CN114394845B - 一种高铬渣量烧结配方及协同发泡陶瓷生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种高铬渣量烧结配方及协同发泡陶瓷生产工艺，其配方的原料组成按体积计为：铬渣25‑65份、高岭土0‑20份、尾矿渣20‑55份、长石5‑30份、发泡剂0.1‑0.5份、还原剂1‑15份、抑制剂1‑5份；还原剂为活泼单质和低价化合物中的一种或多种，利用该配方生产发泡陶瓷的步骤为：1、原料预处理、2、配料球磨；3、将球磨所得浆料经干燥处理制粒；4、布料装窑；5、经1100度—1200度高温煅烧、待自然冷却后即得发泡陶瓷产品。本发明中的方法采用湿法处理与陶瓷化制备相结合的处理技术，有效解决铬渣的安全处置问题，实现铬渣无害化、资源化处理，具有显著的经济效益，环境效益和社会效益。

Description

一种高铬渣量烧结配方及协同发泡陶瓷生产工艺

技术领域

本发明涉及工业废渣处理利用技术领域，具体涉及一种高铬渣量烧结配方及协同发泡陶瓷生产工艺。

背景技术

铬渣是生产金属铬和铬盐过程中产生的工业废渣，是一种含有“六价铬”等重金属的危险废物。由于铬渣露天堆放，受雨雪淋浸，所含的六价铬易被溶出渗入土地或进入地下水、河流、湖泊中，会对土壤和水源造成严重污染，因此，需要对铬渣进行无毒化处理。国内外对铬渣的控制和治理研究颇多，其中如何在将铬渣无害化的同时，对其进行资源化利用，是研究最多的方向之一。

目前，利用铬渣来生产发泡陶瓷等产品的现有技术己有不少，例如专利CN105399331B中公开了一种用于铬渣中铬双重固定解毒的玻璃陶瓷化方法，但该方法的配方中铬渣含量仅为2-10%，对于铬渣的消耗能力较弱；专利CN102515825B提供了一种利用铬渣来生产轻质泡沫陶瓷的方法，其配方中铬渣的占比为30%-40%，对铬渣的消耗能力一般，且其反应过程中所需的最高温度达1695℃，能耗较高；专利CN103011890A公开了一种微波热处理铬渣制备轻质墙体材料的方法，其铬渣用量在55-65%，对于铬渣的消耗能力较强，但其烧结时需要大型工业微波炉，设备成本较大，无法应用于大规模生产。

综上所述，现有的铬渣处理技术中存在铬渣消耗能力不够强，能耗较高，成本较大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温烧结铬渣无毒化配方及协同发泡陶瓷生产的工艺,根据该配方及工艺，不仅可以实现铬渣的无害化处理，还可以利用其制备出高强度的发泡陶瓷产品，且成本低。

本发明的技术方案是：利用铬渣在特定化学试剂的作用下可被还原的原理，将铬渣、高岭土、尾矿渣、长石、发泡剂、还原剂按一定比例混合均化后制粒，放入窑内进行高温烧制，六价铬在高温下充分反应还原成三价铬并被固化。

干法解毒还原六价铬的原理如下：

本发明提供一种高铬渣量烧结配方，配方中的组份包括铬渣、高岭土、尾矿渣、长石、发泡剂、还原剂和抑制剂，按体积计，各组份的含量配比为：铬渣20-65份、高岭土0-20份、尾矿渣20-55份、长石5-30份、发泡剂0.1-0.5份、还原剂1-15份、抑制剂1-5份。

进一步的，发泡剂为C、FeS、CaMg(CO3)2、CaCO3、SiC中的一种或多种。

进一步的，还原剂为活泼单质和低价化合物中的一种或多种。

进一步的，尾矿渣为采选矿过程中产生的废余物中的至少一种，以及非矿类物料但化学组成满足SiO2含量在50%以上、Al2O3含量在10%-30%之间。

进一步的，抑制剂为负催化剂、阻聚剂、泡沫抑制剂、缓冲剂中的一种或多种。

本发明的配方与现有配方的不同之处在于，本发明提供的生产发泡陶瓷的配方中铬渣的用量较大，可以在实现快速大规模处理铬渣的同时生产出高质量的发泡陶瓷，而现有技术的相关配方中，铬渣占比较少，且若直接提高这些配方中铬渣的含量，则其配方不足以生产出高质量的发泡陶瓷产品。

