RU2620679C1 - Method for utilizing alumochromic catalyst waste - Google Patents

Method for utilizing alumochromic catalyst waste Download PDF

Info

Publication number
RU2620679C1
RU2620679C1 RU2015155705A RU2015155705A RU2620679C1 RU 2620679 C1 RU2620679 C1 RU 2620679C1 RU 2015155705 A RU2015155705 A RU 2015155705A RU 2015155705 A RU2015155705 A RU 2015155705A RU 2620679 C1 RU2620679 C1 RU 2620679C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
clay
waste
stage
aluminum
axo
Prior art date
Application number
RU2015155705A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Светлана Робертовна Егорова
Айрат Фаритович Хузин
Булат Махмудович Габидуллин
Александр Адольфович Ламберов
Original Assignee
Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим" filed Critical Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим"
Priority to RU2015155705A priority Critical patent/RU2620679C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2620679C1 publication Critical patent/RU2620679C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00Clay-wares
    • C04B33/02Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13Compounding ingredients
    • C04B33/132Waste materials; Refuse; Residues
    • C04B33/1325Hazardous waste other than combustion residues
    • C04B33/1327Hazardous waste other than combustion residues containing heavy metals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/60Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: charge components are mixed by means of joint wet grinding in a ball mill, plastic moulding of the moistened mixture is carried out, followed by drying to the residual humidity of 4% and firing at the temperature rise of 1-2°C/min up to 1160°C and holding at the maximum temperature within 2-3 hours. The alumochrome catalyst waste has the bulk density of 1.3-1.5 g/cm3 and the composition, wt %: chromium in terms of Cr2O3 0-25, Al2O3 (Gamma modification) 73-89, K2O 1-2, SiO2 0-6, impurities of iron to 0.5-0.7, impurities of nickel, copper, zinc, titanium up to 0.2. In the charge, low-melting clay of the following chemical composition is used, wt %: SiO2 60-70, TiO2 0.5-1, Al2O3 10-15, Fe2O3 2-7, MnO 0.1-1, CaO 2-4, MgO 1-5, Na2O 1-4, K2O 2-5, P2O5 0.1-0.5, SO3 0.09, LOI 6, 10.
EFFECT: increasing the strength and water resistance of construction ceramics due to the introduction of charge based on low-melting clay into the composition.
4 ex, 2 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способу утилизации отходов алюмохромового катализатора, включающему их введение в состав легкоплавких глинистых шихт и последующего капсулирования при термической обработке в теле обожженного керамического черепка.The invention relates to a method for the disposal of aluminum-chromium catalyst wastes, including their introduction into the composition of low-melting clay mixtures and subsequent encapsulation during heat treatment in the body of a fired ceramic shard.

Технический результат - повышение прочности, водонепроницаемости строительной керамики за счет введения в состав шихты отходов алюмохромового катализатора (далее АХО) и регулирования температуры обжига.The technical result is an increase in the strength, water tightness of building ceramics due to the introduction of aluminum-chromium catalyst (hereinafter AChO) into the composition of the waste mixture and regulation of the firing temperature.

Известен способ обезвреживания хромсодержащих отходов гальванического производства, включающий их пропускание через электролизер с анодами из железа или алюминия. Под действием постоянного тока ионы анодов переходят в раствор и в результате гидролиза образуют нерастворимые в воде гидроокиси, выполняющие роль коагулянта. В электролизе происходят процессы восстановления хрома, коагуляции и отделения образующегося осадка с последующим осветлением воды от взвеси в отстойнике.A known method of neutralizing chromium-containing wastes of galvanic production, including passing them through an electrolyzer with anodes of iron or aluminum. Under the influence of direct current, the anode ions pass into the solution and, as a result of hydrolysis, form water-insoluble hydroxides that act as a coagulant. In electrolysis, processes of chromium reduction, coagulation and separation of the formed precipitate occur, followed by clarification of the water from the suspension in the sump.

Это техническое решение имеет недостаточную безопасность (выделение в процессе электролиза взрывоопасных газовых смесей), необходимость использования громоздкого оборудования, а также недостаточно целесообразную схему процесса, при котором осуществляется связывание одних компонентов с образованием других, хотя и менее токсичных.This technical solution has insufficient safety (the allocation of explosive gas mixtures during electrolysis), the need for bulky equipment, and an insufficiently appropriate process scheme in which some components are bonded to form other, albeit less toxic ones.

Известен способ обработки радиоактивных отходов (РАО) путем их внедрения в бетон или битум.A known method of processing radioactive waste (RAW) by their implementation in concrete or bitumen.

