CN114751766A - 利用固体废弃物烧制的轻质陶粒及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用固体废弃物烧制的轻质陶粒及其方法。利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，包括以下步骤：S1、备料：选取黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料以及污染土备用；S2、配制成核：将S1中的原料加水混合，制备含球核的混合料；S3、成球筛分：调整、配制水量进行成球，选取湿生料球；S4、干燥脱水：对湿生料球进行干燥脱水，获取干生料球；S5、烧制：将干生料球转移至焙烧炉中，经预热、焙烧、冷却，制得轻质陶粒。本发明的一种利用固体废弃物烧制的轻质陶粒及其方法，以黄金尾矿为主要原料，配以垃圾焚烧飞灰作为助熔剂和粘结剂，再加入污染土作为塑性料，经造粒、干燥、预热、焙烧等过程，使得利用固体废弃物烧制的轻质陶粒具有优异的性能，利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法具有制备效率高、能耗低、成本低的优点，实现了黄金尾矿、垃圾焚烧飞灰和污染土的全资源化利用，具有很好的经济效益、环保效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用固体废弃物烧制的轻质陶粒及其方法，属于固体废弃物资源化利用技术领域。
背景技术
轻质陶粒是一种在回转窑中经过高温发泡生产的轻质骨料，具有类似球体表观，表面光滑而坚硬，内部呈多孔状。同时，轻质陶粒具有质轻保温隔热隔音、抗冻抗震耐腐蚀，密度小、孔隙率高、吸附能力强、化学性能稳定，吸水、透气、持肥能力强，无粉尘、无板结、无泥水以及优异耐火性能好等优异的性能，被广泛应用在建筑节能、环境净化、园林绿化、石油化工等重要领域。随着近年来固体废弃物资源化思想的不断加深，采用固废烧制的轻质陶粒，如煤矸石轻质陶粒、粉煤灰轻质陶粒、污泥轻质陶粒等应运而生。
黄金尾矿是金矿提金后废弃的尾矿。黄金尾矿一般是几微米到几十微米的细小颗粒，SiO2高达60％～90％，还含有较多Al2O3，并以石英、长石、云母等矿物为主，因此，可作为二氧化硅和氧化铝的含量之和质原料被应用于水泥、陶瓷、微晶玻璃、蒸压灰砂砖、透水砖、加气混凝土等建材的生产。同时，黄金尾矿还含部分贵金属(如Au、Ag)和重金属(如Cu、Pb、Zn)；除重金属外，黄金尾矿还含有残留氰化物、汞、各种浮选药剂等多种高毒性成分，特别是以络离子形式存在的氰根，极易转化为剧毒的氰化物，处理不当容易对大气、水体和土壤等造成严重污染，因此，黄金尾矿资源化利用时要特别重视去毒。
随着黄金资源的不断开发，黄金尾矿的产排量日益增加，但现阶段我国黄金尾矿综合利用率还较低，事实上，黄金尾矿具有单独烧制轻质陶粒的化学成分和物理性能，现有技术中虽然公开了一些利用黄金尾矿烧制轻质陶粒的方法，单均存在一些缺点。例如，中国发明专利CN102503366B公开了一种黄金尾矿粉轻质陶粒的制造方法，尽管黄金尾矿的利用率很高，但由于需要加入8％～10％的煤粉，提高了黄金尾矿利用和轻质陶粒制备的成本，且轻质陶粒制备烧制温度高达1220～1350℃能耗较高，不利于实现。中国发明专利CN101580349B公开了一种含炭轻质陶粒及其制备方法，采用黄金尾矿和粉煤灰为原料生产轻质陶粒，同样的，本发明在原料处理过程中同样需要加入其他化学药剂，提高了生产成本，降低了方案的可操作性。中国发明专利CN107382359B公开了一种红土型选金尾矿烧制轻质陶粒的方法及其产物，其以红土型选金尾矿为主要原料，配以选金尾矿质量25％～50％的铁尾矿和4.5％～8.5％的煤粉，经1050～1350℃烧制出达标轻质陶粒，充分利用了选金尾矿和铁尾矿，具有轻质陶粒焙烧温度低、生产时间短、效率高、成本低的优点，但该发明无法对当前产生量不断增加的城市固体废物，如污泥、垃圾焚烧飞灰、污染土等实现资源化利用，在无废城市建设中贡献受限。
垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧设施的烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。垃圾焚烧飞灰因富含毒性重金属(Hg、Pb、Cd、Cu、Cr、Zn等)和二噁英等被我国列入《国家危险废物名录》的废弃物。然而，仅2020年，我国垃圾焚烧产能就超过50万吨/日，每天焚烧飞灰的产生量约1.6万吨。根据HJ 1134-2020《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》，飞灰经处理达到相应污染控制要求后，可作为一般固体废物管理或不作为固体废物管理，除了不能用于烧制砖生产外，可用于其他建材生产。目前，常用的飞灰处理工艺包括水洗、固化/稳定化、成型化、低温热分解、高温烧制、高温熔融等，其中高温烧制和高温熔融可以同时兼顾重金属和二噁英两大类污染物的处理需求。但由于飞灰中CaO、Cl、K2O和Na2O的占比达70％以上，SiO2、Al2O3含量很低，导致飞灰烧制温度很高，烧制范围窄，玻璃化困难，因此，飞灰需要与其他铝硅质组分、助熔剂进行混合后，部分熔融急冷后形成烧制产物，实现飞灰的无害化。目前飞灰的无害化处置技术相对成熟，但资源化利用研究较少，实际应用几乎是空白。自从2006年天津秦达环保有限公司利用垃圾焚烧飞灰和黏土复配制得性能达标的轻质陶粒，高温焙烧可使二噁英分解，并可将重金属稳固在烧制体的液相和晶格中，轻质陶粒中的固化重金属浸出浓度和二噁英浓度均符合排放标准，迈出了飞灰资源化的重要一步。但由于该种处理方法存在焙烧温度高、轻质陶粒强度低、焙烧工艺控制难、产量低、不经济等问题，难以产业化。事实上，飞灰轻质陶粒已经进行了十几年的研究，也公开了一些成果，但仍无法产业化，一方面是由于飞灰本身的复杂性，处置难度很大，尤其是随着环保排放标准的不断升级，垃圾焚烧飞灰中的钙含量很高，二氧化硅和氧化铝的含量之和含量越来越低，这给飞灰烧制轻质陶粒带来巨大困难，需要与大量的高二氧化硅和氧化铝的含量之和质原料复配才能烧制成，不仅大大幅降低飞灰处置量，同时也影响轻质陶粒性能，增加烧制难度；另一方面，目前的研究还存在不足。目前，中国发明专利CN101817671B公开了一种轻质陶粒生产中利用垃圾焚烧飞灰的方法，其通过在回转窑窑头高温段在黏土质材料(河道淤泥、造纸污泥、硫铁矿渣)中喷入4％～15％的飞灰，烧制得到性能和重金属浸出浓度均达标的轻质轻质陶粒。中国发明专利CN102320855B公开了垃圾焚烧飞灰的无害化处理方法及处理所得的产物，采用淤泥、污泥和飞灰混合在1200-1280℃高温烧制得烧胀轻质陶粒，其中飞灰占比25％-30％。中国发明专利申请CN102643109A公开了一种利用垃圾焚烧飞灰和废玻璃制备轻质陶粒的方法，采用飞灰和废玻璃制得性能达标轻质陶粒，除锌外，其他重金属浸出均达标。中国发明专利CN104402403B公开了一种垃圾焚烧灰固化重金属高强轻质陶粒的制备方法，采用飞灰、盐渍土、玻璃粉、碳酸钙、碳酸钠混合烧制得达标轻质陶粒。中国发明专利CN106830892 B公开了一种用工业污泥、垃圾焚烧飞灰和秸秆为原料制备轻质陶粒的方法，采用工业污泥、垃圾焚烧飞灰、钠基膨润土、秸秆粉末、黏土混合烧得轻质陶粒。
综合分析前期的研究，大多集中在垃圾焚烧飞灰和淤泥、污泥、赤泥、废玻璃、黏土、废弃土、盐渍土等固体废物的混合来烧制轻质陶粒，废玻璃尽管硅含量高，利于轻质陶粒烧制，但获得困难，产生量小，因此限制轻质陶粒的生产规模；其他几种固废的二氧化硅和氧化铝的含量之和含量不是很高，因此，补充当前超低二氧化硅和氧化铝的含量之和含量的飞灰的二氧化硅和氧化铝的含量之和，就能力不足。因此，需要二氧化硅和氧化铝的含量之和含量更高的大宗固废与其混合。
可见，黄金尾矿和飞灰两种带有多种高毒性成分的固体废物或危险废物，经过高温烧制才能很好地实现无害化，且黄金尾矿大多二氧化硅和氧化铝的含量之和含量很高，而飞灰中二氧化硅和氧化铝的含量之和含量很低，CaO、K2O、Na2O等助熔成分含量很高，两者混合可以实现成分互补，保证轻质陶粒性能优良，重金属很好固化，且能大大降低黄金尾矿的焙烧温度，节能。