本发明还提供一种利用铬渣协同发泡陶瓷生产的工艺，原料采用前述的配方，其工艺流程为：

第一步：原料预处理，将所需原料进行预破碎后制粉；保证其制粉粒径大于100目；

第二步：球磨、配料，按所述配方的配比进行配料、混合，将混料送入球磨机中进行湿法球磨；

进一步的，球磨机中添加水的比例为：混料:水=1:0.5-0.7。

进一步的，球磨时间为7-9h，浆料细度≤200目。

第三步：制粒，将球磨后所得的浆料通过喷雾干燥后得到配方粉料；

进一步的，喷雾制粉所得粉料粒径分布控制为：40-60目（10%-25%），60-80目（40%-65%），80-100目（20%-35%），100目以上（2%）。

进一步的，粉料含水率控制在6%-10%。

第四步：布料，将上一步所得粉料装入容器中放到窑车上或者直接放到窑车上的模具内；

第五步：烧制，将窑车放入烧成窑中进行烧制，得到发泡陶瓷半成品；采用弥散式厌氧高温烧成方式。

进一步的，具体的烧成温度变化过程为：首先，烧成窑中的温度从室温升至950℃，升温速率为100～200℃/h；从950℃升至烧成温度（1000℃～1200℃），升温速率为300～450℃/h；然后，在烧成温度保温1～2h之后；从烧成温度降温至600℃，降温速率为500～800℃/h；最后，从600℃降至室温，降温速率为300～500℃/h，得到发泡陶瓷板半成品。

第六步：成品，对发泡陶瓷板半成品进行拣选、切边，最终制得成品。

本发明相对于现有技术的优势体现在：

（1）本发明中铬渣的处理量大，能快速消耗铬渣，并且能够生产出性能优异的发泡陶瓷产品。现有技术中的铬渣处理方法无法同时保证这两个效果，其配方中铬渣的含量与产品性能悉悉相关，含量过高会使得产品出现无法成型，强度不够等现象，而含量太低则又无法满足快速、大规模实现铬渣解毒的目的。

（2）本发明根据铬渣自身组分来进行配料，充分利用铬渣内部组分的理化性质。铬渣原料中本就含有相当一部分金属氧化物，在热处理过程中具有生成玻璃、易熔融的特点，利用这些氧化物和本发明配料中的助剂发生特定的化学反应，六价铬将被还原为三价铬并形成稳定的化合物，后被固化在玻璃结构中。

（3）本发明的原料配方中铬渣为主料，其它辅料的含量较低，工艺中主要利用的是铬渣中本身具有的金属氧化物以及特定助剂之间的作用，因此其它的辅料可进行很大幅度地替换，消纳更多本地的固、危废，既稳定了原料来源，降低成本，又贯彻了绿色环保的概念。

（4）本发明可以使用弥散式厌氧高温烧成方式，在高温低氧的条件下有效去除了二恶英，节能的同时大幅度降低了烟气中的CO2、NOx等有害物质排放。

（5）原料配方中加入碳，利用碳在煅烧过程中本身及产物的强氧化性，将毒性较大的六价铬还原成稳定无毒的三价铬，实现铬渣的无害化和资源化的目的。

具体实施方式

将结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，本实施例中未具体说明的方法或工艺，均为现有技术。

实施例1

本实施例中利用铬渣来生产发泡陶瓷的工艺流程如下：

第一步、将所有原料按体积取料，铬渣25份、高岭土10份、萤石尾矿55份、长石5份、碳0.1份，锰渣3份、石灰1.9份，将配好的各种原料混合均匀；

第二步：将混合好的原料送入球磨机中进行湿法球磨；球磨机中添加的水的比例为：原料:水=1:0.5，球磨时间为7小时，浆料细度≤200目；

第三步：将球磨后所得的浆料按照粒径分布为40目-60目（10%-20%），60-80目（30%-55%），80-100目（10%-30%），100目以上（2%）；含水率为6%的参数进行喷雾制粉。