Наибольший недостаток этого недорогого и простого способа введения в бетон РАО состоит в высокой скорости выщелачивания радионуклидов из отвержденного продукта. Битуминированные продукты имеют более низкую степень растворимости в грунтовых или соленых морских водах, но процесс битуминирования РАО более сложен и рискован из-за опасности воспламенения. Из-за опасности радиационного разогрева способ характеризуется низким содержанием РАО в единице отвержденного объема.The biggest disadvantage of this inexpensive and simple way of introducing radioactive waste into concrete is the high rate of leaching of radionuclides from the cured product. Bituminous products have a lower solubility in groundwater or saline seawater, but the radioactive waste tarning process is more complex and risky due to the risk of ignition. Due to the danger of radiation heating, the method is characterized by a low content of radioactive waste per unit cured volume.

Известен также способ обезвреживания хромсодержащих отходов гальванического производства, включающий их обезвоживание и последующее восстановление металлосодержащих окислов осадка путем термического воздействия на них углеродом.There is also known a method of neutralizing chromium-containing wastes of galvanic production, including their dehydration and subsequent reduction of metal-containing sludge oxides by thermal exposure to carbon.

Недостатком этого технического решения является неполное извлечение хрома из отходов (извлекается порядка 85% хрома, содержащегося в осадке). Кроме того, при наличии окислов токсичных металлов (например, кадмия) неизбежно их восстановление. Таким образом, потребуются дополнительные операции по очистке получаемого продукта от токсичных примесей.The disadvantage of this technical solution is the incomplete extraction of chromium from waste (about 85% of the chromium contained in the precipitate is extracted). In addition, in the presence of oxides of toxic metals (for example, cadmium), their recovery is inevitable. Thus, additional operations will be required to purify the resulting product from toxic impurities.

Известна керамическая масса для изготовления кирпича, включающая, мас. %: глину 92-98, отходы обогащения медных руд 2-8. (Патент РФ №2099306, МПК6 C04B 33/00, опубл. 20.12.1997).Known ceramic mass for the manufacture of bricks, including, by weight. %: clay 92-98, copper ore dressing waste 2-8. (RF patent No. 2099306, IPC 6 C04B 33/00, publ. 12/20/1997).

К недостаткам изобретения относится то, что изделия из известной керамической массы обладают невысокими прочностными характеристиками.The disadvantages of the invention include the fact that products of known ceramic mass have low strength characteristics.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ утилизации отходов алюмохромового катализатора с получением керамики из легкоплавких глин (патент №1682348, кл. C04B 33/00, дата публикации 07.10.1991, авторы Женжурист И.А. и др., SU, прототип). Известный способ включает смешение легкоплавкой глины (суглинка), бентонита и отхода алюмохромового катализатора, содержащего шестивалентный хром, приготовление формовочной смеси, прессование и обжиг изделий при 1050°С. Прочность получаемых изделий составляет до 20 МПа.The closest technical solution to the present invention is a method of disposing aluminum-chromium catalyst wastes to produce ceramics from low-melting clay (patent No. 1682348, class C04B 33/00, publication date 10/07/1991, authors Zhenzhurist I.A. et al., SU, prototype ) The known method involves mixing fusible clay (loam), bentonite and waste aluminum-chromium catalyst containing hexavalent chromium, preparing the molding mixture, pressing and firing products at 1050 ° C. The strength of the products obtained is up to 20 MPa.

Заявленный способ отличается от известного тем, что в шихте содержится меньше алюмохромового катализатора (0,5-12 мас. %), а также тем, что изделия изготавливают методом пластического формования. При этом достигается повышение прочности изделий.The claimed method differs from the known one in that the charge contains less aluminum-chromium catalyst (0.5-12 wt.%), As well as the fact that the products are made by plastic molding. This increases the strength of the products.

Задачей предлагаемого изобретения является нейтрализация опасного шестивалентного хрома (далее Cr(VI)), содержащегося в многотоннажных отходах алюмохромового катализатора, который по степени опасности относится к I группе, согласно ГОСТ 12.1.007-76, путем капсулирования Cr(VI) в теле обожженной керамики на основе легкоплавких шихт. При этом обеспечивается полная экологическая чистота готового продукта, например, в виде облицовочной фасадной керамической плитки. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, выражается в получении высокопрочного керамического заполнителя тяжелых бетонов, клинкерной плитки и кирпича, отличающихся экологической чистотой с очень низким содержанием Cr(VI) и высокими физико-механическими характеристиками.The objective of the invention is the neutralization of dangerous hexavalent chromium (hereinafter Cr (VI)) contained in the large-tonnage waste of an aluminum-chromium catalyst, which in terms of danger belongs to group I, according to GOST 12.1.007-76, by encapsulating Cr (VI) in the body of the fired ceramic based on fusible blends. This ensures complete environmental cleanliness of the finished product, for example, in the form of facing facade ceramic tiles. The technical result obtained by carrying out the invention is expressed in obtaining a high-strength ceramic aggregate of heavy concrete, clinker tiles and bricks, characterized by environmental cleanliness with a very low Cr (VI) content and high physical and mechanical characteristics.