有鉴于此，确有必要提出一种新的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用固体废弃物烧制的轻质陶粒及其方法，该方法以黄金尾矿为主要原料，配以垃圾焚烧飞灰作为助熔剂和粘结剂，再加入一定比例的污染土作为塑性料，经造粒、干燥、预热、焙烧等过程，使得制备的利用固体废弃物烧制的轻质陶粒具有优异的性能，且制备效率高、能耗低、成本低，实现黄金尾矿、垃圾焚烧飞灰和污染土的全资源化利用，创造好的经济效益、环保效益和社会效益。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，包括以下步骤：S1、备料：选取黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料以及经烘干粉磨的污染土备用；S2、配制成核：将65～80份黄金尾矿原状原料、5～17份垃圾焚烧飞灰原状原料以及15～20份污染土加水混合，制备含有球核的混合料；S3、成球筛分：将步骤S2中的所述混合料转入成球设备中，调整、配制水量进行成球，并对制成的料球进行筛分，选取直径在10～20mm、含水量为15％～25％的料球作为湿生料球；S4、干燥脱水：对步骤S3中的所述湿生料球进行干燥脱水，获取干生料球；S5、烧制：将步骤S4中的所述干生料球转移至焙烧炉中，优选的，焙烧炉为回转炉，经预热、焙烧、冷却，制得轻质陶粒。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤S1中，所述黄金尾矿原状原料中二氧化硅和氧化铝的含量之和大于80％；所述垃圾焚烧飞灰原状原料中二氧化硅和氧化铝的含量之和小于5％，氧化钙的含量大于30％，氯的含量大于20％，氧化钠和氧化钾的含量之和大于15％。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤S1中，所述黄金尾矿原状原料的细度为：0.045mm的方孔筛筛余小于18％，0.080mm的方孔筛筛余小于2％；所用垃圾焚烧飞灰原状原料的细度为：0.045mm的方孔筛筛余小于26％，0.080mm的方孔筛筛余小于13％。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤S1中，所述污染土经烘干粉磨后的细度为：0.080mm方孔筛筛余小于10％。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体为：
S21、按照质量份数，将65～80份黄金尾矿原状原料、5～17份垃圾焚烧飞灰原状原料以及15～20份污染土转入预湿搅拌机，进行搅拌；
S22、搅拌过程中，向所述预湿搅拌机内加入适量的水，获取含水量为所述湿生料球含水量的1/2的湿物料；
S23、继续对所述湿物料进行搅拌，获取含有球核的混合料。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3具体为：将步骤S2中的所述混合料转入成球设备中，在所述混合料滚动的过程中加入水，控制滚动制备的料球的含水量为15％～25％，然后对所述料球进行筛分选取直径在10～20mm的料球作为湿生料球。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4具体为：将步骤S3中的所述湿生料球转移至干燥设备中，在105±5℃的干燥温度下干燥脱水3～6h，且在距离地面1～2m的范围内使得干燥后的料球自然下落而不破碎，获取所述干生料球。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S5具体为：
S51、将步骤S4中所述干生料球置于焙烧炉中，优选的，焙烧炉为回转炉，控制炉内温度从室温以10℃/min的升温速率，升到400～600℃预热10～30min：