第四步：布料，将上一步所得粉料装入窑车上；

第五步：将装好粉料的窑车放入烧成窑中进行煅烧，具体的烧成温度变化过程为：首先，烧成窑中的温度从室温升至950℃，升温速率为100～200℃/h；从950℃升至烧成温度（1000℃～1200℃），升温速率为300～450℃/h；然后，在烧成温度保温1～2h之后；从烧成温度降温至600℃，降温速率为500～800℃/h；最后，从600℃降至室温，降温速率为300～500℃/h，得到发泡陶瓷板半成品。

第六步：将得到的发泡陶瓷板半成品进行拣选、切割加工，最后得到发泡陶瓷板成品。

将实施例的最终产品做检测，其中吸水率的测试参见GB/T3810.3（真空法），防火等级的测试参见GB/T8624，抗压强度、体积密度的测试参见GB/T5486，导热系数参见GB/T10295，测试结果如下表1所示：

由检测结果可以看出，本发明的发泡陶瓷气孔均匀、气泡形状一致；且导热系数、抗压强度等理化性能良好。

实施例2

本实施例中利用铬渣来生产发泡陶瓷的工艺流程如下：

第一步、将原料按体积取料，铬渣35份、高岭土20份、萤石尾矿30份、长石10份、SIC0.2份、硫酸亚铁2.8份、水玻璃2份，将配好的各种原料混合均匀；

第二步：将混合好的原料送入球磨机中进行湿法球磨；球磨机中添加的水的比例为：原料:水=1:0.5，球磨时间为7小时，浆料细度≤200目；

第三步：将球磨后所得的浆料按照粒径分布为40目-60目（10%-20%），60-80目（30%-55%），80-100目（10%-30%），100目以上（2%）；含水率为6%的参数进行喷雾制粉。

第四步：布料，将上一步所得粉料装入窑车上；

第五步：将装好粉料的窑车放入烧成窑中进行煅烧，具体的烧成温度变化过程为：首先，烧成窑中的温度从室温升至950℃，升温速率为100～200℃/h；从950℃升至烧成温度（1000℃～1200℃），升温速率为300～450℃/h；然后，在烧成温度保温1～2h之后；从烧成温度降温至600℃，降温速率为500～800℃/h；最后，从600℃降至室温，降温速率为300～500℃/h，得到发泡陶瓷板半成品。

第六步：将得到的发泡陶瓷板半成品进行拣选、切割加工，最后得到发泡陶瓷板成品。

将实施例的最终产品做检测，其中吸水率的测试参见GB/T3810.3（真空法），防火等级的测试参见GB/T8624，抗压强度、体积密度的测试参见GB/T5486，导热系数参见GB/T10295，测试结果如下表2所示：

由检测结果可以看出，本实施例中的发泡陶瓷气孔均匀、气泡形状一致；且导热系数、抗压强度等理化性能良好。

实施例3

本实施例中利用铬渣来生产发泡陶瓷的工艺流程如下：

第一步：将所有原料按体积取料，铬渣40份、石英尾砂20份、长石30份、CaCO3 0.5份、锰渣6.5份、水玻璃3份，将配好的各种原料混合均匀；

第二步：将混合好的原料送入球磨机中进行湿法球磨；球磨机中添加的水的比例为：原料:水=1:0.5，球磨时间为7小时，浆料细度≤200目；

第三步：将球磨后所得的浆料按照粒径分布为40目-60目（10%-20%），60-80目（30%-55%），80-100目（10%-30%），100目以上（2%）；含水率为6%的参数进行喷雾制粉。

第四步：布料，将上一步所得粉料装入窑车上；

第五步：将装好粉料的窑车放入烧成窑中进行煅烧，具体的烧成温度变化过程为：首先，烧成窑中的温度从室温升至950℃，升温速率为100～200℃/h；从950℃升至烧成温度（1000℃～1200℃），升温速率为300～450℃/h；然后，在烧成温度保温1～2h之后；从烧成温度降温至600℃，降温速率为500～800℃/h；最后，从600℃降至室温，降温速率为300～500℃/h，得到发泡陶瓷板半成品。