Поставленная задача решается тем, что способ обезвреживания отходов алюмохромового катализатора (далее АХО), включающий их введение в состав глиняной шихты и последующий обжиг, отличается тем, что предварительно сухая легкоплавкая глина размалывается в лабораторной шаровой мельнице при соотношении «шары:глина=1:1-5» в течение 15-30 минут до фракции менее 16 мм, затем в шихту добавляется 0,5-12 мас. % АХО и повторно производится перемешивание шихты «глина+АХО» в шаровой мельнице при соотношении «шары:(глина+АХО)=1:1» в течение 5-10 минут с последующим приготовлением пластичной сырьевой смеси с добавлением воды в количестве 19-23%, выдержке полученной сырьевой смеси в герметичных полиэтиленовых мешках в течение 24 часов при температуре 25-35°С, изготовлением керамического изделия пластического формования при давлении прессования 1,5-2,0 МПа, сушке сформованного керамического изделия в течение 24 часов при комнатной температуре, а затем в течение 12-24 часов при температуре 30-100°С до остаточной влажности менее 4%, обжиге при подъеме температуры со скоростью 1-5°С/мин до 960-1160°С, выдержке при максимальной температуре в течение 2-3 часов с последующим остыванием в течение 24 часов со скоростью 1°С/мин.The problem is solved in that the method of neutralizing waste aluminum-chromium catalyst (hereinafter AXO), including their introduction into the clay mixture and subsequent firing, is characterized in that the previously dry low-melting clay is ground in a laboratory ball mill with the ratio of "balls: clay = 1: 1 -5 "for 15-30 minutes to a fraction of less than 16 mm, then 0.5-12 wt. % AXO and the mixture is mixed “clay + AXO” in a ball mill with the ratio “balls: (clay + AXO) = 1: 1” for 5-10 minutes, followed by preparation of a plastic raw mix with the addition of water in an amount of 19-23 %, exposure of the obtained raw material mixture in sealed plastic bags for 24 hours at a temperature of 25-35 ° C, the manufacture of a ceramic plastic molding with a pressing pressure of 1.5-2.0 MPa, drying the molded ceramic product for 24 hours at room temperature and then over 12-24 hours at a temperature of 30-100 ° C to a residual moisture content of less than 4%, firing when the temperature rises at a speed of 1-5 ° C / min to 960-1160 ° C, holding at maximum temperature for 2-3 hours, followed by cooling for 24 hours at a rate of 1 ° C / min.

Отличием изобретения от прототипа является следующее:The difference between the invention and the prototype is the following:

- используется двухкомпонентная смесь, в которой в качестве добавки используется отход алюмохромового катализатора в количестве 0,5-12 мас. %, что позволяет снижать себестоимость получаемого готового изделия;- a two-component mixture is used, in which the waste of aluminum-chromium catalyst in an amount of 0.5-12 wt. %, which allows to reduce the cost of the finished product;

- сырцы сушатся в течение 12-14 часов при температуре 30-100°С до остаточной влажности 4%;- raw materials are dried for 12-14 hours at a temperature of 30-100 ° C to a residual moisture content of 4%;

- при этом состав шихты сформирован в следующем соотношении, мас. %:- while the composition of the mixture is formed in the following ratio, wt. %:

глина 88-99,5clay 88-99.5

отход алюмохромового катализатора 0,5-12.waste alumina catalyst 0.5-12.

В отличие от заявляемого изобретения в прототипе шихта представляет из себя двухкомпонентную смесь, состоящую из легкоплавкой глины следующего химического состава: SiO2 - 60-70, TiO2 - 0,5-1, Al2O3 - 10-15, Fe2O3 - 2-7, MnO - 0,1-1, СаО - 2-4, MgO - 1-5, Na2O - 1-4, K2O - 2-5, P2O5 - 0,1-0,5, SO3 - 0,09, п.п.п. - 6,10 и 0,5-12 мас.% и отхода алюмохромового катализатора следующего химического состава, мас.%: Cr2O3 - 10-25, γ-Al2O3 - 73-89, K2O - 1-2, SiO2 - 0-6, примеси железа - до 0,5-0,7, примеси никеля, меди, цинка, титана - до 0,2, насыпной плотностью 1,3-1,5 г/см3, влажностью 0,9-5,0%. Многокомпонентный состав шихты в прототипе обуславливает сложную воспроизводимость физико-механических свойств. В результате использования в прототипе природных сырьевых материалов, доставка которых требует дополнительных транспортных расходов, повышается себестоимость готового изделия.In contrast to the claimed invention in the prototype, the charge is a two-component mixture consisting of low-melting clay of the following chemical composition: SiO 2 - 60-70, TiO 2 - 0.5-1, Al 2 O 3 - 10-15, Fe 2 O 3 - 2-7, MnO - 0.1-1, CaO - 2-4, MgO - 1-5, Na 2 O - 1-4, K 2 O - 2-5, P 2 O 5 - 0.1 -0.5, SO 3 - 0.09, pp - 6.10 and 0.5-12 wt.% And waste aluminum-chromium catalyst of the following chemical composition, wt.%: Cr 2 O 3 - 10-25, γ-Al 2 O 3 - 73-89, K 2 O - 1 -2, SiO 2 - 0-6, impurities of iron - up to 0.5-0.7, impurities of nickel, copper, zinc, titanium - up to 0.2, bulk density 1.3-1.5 g / cm 3 , humidity 0.9-5.0%. The multicomponent composition of the charge in the prototype determines the complex reproducibility of physical and mechanical properties. As a result of the use of natural raw materials in the prototype, the delivery of which requires additional transport costs, the cost of the finished product increases.