S52、预热结束后，以15～30℃/min的升温速率控制炉内温度升到1100～1200℃的焙烧温度，保温10～30min，获得焙烧后的陶粒；
S53、焙烧结束后，将S52所述焙烧后的陶粒，在所述焙烧炉中，优选的，焙烧炉为回转炉，随炉冷却到300±5℃以下，后将所述焙烧后的陶粒从焙烧炉内拿出，置于空气中自热冷却至室温，得到轻质陶粒。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种利用固体废弃物烧制的轻质陶粒，所述轻质陶粒以黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料以及污染土为原料，采用前述的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法制备获取。
作为本发明的进一步改进，所述黄金尾矿原状原料属于岩石型黄金尾矿原状原料。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法通过高温焙烧，使得原料中黄金尾矿中的氰化物、垃圾焚烧飞灰中的二噁英和污染土中的有机污染物得到充分燃烧分解，且黄金尾矿、垃圾焚烧飞灰和污染土中80％以上的重金属都迁移到了烟气中，便于回收利用，而剩下的少部分重金属稳固在制备获取的轻质陶粒的玻璃相和晶格中，保证了重金属的浸出符合环保要求，实现黄金尾矿、垃圾焚烧飞灰和污染土三种固体废弃物的无害化。
(2)本发明中选用二氧化硅和氧化铝的含量很高的黄金尾矿作为原料，使得利用固体废弃物烧制的轻质陶粒具有优异的性能和良好的焙烧工艺性能。
(3)本发明中使用含有大量氧化钙、氧化钠、氧化钾等成分的垃圾焚烧飞灰作为原料之一，显著降低了利用固体废弃物烧制的轻质陶粒的焙烧温度，在1100～1200℃温度下焙烧10～30min即可得到性能优良的轻质陶粒，具有制备效率高、能耗低、成本低的优点，且垃圾焚烧飞灰中含有大量的氧化钙，因而显著提高了干生料球的强度，是陶粒制备的良好粘结剂。
(4)本发明中以污染土替代天然黏土，在实现污染土无害化的同时，提高了轻质陶粒制备过程中干生料球的强度，是陶粒制备的良好塑性料，优化了制备获取的利用固体废弃物烧制的轻质陶粒的孔结构，提高了利用固体废弃物烧制的轻质陶粒的性能。
(5)本发明中实现了黄金尾矿和垃圾焚烧飞灰成分的高效互补，使得本发明制备的轻质陶粒的筒压强度较高，吸水率低，堆积密度小，且焙烧温度低。
(6)本发明实现了黄金尾矿、垃圾焚烧飞灰和污染土的全资源化利用，无二次废物产生，具有很好的经济效益、环保效益和社会效益。
(7)本发明利用固体废弃物烧制的轻质陶粒原料中黄金尾矿和垃圾焚烧飞灰都属于能持续产生的固废，原料来源稳定，供应充足，利于推广和使用。
附图说明
图1是本发明利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法的流程图。
图2是本发明利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法制备的轻质陶粒的截面的扫描电镜图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
请参阅图1、图2所示，为本发明提供的一种利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法及应用该方法制备的轻质陶粒。本发明的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法包括以下步骤：
S1、备料：选取黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料以及经烘干粉磨的污染土备用；
S2、配制成核：将65～80份黄金尾矿原状原料、5～17份垃圾焚烧飞灰原状原料以及15～20份污染土加水混合，制备含有球核的混合料；
S3、成球筛分：将步骤S2中的所述混合料转入成球设备中，调整、配制水量进行成球，并对制成的料球进行筛分，选取直径在10～20mm、含水量为15％～25％的料球作为湿生料球；
