)₂中至少一种。

3.根据权利要求2所述的一种利用钢铁含油污泥制备固体有机/无机复合型粘结剂的方法，其特征在于：所述改性剂的粒度满足小于0.074 mm。

4.一种固体有机/无机复合型粘结剂，其特征在于：由权利要求1~3任一项所述方法得到。

5.权利要求4所述的一种固体有机/无机复合型粘结剂的应用，其特征在于：应用于氧化焙烧球团或金属化球团生产过程。

6.根据权利要求5所述的一种固体有机/无机复合型粘结剂的应用，其特征在于：应用于氧化焙烧球团生产的圆盘造球过程或金属化球团生产的冷固结压团过程。

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