С целью оценки физико-механических характеристик были изготовлены контрольные образцы цилиндры размером 16×16 мм, сформованные на основе шихт, состоящих из легкоплавкой глины Сарай-Чекурчинского месторождения (далее глина С-Ч) и добавки в виде отходов АХО, которые вводились в количестве 0,5; 1,5; 6 и 12 мас.% от расхода глины. Формовочная влажность шихты составляла 19-23%. Исследуемые составы приведены в таблице 1.In order to assess the physicomechanical characteristics, control cylinders 16 × 16 mm in size were made, formed on the basis of burdens consisting of low-melting clay of the Saray-Chekurchinsky deposit (hereinafter referred to as S-Ch clay) and additives in the form of AXO waste, which were introduced in an amount of 0 ,5; 1.5; 6 and 12 wt.% Of clay consumption. The molding moisture content of the charge was 19-23%. The studied compositions are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Анализ результатов проведенных исследований влияния добавки АХО на водопоглощение керамического черепка показал, что при 960°С небольшая дозировка АХО, равная 0,5 мас. %, способствует снижению водопоглощения черепка с 15,4 до 11,5% (на 25,32%). При дальнейшем увеличении дозировки АХО до 1,5; 6 и 12% водопоглощение несколько увеличивается, но остается меньше, чем для состава без АХО, соответственно на 16,23; 12,34 и 5,84%. Повышение температуры до 1060°С и количества АХО от 0,5 до 12% приводит почти к линейному увеличению водопоглощения с 9,8 до 13,3%. Можно констатировать, что при низких температурах (960 и 1060°С) АХО практически не вступает в твердофазовые превращения с глинистыми минералами и продуктами их разрушения.An analysis of the results of studies of the effect of AXO additive on the water absorption of a ceramic crock showed that at 960 ° C a small dosage of AXO equal to 0.5 wt. %, helps to reduce water absorption of the crock from 15.4 to 11.5% (by 25.32%). With a further increase in the dosage of AXO to 1.5; 6 and 12% water absorption increases slightly, but remains less than for the composition without AXO, respectively, by 16.23; 12.34 and 5.84%. An increase in temperature to 1060 ° C and the amount of AXO from 0.5 to 12% leads to an almost linear increase in water absorption from 9.8 to 13.3%. It can be stated that at low temperatures (960 and 1060 ° С), the AXO practically does not enter solid-phase transformations with clay minerals and their destruction products.

При увеличении температуры до 1160°С характер результатов резко меняется. При увеличении дозировки АХО до 12% водопоглощение увеличивается до 3,3%. Следовательно, одним из эффективных приемов регулирования водопоглощения является температура обжига, т.к. ее увеличение с 960 до 1060°С в среднем приводит к снижению водопоглощения примерно в 1,15-1,2 раза, а при 1160°С в 8 раз. Увеличение обжига от 1060 до 1160°С приводит к снижению водопоглощения в 4-8,7 раз.With an increase in temperature to 1160 ° C, the nature of the results changes dramatically. With an increase in the dosage of AXO to 12%, water absorption increases to 3.3%. Therefore, one of the effective methods of regulating water absorption is the firing temperature, because its increase from 960 to 1060 ° C on average leads to a decrease in water absorption by about 1.15-1.2 times, and at 1160 ° C by 8 times. An increase in firing from 1060 to 1160 ° C leads to a decrease in water absorption by 4-8.7 times.

Данные водопоглощения образцов взаимосвязаны с показателями плотности и предела прочности при сжатии черепка.The water absorption data of the samples are interrelated with the indices of density and tensile strength during compression of the crock.

При 960°С с увеличением дозировки от 0 до 12% наблюдается снижение плотности с 1,91 до 1,81 г/см3. При 1060°С при увеличении дозировки до 12% наблюдается снижение плотности с 1,93 до 1,73 г/см3. Наибольшая плотность черепка (2,13 г/см3) достигается с 6% АХО при 1160°С. Это, видимо, связано с тем, что огнеупорная добавка в виде отхода катализатора начинает спекаться при более высоких температурах, чем 960 и 1060°С.At 960 ° C with an increase in dosage from 0 to 12%, a decrease in density is observed from 1.91 to 1.81 g / cm 3 . At 1060 ° C with an increase in dosage to 12%, a decrease in density is observed from 1.93 to 1.73 g / cm 3 . The highest density of the crock (2.13 g / cm 3 ) is achieved with 6% AXO at 1160 ° C. This is apparently due to the fact that the refractory additive in the form of catalyst waste begins to sinter at higher temperatures than 960 and 1060 ° C.