S4、干燥脱水：对步骤S3中的所述湿生料球进行干燥脱水，获取干生料球；
S5、烧制：将步骤S4中的所述干生料球转移至焙烧炉中，经预热、焙烧、冷却，制得轻质陶粒。
以下说明书部分将针对步骤S1～S5进行详细描述。
在所述步骤S1中，所述黄金尾矿原状原料中二氧化硅和氧化铝的含量之和大于80％；所述垃圾焚烧飞灰原状原料中二氧化硅和氧化铝的含量之和小于5％，氧化钙的含量大于30％，氯的含量大于20％，氧化钠和氧化钾的含量之和大于15％。
进一步的，黄金尾矿原状原料的细度为：0.045mm的方孔筛筛余小于18％，0.080mm的方孔筛筛余小于2％；所用垃圾焚烧飞灰原状原料的细度为：0.045mm的方孔筛筛余小于26％，0.080mm的方孔筛筛余小于13％；所述污染土经烘干粉磨后的细度为：0.080mm方孔筛筛余小于10％；
在本发明的较佳实施例中，黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料和污染土的化学组成如下表1所示：
表1黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料和污染土的化学组成(％)
由上表1可知，本发明中所用的黄金尾矿原状原料属于岩石型黄金尾矿原状原料，具有较高的二氧化硅和氧化铝含量，垃圾焚烧飞灰原状原料的二氧化硅和氧化铝的含量很低，氧化钙、氧化钠和氧化钾的含量很高，实现了轻质陶粒制备过程中原料成分的高效互补，使得轻质陶粒具有较高的二氧化硅和氧化铝含量，进而使得轻质陶粒具有优异的性能，同时，使得轻质陶粒的焙烧温度较低，有效降低采用本发明的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法制备的轻质陶粒的制备能耗。
在本发明的较佳实施例中，黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料和污染土的重金属含量如下表2所示：
表2黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料和污染土的重金属含量(mg/kg)
步骤S2具体为：
S21、按照质量份数，将65～80份黄金尾矿原状原料、5～17份垃圾焚烧飞灰原状原料以及15～20份污染土转入预湿搅拌机，进行搅拌；
S22、搅拌过程中，向所述预湿搅拌机内加入适量的水，获取含水量为所述湿生料球含水量的1/2的湿物料；
S23、继续对所述湿物料进行搅拌，获取含有球核的混合料。
进一步的，步骤S3具体为：将步骤S2中的所述混合料转入成球设备中，在所述混合料滚动的过程中加入水，控制滚动制备的料球的含水量为15％～25％，然后对所述料球进行筛分选取直径在10～20mm的料球作为湿生料球。
所述步骤S4具体为：将所述步骤S3中制备的所述湿生料球转移至干燥设备中，在105±5℃的干燥温度下干燥脱水3～6h，且在距离地面1～2m的范围内使得干燥后的料球自然下落而不破碎，获取所述干生料球。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S5具体为：
S51、将步骤S4中制备的所述干生料球置于焙烧炉中，优选的，焙烧炉为回转炉，控制炉内温度从室温以10℃/min的升温速率，升到400～600℃预热10～30min；
S52、预热结束后，以15～30℃/min的升温速率控制炉内温度升到1100～1200℃焙烧温度，保温10～30min，获得焙烧后的陶粒；
S53、焙烧结束后，将S52中所述的焙烧后的陶粒在所述焙烧炉中，优选的焙烧炉为回转炉，随炉冷却到300±5℃以下，后将所述焙烧后的陶粒从焙烧炉内拿出，置于空气中自热冷却至室温，得到轻质陶粒。
以下说明书部分将通过具体较佳实施例对本发明的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法进行详细描述。
实施例1
S1、备料：选取黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料以及经烘干粉磨的污染土，备用。
