CN1186293C - 氟化钙污泥再利用方法及其制品 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种氟化钙(CaF₂)污泥再利用方法及其制品，其包括下列步骤：(1)将CaF₂污泥于150℃以下干燥、粉碎、筛分成CaF₂干粉；(2)将CaF₂干粉，粘结剂和矿化剂干式混拌和造粒成A土；(3)将长石、高岭土、石英和粘土球磨湿式混拌，喷雾造粒，陈化成基本土料；(4)将A土、粘结剂、基本土料、锻烧高岭土、陶石粒和陶瓷色料干式混拌，造粒，筛分，陈化，高压成型，坯体干燥，高温烧结而成最终产品，可同时解决CaF₂污泥的环保问题及提供有应用价值的产品。

Description

氟化钙污泥再利用方法及其制品

技术领域

本发明涉及一种氟化钙污泥再利用方法及由该方法所制成的制成品，更具体地讲，本发明是有关一种将污水处理厂所产生的CaF₂污泥处理/再加工成为有用产品，特别指陶瓷体的方法，可同时解决CaF₂污泥的环保问题及提供有应用价值的产品的效益。

背景技术

本发明人有鉴于下列事实：

一、由化学组成分析得知污水处理厂因使用不同中间物[CaC₁₂及Ca(OH)₂]与HF反应而有污泥组成CaF₂及CaCO₃含量的明显差异，这些数据差异对于后续高温化学反应有显著的影响。

二、由单独污泥烧结反应得知未添加任何矿物催化剂(矿化剂)时其在1,100℃区间温度仍属稳定化合物，烧结情况并不理想。当添加矿化剂(如CaCO₃)时其因化学摩尔比不同，而有明显降低反应温度现象，以重量比CaF₂1∶CaCO₃1混合时其反应温度约降低200℃，此可由热差示性分析TG/DTA结果比较而得知。

三、CaF₂由630℃起即有明显吸热反应至819℃止，显示此温度区间矿物相已起变化，因此提供具高硅质(SiO₂)的低温玻璃相的物质共同参与反应将有助于形成氟化盐的高温化合物(如Ca₄F₂Si₀O₇)可有效稳定氟于高温下的活化性，而形成一能阶的稳定型矿物结晶相。

四、添加适量高铝(Al₂O₃)含量物质于配比中，可得到烧结体积的稳定性，有助于终产品的烧结成品尺寸稳定度。

五、由实验得知CaF₂污泥不适合以湿式研磨、混拌，因制造过程中需添加大量水份(约40％)，于喷雾干燥塔(Spray dryer)中瞬间最高干燥温度达650℃以上，在高水气含量的空气中将激发CaF₂部份转化成水解化合物而有造成二次污染的问题。此外，干燥过程的高耗热能需求亦不合环保与经济原则。

六、CaF₂污泥以低温(150℃)干燥后利用干式粉碎到粒径小于60微米可有效增加CaF₂的比表面积并促使高温反应完全。

七、CaF₂污泥于常温下无法与碱性物质起反应，若以一般方式常温固化时并无法扼止氟离子溶于水中，此将造成二次水污染。以高温固态液相烧结时可将氟离子取代玻璃相SiO₂的氧离子而形成高能阶的稳定型矿物结晶，可有效防止氟离子溶于水中污染水源。

发明内容

本发明的目的是提出一种氟化钙污泥再利用方法及其制成品，更具体地讲，是提出一种将污水处理厂所产生的CaF₂污泥予以处理/再加工成为有用产品(特别指陶瓷体)的方法，可同时解决CaF₂污泥的环保问题及提供有应用价值的产品。

本发明氟化钙污泥再利用方法包括如下主要阶段：

(1)、将CaF₂污泥于150℃以下温度干燥、粉碎并筛分至约60微米的粉料，成为CaF₂干粉；

(2)、将CaF₂干粉，粘结剂和矿化剂干式混拌和造粒成A土；

(3)、将长石、高岭土、石英和粘土球磨湿式混拌，喷雾造粒，陈化成为基本土料；及

(4)、将A土、粘结剂、基本土料、锻烧高岭土、陶石粒和陶瓷色料干式混拌，造粒，筛分，陈化，高压成型，坯体干燥，高温烧结而成最佳产品。

于本发明氟化钙污泥再利用方法的第一阶段中，是将CaF₂污泥于150℃以下，较佳者100-150℃温度旋窑干燥，然后密闭粉碎，并筛分取小于20mesh的粒子成为CaF₂干粉。

于本发明氟化钙污泥再利用方法的第二阶段中，其中所用粘结剂为含硅、铝及碱金属的化合物，如SiO₂，Al₂O₃，而所用矿化剂为CaCO₃等。于此阶段中，CaF₂污泥，矿化剂与粘结剂经干式混拌后亦经造粒成为粒度小于20微米的粒子。