Анализ результатов показал, что введение добавки АХО способствует повышению прочности во всем интервале дозировок от 0 до 12%. При этом при 0,5% наблюдается скачкообразное увеличение прочности: с 47,7 МПа до 87,4 МПа (на 83,22%). В интервале (1,5-12%) АХО прочность образцов остается выше контрольного на 28,72-56,81% и равна 61,4-74,8 МПа.An analysis of the results showed that the introduction of an AChO additive helps to increase strength in the entire dosage range from 0 to 12%. At the same time, at 0.5%, an abrupt increase in strength is observed: from 47.7 MPa to 87.4 MPa (by 83.22%). In the range (1.5–12%) of AChO, the strength of the samples remains higher than the control by 28.72–56.81% and is equal to 61.4–74.8 MPa.

Таким образом, можно утверждать, что за счет введения в легкоплавкую шихту на основе глины С-Ч добавки АХО в интервале от 0,5 до 12 мас. % от расхода глины, можно целенаправленно регулировать изменения водопоглощения, средней плотности и прочности обожженных образцов. При этом установлено, что наилучшие свойства образцов обеспечиваются при температуре обжига 1160°С. Оптимальная дозировка АХО равна 0,5 мас.%, обеспечивающая наивысшую прочность черепка (87,41 МПа).Thus, it can be argued that due to the introduction of an AXO additive in the range from 0.5 to 12 wt. % of clay consumption, changes in water absorption, average density and strength of calcined samples can be purposefully controlled. It was found that the best properties of the samples are ensured at a firing temperature of 1160 ° C. The optimal dosage of AXO is 0.5 wt.%, Providing the highest strength of the shard (87.41 MPa).

Такая высокая прочность черепка позволила изготовить на основе разработанных оптимальных составов шихт с добавкой АХО образцы фасадной клинкерной плитки и кирпича марок по прочности «500», «600», «700».Such high strength of the shard made it possible to produce, on the basis of the developed optimal compositions of the blends with the addition of AXO, samples of facade clinker tiles and bricks of grades of strength “500”, “600”, “700”.

Для оценки экологической чистоты разработанных материалов у контрольных образцов было определено содержания Cr(VI), приведенные в таблице 2.To assess the environmental cleanliness of the developed materials in the control samples, the Cr (VI) content was determined, are given in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Если учесть, что в самих отходах АХО концентрация Cr(VI) составляет 25 мг/г, т.е. превышение нормы ПДК в сто раз, то за счет их введения в состав легкоплавкой шихты на глине С-Ч в количестве (0,5-12) мас. % от расхода глины и последующего капсулирования в теле обожженной при 960-1160°С керамики содержание Cr(VI) снижается в 102-424 раза.If we take into account that the concentration of Cr (VI) in the waste of AXO itself is 25 mg / g, i.e. exceeding the MPC by a hundred times, due to their introduction into the composition of the low-melting mixture on clay S-Ch in the amount of (0.5-12) wt. % of the clay consumption and subsequent encapsulation in the body of the ceramics fired at 960-1160 ° C, the Cr (VI) content decreases by 102-424 times.

Из данных, приведенных в таблице 2, видно, что наличие Cr(VI) обнаружено во всех образцах, даже в тех, в составы шихт которых добавка АХО не вводилась. Видимо, в исходном сырье - легкоплавкой С-Ч глине - также имеются включения Cr(VI), которые в температурном интервале 960-1160°С не полностью капсулируются в обожженном черепке даже при 1160°С. Кроме того, для образцов на основе шихт из чистых легкоплавких глин с увеличением температуры обжига с 960°С до 1160°С почти в два раза снижается содержание Cr(VI). Во всех образцах, обожженных при 960-1160°С, содержание Cr(VI) в 2-4 раза превышает нормативные ПДК.From the data shown in table 2, it is seen that the presence of Cr (VI) was found in all samples, even in those in the composition of the batches of which the addition of AXO was not introduced. Apparently, Cr (VI) inclusions, which in the temperature range of 960–1160 ° С are not completely encapsulated in the calcined shard even at 1160 ° С, are also present in the feedstock - low-melting S-H clay. In addition, for samples based on mixtures of pure fusible clays, the Cr (VI) content almost halves with an increase in the calcining temperature from 960 ° C to 1160 ° C. In all samples calcined at 960–1160 ° С, the Cr (VI) content is 2–4 times higher than the standard MPC.