S2、配制成核：
S21、按照质量份数，将74份黄金尾矿原状原料、9份垃圾焚烧飞灰原状原料以及17份污染土转入预湿搅拌机，进行搅拌；
S22、搅拌过程中，向所述预湿搅拌机内加入适量自来水，获取含水量为10％的湿物料(即，湿物料的含水量为所述湿生料球含水量的1/2)。
S23、继续对所述湿物料进行搅拌，获取含有球核的混合料。
S3、成球筛分：将步骤S2中的所述混合料转入盘式成球机，在混合料滚动的过程中，调整、配制与步骤S2中相同量的自来水，以在混合料滚动的过程中进行成球，对制成的料球进行筛分，选取直径在10～20mm、含水量为20％的料球作为湿生料球；
S4、干燥脱水：将所述步骤S3中制备的所述湿生料球转移至鼓风干燥箱中，在105℃的干燥温度下干燥脱水4h，获取所述干生料球，干生料球在距离地面1.2m的高度自然下落时不破碎。
S5、烧制：
S51、将步骤S4中制备的所述干生料球置于间歇式电加热回转炉中，控制回转炉内温度从室温以10℃/min的升温速率，升到600℃预热10min；
S52、预热结束后，以15℃/min的升温速率控制间歇式电加热回转炉内温度升到1170℃焙烧温度，保温20min，获得焙烧后的陶粒；
S53、焙烧结束后，将S52中所述的焙烧后的陶粒在所述间歇式电加热回转炉内随炉冷却到300℃以下，后将所述焙烧后的陶粒从间歇式电加热回转炉内拿出，置于空气中自热冷却至室温，得到轻质陶粒。
实施例2
S1、备料：选取黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料以及经烘干粉磨的污染土，备用。
S2、配制成核：
S21、按照质量份数，将70份黄金尾矿原状原料、13份垃圾焚烧飞灰原状原料以及17份污染土转入预湿搅拌机，进行搅拌。
S22、搅拌过程中，向所述预湿搅拌机内加入适量自来水，获取含水量为11％的湿物料(即，湿物料的含水量为所述湿生料球含水量的1/2)。
S23、继续对所述湿物料进行搅拌，获取含球核的混合料。
S3、成球筛分：将步骤S2中的所述混合料转入盘式成球机，在混合料滚动的过程中，调整、配制与步骤S2中相同量的自来水，以在混合料滚动的过程中进行成球，对制成的料球进行筛分，选取直径在10～20mm、含水量为22％的料球作为湿生料球；
S4、干燥脱水：将所述步骤S3中制备的所述湿生料球转移至鼓风干燥箱中，在105℃的干燥温度下干燥脱水4h，获取所述干生料球，干生料球在距离地面1.6m的高度自然下落时不破碎。
S5、烧制：
S51、将步骤S4中制备的所述干生料球置于间歇式电加热回转炉中，控制炉内温度从室温以10℃/min的升温速率，升到500℃预热10min；
S52、预热结束后，以15℃/min的升温速率控制间歇式电加热回转炉内温度升到1160℃焙烧温度，保温10min，获得焙烧后的陶粒；
S53、焙烧结束后，将S52所述的焙烧后的陶粒在所述间歇式电加热回转炉内随炉冷却到300℃以下，后将所述焙烧后的陶粒从间歇式电加热回转炉内拿出，置于空气中自热冷却至室温，得到轻质陶粒。
实施例3
S1、备料：选取黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料以及经烘干粉磨的污染土，备用。
S2、配制成核：
S21、按照质量份数，将66份黄金尾矿原状原料、17份垃圾焚烧飞灰原状原料以及17份污染土转入预湿搅拌机，进行搅拌。
S22、搅拌过程中，向所述预湿搅拌机内加入适量自来水，获取含水量为12％的湿物料(即，湿物料的含水量为所述湿生料球含水量的1/2)。
S23、继续对所述湿物料进行搅拌，获取含球核的混合料。
S3、成球筛分：将步骤S2中的所述混合料转入盘式成球机，在混合料滚动的过程中，调整、配制与步骤S2中相同量的自来水，以在混合料滚动的过程中进行成球，对制成的料球进行筛分，选取直径在10～20mm、含水量为24％的料球作为湿生料球；
S4、干燥脱水：将所述步骤S3中制备的所述湿生料球转移至鼓风干燥箱中，在105℃的干燥温度下干燥脱水4h，获取所述干生料球，干生料球在距离地面2.0m的高度自然下落时不破碎。