第六步：将得到的发泡陶瓷板半成品进行拣选、切割加工，最后得到发泡陶瓷板成品。

将实施例的最终产品做检测，其中吸水率的测试参见GB/T3810.3（真空法），防火等级的测试参见GB/T8624，抗压强度、体积密度的测试参见GB/T5486，导热系数参见GB/T10295，测试结果如下表3所示：

由检测结果可以看出，本实施例中的发泡陶瓷气孔均匀、气泡形状一致；且导热系数、抗压强度等理化性能良好。

实施例4

本实施例中利用铬渣来生产发泡陶瓷的工艺流程如下：

第一步：将所有原料按体积计取料，铬渣60份、石英尾砂15份、长石5份、FeS 0.5份、硫酸亚铁14.5份、石灰5份，将配好的各种原料混合均匀；

第二步：将混合好的原料送入球磨机中进行湿法球磨；球磨机中添加的水的比例为：原料:水=1:0.5，球磨时间为7小时，浆料细度≤200目；

第三步：将球磨后所得的浆料按照粒径分布为40目-60目（10%-20%），60-80目（30%-55%），80-100目（10%-30%），100目以上（2%）；含水率为6%的参数进行喷雾制粉。

第四步：布料，将上一步所得粉料装入窑车上；

第五步：将装好粉料的窑车放入烧成窑中进行煅烧，具体的烧成温度变化过程为：首先，烧成窑中的温度从室温升至950℃，升温速率为100～200℃/h；从950℃升至烧成温度（1000℃～1200℃），升温速率为300～450℃/h；然后，在烧成温度保温1～2h之后；从烧成温度降温至600℃，降温速率为500～800℃/h；最后，从600℃降至室温，降温速率为300～500℃/h，得到发泡陶瓷板半成品。

第六步：将得到的发泡陶瓷板半成品进行拣选、切割加工，最后得到发泡陶瓷板成品。

将实施例的最终产品做检测，其中吸水率的测试参见GB/T3810.3（真空法），防火等级的测试参见GB/T8624，抗压强度、体积密度的测试参见GB/T5486，导热系数参见GB/T10295，测试结果如下表4所示：

由检测结果可以看出，本实施例中的发泡陶瓷气孔均匀、气泡形状一致；且导热系数、抗压强度等理化性能良好。

以上仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有前述各种技术特征的组合和变型，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的改进、变型、等同替换，或者将本发明的结构或方法用于其它领域以取得同样的效果，都属于本发明包括的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用铬渣来生产发泡陶瓷的工艺方法，其特征在于：

第一步：将所有原料按体积计取料，铬渣60份、石英尾砂15份、长石5份、FeS 0.5份、硫酸亚铁14.5份、石灰5份，将配好的各种原料混合均匀；

第二步：将混合好的原料送入球磨机中进行湿法球磨；球磨机中添加的水的比例为：原料:水＝1:0.5，球磨时间为7小时，浆料细度≤200目；

第三步：将球磨后所得的浆料按照粒径分布为：40-60目为10％-20％，60-80目为30％-55％，80-100目为10％-30％，100目以上2％；含水率为6％的参数进行喷雾制粉；

第四步：布料，将上一步所得粉料装入窑车上；

第五步：将装好粉料的窑车放入烧成窑中进行煅烧，具体的烧成温度变化过程为：首先，烧成窑中的温度从室温升至950℃，升温速率为100～200℃/h；从950℃升至烧成温度1000℃～1200℃，升温速率为300～450℃/h；然后，在烧成温度保温1～2h之后；从烧成温度降温至600℃，降温速率为500～800℃/h；最后，从600℃降至室温，降温速率为300～500℃/h，得到发泡陶瓷板半成品；

第六步：将得到的发泡陶瓷板半成品进行拣选、切割加工，最后得到发泡陶瓷板成品。