Несколько иная картина наблюдается при введении в состав шихты на легкоплавкой глине добавки АХО. При этом увеличение дозировки АХО с 1,5% до 12 мас. % способствует увеличению Cr(VI) в образцах с 0,142 до 0,244 мг/г или в 1,72 раза.A somewhat different picture is observed when AXO is added to the composition of a mixture on fusible clay. In this case, an increase in the dosage of AXO from 1.5% to 12 wt. % promotes an increase in Cr (VI) in samples from 0.142 to 0.244 mg / g, or 1.72 times.

Конкретное осуществление изобретения иллюстрируют следующие примеры.The specific embodiment of the invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Глина в количестве 88 мас. % смешивается с АХО в количестве 12 мас. % в шаровой мельнице в течение 5-10 минут с последующим приготовлением пластичной сырьевой смеси с добавлением воды в количестве 19-23%, выдержке полученной сырьевой смеси в герметичных полиэтиленовых мешках в течение 24-36 часов при температуре 25-35°, изготовлением керамического изделия пластического формования при давлении прессования 1,5-2,0 МПа, сушке сформованного керамического изделия в течение 18-24 часов при комнатной температуре, а затем в течение 12-24 часов при температуре 30-100°С до остаточной влажности менее 4%, обжиге при подъеме температуры со скоростью 1-2°С/мин до 960°С, выдержке при максимальной температуре в течение 2-3 часов с последующим остыванием в течение 18-24 часов со скоростью 1-5°С/мин. Полученное по такому способу керамическое изделие обладает прочностью 15-20 МПа.Example 1. Clay in the amount of 88 wt. % mixed with AXO in the amount of 12 wt. % in a ball mill for 5-10 minutes, followed by preparation of a plastic raw mix with the addition of water in an amount of 19-23%, exposure of the resulting raw mix in sealed plastic bags for 24-36 hours at a temperature of 25-35 °, the manufacture of ceramic products plastic molding at a pressing pressure of 1.5-2.0 MPa, drying the molded ceramic product for 18-24 hours at room temperature, and then for 12-24 hours at a temperature of 30-100 ° C to a residual moisture content of less than 4%, firing at rising temperatures s with a speed of 1-2 ° C / min to 960 ° C, exposure at maximum temperature for 2-3 hours, followed by cooling for 18-24 hours at a speed of 1-5 ° C / min. Obtained by this method, a ceramic product has a strength of 15-20 MPa.

Пример 2. Технология, аналогичная технологии, приведенной в примере 1, за исключением только того, что глина в количестве 94 мас.% смешивается с АХО в количестве 6 мас.%, а сформованное изделие обжигается при температуре до 1060°С. Полученное таким способом керамическое изделие обладает прочностью 25-30 МПа, что на 55-60% выше показателя в примере 1. Так же образцы, полученные по указанному способу обладают средней плотностью 1,83-1,88 г/см.Example 2. A technology similar to the technology described in example 1, except that clay in an amount of 94 wt.% Is mixed with AXO in an amount of 6 wt.%, And the molded product is fired at temperatures up to 1060 ° C. The ceramic product obtained in this way has a strength of 25-30 MPa, which is 55-60% higher than the figure in Example 1. Also, samples obtained by this method have an average density of 1.83-1.88 g / cm.

Пример 3. Технология, аналогичная технологии, приведенной в примере 1, за исключением только того, что глина в количестве 98,5 мас. % смешивается с АХО в количестве 1,5 мас.%, а сформованное изделие обжигается при температуре до 1160°С. Полученное таким способом керамическое изделие обладает прочностью 70-75 МПа, что в 4-4,5 раза выше результата, полученного в примере 1. Показатель водопоглощения образцов по массе составляет 13%.Example 3. A technology similar to the technology described in example 1, except that clay in the amount of 98.5 wt. % is mixed with AXO in an amount of 1.5 wt.%, and the molded product is fired at temperatures up to 1160 ° C. Thus obtained ceramic product has a strength of 70-75 MPa, which is 4-4.5 times higher than the result obtained in example 1. The rate of water absorption of the samples by weight is 13%.

Пример 4. Технология, аналогичная технологии, приведенной в примере 1, за исключением только того, что глина в количестве 88 мас. % смешивается с АХО в количестве 12 мас. %, а сформованное изделие обжигается при температуре до 1160°С. Полученное таким способом керамическое изделие обладает прочностью 60-65 МПа, что в 3,5-4 раза выше результата, полученного в примере 1. Образцы, полученные по указанному способу обладают средней плотностью 2,04-2,08 г/см3, что на 11% выше плотности образцов, указанных в примере 2. Показатель водопоглощения образцов по массе составляет 14-15%, что на 15% выше показателя, полученного в примере 3.Example 4. A technology similar to the technology described in example 1, except that clay in the amount of 88 wt. % mixed with AXO in the amount of 12 wt. %, and the molded product is fired at temperatures up to 1160 ° C. Thus obtained ceramic product has a strength of 60-65 MPa, which is 3.5-4 times higher than the result obtained in example 1. Samples obtained by the specified method have an average density of 2.04-2.08 g / cm 3 that 11% higher than the density of the samples specified in example 2. The rate of water absorption of the samples by weight is 14-15%, which is 15% higher than the figure obtained in example 3.