S5、烧制：
S51、将步骤S4中制备的所述干生料球置于间歇式电加热回转炉中，控制炉内温度从室温以10℃/min的升温速率，升到500℃预热10min；
S52、预热结束后，以15℃/min的升温速率控制间歇式电加热回转炉内温度升到1150℃焙烧温度，保温10min，获得焙烧后的陶粒；
S53、焙烧结束后，将S52中所述的焙烧后的陶粒在所述间歇式电加热回转炉内随炉冷却到300℃以下，后将所述焙烧后的陶粒从所述间歇式电加热回转炉内拿出，置于空气中自热冷却至室温，得到轻质陶粒。
以下说明书部分将以表格的形式对实施例1～3中利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法制备的轻质陶粒的关键工艺进行对比，并进一步对本发明的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法制备的轻质陶粒的性能进行分析测试。
本发明中实施例1～3中利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法的制备关键工艺参数如下表3。
表3轻质陶粒制备关键工艺参数
由上表3可知，本发明中实施例1～3中，采用本发明的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法在制备轻质陶粒时，干生料球在1.2～2米的高度落下不破碎，具有较高强度，且从实施例1到实施例3，随垃圾焚烧飞灰含量的增加，干生料球的强度明显增加，说明飞灰起到粘结剂的作用；含污染土的轻质陶粒的干生料球强度要高于纯黄金尾矿陶粒的干生料球的强度，说明污染土具有良好塑性；相较于100％黄金尾矿或80％黄金尾矿+20％污染土制得的轻质陶粒，本发明的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的焙烧温度低，焙烧时间短，在降低利用固体废弃物烧制轻质陶粒的制备能耗的同时，提升了利用固体废弃物烧制轻质陶粒的效率。
表4为本发明中实施例1～3中利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法制备的轻质陶粒的性能。
表4轻质陶粒性能
由上表4可知，实施例1～3中，采用本发明的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法制备的轻质陶粒的筒压强度较高，吸水率低，堆积密度小，满足500～700密度等级轻质陶粒的性能要求。
以下说明书部分还对采用本发明的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法制备的轻质陶粒进行重金属含量、焙烧过程重金属迁移率以及轻质陶粒的浸出液中重金属浓度的测试，具体结果见下表5和表6。
实施例1～实例3中制备的轻质陶粒的重金属含量及焙烧过程重金属迁移率如表5所示，实施例1～实例3中制备的轻质陶粒的浸出液中重金属浓度与标准限值的对比如表6所示。
表5轻质陶粒的重金属含量及焙烧过程重金属迁移率
表6轻质陶粒的浸出液中重金属浓度与标准限值的对比
从上表5和表6可知，实施例1～3中，黄金尾矿、垃圾焚烧飞灰和污染土中80％以上的重金属都迁移到了烟气中，便于其回收利用，而少部分重金属稳固在轻质陶粒的玻璃相和晶格中，使得制备的轻质陶粒的浸出液中重金属浓度远低于GB 5085.3-2007(危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别)中规定的浸出液中重金属浓度限值，也低于GB 8978-1996(污水综合排放标准)中规定的重金属最高允许排放浓度，实现黄金尾矿、垃圾焚烧飞灰和污染土三种固废的无害化和资源化。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、备料：选取黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料以及经烘干粉磨的污染土备用；