于本发明氟化钙污泥再利用方法的第三阶段中，是将长石、高岭土、石英和粘土予以球磨湿式混拌，喷雾造粒成为90％粒子的粒度小于50微米的粒子，然后陈化成为基本土料。

于本发明氟化钙污泥再利用方法的第四阶段中，是将A土、粘结剂、基本土料、锻烧高岭土、陶石粒和陶瓷色料予以干式混拌，造粒，筛分取粒度小于20微米的粒子，然后陈化，用400吨级油压机高压成型，于150℃下将坯体干燥，再于1,000-1,280℃下高温烧结而成最终产品。

根据本发明方法制成的产品主要为陶瓷产品，包括用于下列：

1、陶瓷质室外铺地或墙面建材。

2、多孔质透水陶瓷建材。

附图说明

图1是显示本发明氟化钙(CaF真)污泥再利用方法的流程图。

具体实施方式

本发明用下述实施例予以阐述，但本发明不受其所限制。

实施例

[CaF₂污泥的基本化学分析]

取自污泥处理厂的CaF₂污泥经分析其化学组成为

合计

100.00

100.00

100.00

100.00

注：上表中的数据是采用本技术领域常规化学和物理分析方法测定。

[CCaF₂污泥的前处理]

将CaF₂污泥置于150℃以下温度旋窑干燥，然后密闭粉碎并筛分至约60微米的粉料，成为CaF₂干粉。

[陶瓷产品组成物的调配]

将上面所制CaF₂干粉与SiO₂，Al₂O₃和CaCO₃粘结剂和矿化剂进行干式混拌，然后造粒成为粒度小于20微米的粒子A化剂进行干式混拌，然后造粒成为粒度小于20微米的粒子A土。

将长石、高岭土、石英和粘土球磨湿式混拌，喷雾造粒成有90％粒子的粒度小于50微米的粒子，然后，陈化成为基本土料。

[陶瓷产品的制造]

将上面所制A土、粘结剂、基本土料、锻烧高岭土、陶石粒和陶瓷色料子以干式混拌，造粒并筛分取粒度小于20微米的粒子，然后陈化，用400吨级油压机高压成型，于150℃下将坯体干燥，再于1,000-1,280℃下高温烧结而成最终产品。

[陶瓷产品的分析]

上面所制成的陶瓷产品经分析其化学组成如下所示：

Al₂O₃      15.61％

SiO₂         59.39％

K₂O          2.99％

Na₂O         2.28％

CaO           1.57％

MgO           0.22％

CaF₂         12.17％

燃烧失量      5.77％

上面所制陶瓷产品可用下面的理论分子式表示：

1(RO，R₂O，CaF₂):0.56Al₂O₃:3.67SiO₂

依上面所制人行铺道砖陶瓷产品具有下列根据CNS-13431检验的特性：

0.5％的吸水率；

抗折强度可达33.1kgf/cm；及

耐酸碱检验：无反应。

本发明氟化钙污泥再利用方法的特征与效益在于：

1、CaF₂污泥于原产出厂区即予榨干成泥饼块状，并以防封袋包装，防止贮存及运输过程造成漏泄污染。

2、污水处理厂的CaF₂污泥依各厂产出量不同而设计成100％完全再利用的添加比例使用于原料配比中，故未来将无任何剩余的CaF₂污泥须做再处理。

3、CaF₂污泥与其它原料依设计配比调配后，经高温固态液相烧结可转换成非水溶性且稳定化的陶瓷及长石等晶相结构，具极稳定的耐候性及耐化学性等特性，是CaF₂污泥安全而有效益的最终处理方式。

4、CaF₂污泥经混拌后其CaF₂平均含量高于60％，符合陶瓷坯体的原料要求。

5、添加CaF₂污泥所成的陶瓷体的抗折强度可达33.1kgf/cm，吸水率小于1％，耐酸碱性佳，而TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)毒物溶出试验结果有关Cr、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As等含量也远低于环保法规(EPA)限值(1ppm)，显示以高温固态液相烧结的方法所处理的CaF₂污泥是极具安全又一劳永逸的作法。

Claims (4)

1.一种氟化钙污泥再利用方法，其包括下列诸阶段：

(1)将取自污泥处理厂的CaF₂污泥置于常温至150℃以下温度干燥、粉碎、筛分成为CaF₂干粉；

(2)将CaF₂干粉，粘结剂和矿化剂干式混拌和造粒成A土；

(3)将长石、高岭土、石英和粘土予以球磨湿式混拌，喷雾造粒，陈化成为基本土料；及

(4)将A土、粘结剂、基本土料、锻烧高岭土、陶石粒和陶瓷色料干式混拌，造粒，筛分，陈化，高压成型，坯体干燥，高温烧结而成最终产品。

2.如权利要求1所述的氟化钙污泥再利用方法，其特征在于，该污泥是以100％处理再利用。

3.一种含CaF₂污泥的制品，其是利用权利要求1所述的方法制成的。

4.如权利要求3所述的制品，其特征在于是该制品为陶瓷质室外铺地或墙面建材，或为多孔质透水陶瓷建材。