Как видно из приведенных примеров, прочность и водонепроницаемость образцов, полученных по предлагаемому составу и технологии приготовления, превосходят соответствующие показатели образцов прототипа.As can be seen from the above examples, the strength and water resistance of the samples obtained by the proposed composition and preparation technology exceed the corresponding parameters of the prototype samples.

Более высокие физико-механические характеристики образцов керамики по сравнению с образцами прототипа обусловлены тем, что в процессе обжига продукты разложения глинистой составляющей шихты взаимодействуют с оксидами алюминия, кальция, железа и магния, которые присутствуют в добавочных материалах и отходах. Это способствует частичному появлению пиропластичной фазы, которая ускоряет протекание твердофазных реакций с преимущественным формированием муллита, гематита, анортита, авгита и др. Сравнивая рентгенограммы РФА для образцов из чистой С-Ч глины, обожженных при трех различных температурах, можно сделать вывод, что с увеличением температуры обжига наблюдается более полное наполнение структуры черепка и стеклофазы кристаллами муллита, гематита и уменьшение доли кремнезема и полевых шпатов ввиду частичного их оплавления по контуру минерала и перехода в стеклофазу (рисунок 1).Higher physico-mechanical characteristics of ceramic samples compared to prototype samples are due to the fact that during the firing process, the decomposition products of the clay component of the charge interact with aluminum, calcium, iron and magnesium oxides that are present in additional materials and waste. This contributes to the partial appearance of the pyroplastic phase, which accelerates the occurrence of solid-phase reactions with the predominant formation of mullite, hematite, anorthite, augite, etc. Comparing X-ray diffraction patterns for samples of pure S-H clay calcined at three different temperatures, we can conclude that with an increase the firing temperature, a more complete filling of the structure of the crock and glass phase with mullite, hematite crystals and a decrease in the fraction of silica and feldspars due to their partial melting along the miner contour are observed Ala and transition to the glass phase (Figure 1).

Более высокие показатели водонепроницаемости образцов керамики данного изобретения по сравнению с образцами прототипа обусловлены тем, что с увеличением дозировки АХО от 1,5 до 12% общее количество пор снижается, следовательно, структура становится более плотной. Так, при отсутствии добавки АХО средняя плотность черепка, обожженного при 1160°С, равна 2,05 г/см3, при 0,5% АХО - 2,07 г/см3, при 1,5% АХО - 2,09 г/см, при 6% АХО достигает 2,17 г/см3. Это связано, во-первых, с большим объемом кристаллических новообразований, формирующихся при высокотемпературном обжиге легкоплавкой шихты в присутствии добавки АХО, во-вторых, с более полным наполнением межзернового пространства новообразованиями, в третьих, с увеличением плотности стеклофазы за счет ее армирования кристаллами. Следует отметить, что дальнейшее увеличение АХО до 12% снижает плотность до 2,06 г/см3.The higher water resistance of the ceramic samples of this invention compared to the prototype samples is due to the fact that with an increase in the dosage of AXO from 1.5 to 12%, the total number of pores decreases, therefore, the structure becomes denser. So, in the absence of an AXO additive, the average density of a crock burnt at 1160 ° C is 2.05 g / cm 3 , at 0.5% AXO - 2.07 g / cm 3 , at 1.5% AXO - 2.09 g / cm, with 6% ACh reaches 2.17 g / cm 3 . This is due, firstly, to the large volume of crystalline neoplasms formed during high-temperature firing of the fusible mixture in the presence of an AXO additive, secondly, to a more complete filling of the intergranular space by the neoplasms, and thirdly, to an increase in the density of the glass phase due to its reinforcement with crystals. It should be noted that a further increase in AXO to 12% reduces the density to 2.06 g / cm 3 .