S2、配制成核：将65～80份黄金尾矿原状原料、5～17份垃圾焚烧飞灰原状原料以及15～20份污染土加水混合，制备含有球核的混合料；
S3、成球筛分：将步骤S2中的所述混合料转入成球设备中，调整、配制水量进行成球，并对制成的料球进行筛分，选取直径在10～20mm、含水量为15％～25％的料球作为湿生料球；
S4、干燥脱水：对步骤S3中的所述湿生料球进行干燥脱水，获取干生料球；
S5、烧制：将步骤S4中的所述干生料球转移至焙烧炉中，经预热、焙烧、冷却，制得轻质陶粒。
2.根据权利要求1所述的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述黄金尾矿原状原料中二氧化硅和氧化铝的含量之和大于80％；所述垃圾焚烧飞灰原状原料中二氧化硅和氧化铝的含量之和小于5％，氧化钙的含量大于30％，氯的含量大于20％，氧化钠和氧化钾的含量之和大于15％。
3.根据权利要求2所述的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，其特征在于，所述黄金尾矿原状原料的细度为：0.045mm的方孔筛筛余小于18％，0.080mm的方孔筛筛余小于2％；所用垃圾焚烧飞灰原状原料的细度为：0.045mm的方孔筛筛余小于26％，0.080mm的方孔筛筛余小于13％。
4.根据权利要求1所述的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述污染土经烘干粉磨后的细度为：0.080mm方孔筛筛余小于10％。
5.根据权利要求1所述的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
S21、按照质量份数，将65～80份黄金尾矿原状原料、5～17份垃圾焚烧飞灰原状原料以及15～20份污染土转送入预湿搅拌机，进行搅拌；
S22、搅拌过程中，向所述预湿搅拌机内加入适量的水，获取含水量为所述湿生料球含水量的1/2的湿物料；
S23、继续对所述湿物料进行搅拌，获取含球核的混合料。
6.根据权利要求1所述的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：将步骤S2中的所述混合料转入成球设备中，在所述混合料滚动的过程中加入水，控制滚动制备的料球的含水量为15％～25％，然后对所述料球进行筛分选取直径在10～20mm的料球作为湿生料球。
7.根据权利要求1所述的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：将所述步骤S3中制备的所述湿生料球转移至干燥设备中，在105±5℃的干燥温度下干燥脱水3～6h，且在距离地面1～2m的范围内使得干燥后的料球自然下落而不破碎，获取所述干生料球。
8.根据权利要求1所述的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：
S51、将步骤S4中制备的所述干生料球置于焙烧炉中，优选的，焙烧炉为回转炉，控制炉内温度从室温以10℃/min的升温速率，升到400～600℃预热10～30min；
S52、预热结束后，以15～30℃/min的升温速率控制炉内温度升到1100～1200℃的焙烧温度，保温10～30min，获得焙烧后的陶粒；
S53、焙烧结束后，使得S52所述焙烧后的陶粒在所述焙烧炉中，优选的，焙烧炉为回转炉，随炉冷却到300±5℃以下，后将所述焙烧后的陶粒从焙烧炉内拿出，置于空气中自热冷却至室温，得到轻质陶粒。
9.一种利用固体废弃物烧制的轻质陶粒，其特征在于：所述轻质陶粒以黄金尾矿原状原料、垃圾焚烧飞灰原状原料以及污染土为原料，采用权利要求1～8中任一项所述的利用固体废弃物烧制轻质陶粒的方法制备获取。
10.根据权利要求9所述的利用固体废弃物烧制的轻质陶粒，其特征在于：所述黄金尾矿原状原料属于岩石型黄金尾矿原状原料。
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