Claims (8)

Способ утилизации отходов алюмохромового катализатора, заключающийся в получении высокопрочной керамики на основе легкоплавких глин и отходов алюмохромового катализатора, отличающийся тем, что керамику изготавливают из шихты в виде смеси 88-99,5 мас. % легкоплавкой глины и 0,5-12 мас. % отходов алюмохромового катализатора методом пластического формования, включающим следующие этапы:A method of disposing aluminum-chromium catalyst waste, which consists in obtaining high-strength ceramics based on fusible clays and aluminum-chromium catalyst waste, characterized in that the ceramics are made from a mixture in the form of a mixture of 88-99.5 wt. % fusible clay and 0.5-12 wt. % waste aluminum-chromium catalyst by plastic molding, comprising the following steps: - на первом этапе сухая легкоплавкая глина размалывается в шаровой мельнице в течение 15-30 минут до фракции менее 16 мм;- at the first stage, dry fusible clay is ground in a ball mill for 15-30 minutes to a fraction of less than 16 mm; - на втором этапе производится смешение глины с 0,5-12 мас. % отходов алюмохромового катализатора путем совместного помола в шаровой мельнице в течение 5-10 минут;- at the second stage, clay is mixed with 0.5-12 wt. % waste aluminum-chromium catalyst by co-grinding in a ball mill for 5-10 minutes; - на третьем этапе приготавливается пластичная сырьевая смесь с добавлением воды в количестве 19-23%;- at the third stage, a plastic raw mix is prepared with the addition of water in an amount of 19-23%; - на четвертом этапе осуществляется формование из полученной сырьевой смеси полуфабриката методом пластического формования при давлении прессования 1,5-2,0 МПа;- at the fourth stage, molding is carried out from the obtained raw material mixture of the semi-finished product by plastic molding at a pressing pressure of 1.5-2.0 MPa; - на пятом этапе производится сушка полученных полуфабрикатов при температуре 30-100°С до остаточной влажности менее 4%;- at the fifth stage, the resulting semi-finished products are dried at a temperature of 30-100 ° C to a residual moisture content of less than 4%; - на шестом этапе производится обжиг при подъеме температуры со скоростью 1-2°С/мин до 1160°С, выдержке при максимальной температуре в течение 2-3 часов с последующим остыванием в течение 24 часов со скоростью 1°С/мин,- at the sixth stage, firing is performed when the temperature rises at a speed of 1-2 ° C / min to 1160 ° C, exposure at maximum temperature for 2-3 hours, followed by cooling for 24 hours at a speed of 1 ° C / min, при этом легкоплавкая глина имеет следующий химический состав, мас. %: SiO2 - 60-70, TiO2 - 0,5-1, Al2O3 - 10-15, Fe2O3 - 2-7, MnO - 0,1-1, CaO - 2-4, MgO - 1-5, Na2O - 1-4, K2O - 2-5, P2O5 - 0,1-0,5, SO3 - 0,09, п.п.п. - 6,10; отходы алюмохромового катализатора имеют следующий химический состав, мас. %: Cr2O3 - 10-25, γ - Al2O3 - 73-89, K2O - 1-2, SiO2 - 0-6, примеси железа - до 0,5-0,7, примеси никеля, меди, цинка, титана - до 0,2, насыпную плотность 1,3-1,5 г/см3 и влажность 0,9-5,0%.while fusible clay has the following chemical composition, wt. %: SiO 2 - 60-70, TiO 2 - 0.5-1, Al 2 O 3 - 10-15, Fe 2 O 3 - 2-7, MnO - 0.1-1, CaO - 2-4, MgO - 1-5, Na 2 O - 1-4, K 2 O - 2-5, P 2 O 5 - 0.1-0.5, SO 3 - 0.09, pp - 6.10; waste alumina catalyst have the following chemical composition, wt. %: Cr 2 O 3 - 10-25, γ - Al 2 O 3 - 73-89, K 2 O - 1-2, SiO 2 - 0-6, iron impurities - up to 0.5-0.7, impurities nickel, copper, zinc, titanium - up to 0.2, bulk density of 1.3-1.5 g / cm 3 and humidity of 0.9-5.0%.
RU2015155705A 2015-12-25 2015-12-25 Method for utilizing alumochromic catalyst waste RU2620679C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155705A RU2620679C1 (en) 2015-12-25 2015-12-25 Method for utilizing alumochromic catalyst waste

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155705A RU2620679C1 (en) 2015-12-25 2015-12-25 Method for utilizing alumochromic catalyst waste

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2620679C1 true RU2620679C1 (en) 2017-05-29

Family

ID=59031976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015155705A RU2620679C1 (en) 2015-12-25 2015-12-25 Method for utilizing alumochromic catalyst waste

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620679C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111410547A (en) * 2020-03-04 2020-07-14 中南大学 Solid waste based ceramic catalytic membrane and preparation method and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1530622A1 (en) * 1988-03-21 1989-12-23 Специализированная Проектно-Конструкторская Организация По Наладке Технологических Процессов Производства И Оказанию Помощи Предприятиям "Оргтехстром" Министерства Промышленности Строительных Материалов Латвсср Initial material mixture for making facing ceramic articles
SU1682348A1 (en) * 1989-07-12 1991-10-07 Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых Ceramic composition
WO2005097368A1 (en) * 2004-04-08 2005-10-20 Newearth Pte Ltd Method for waste stabilisation and products obtained therefrom
RU2387615C1 (en) * 2009-03-30 2010-04-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Ceramic mass
CN102358704A (en) * 2011-07-21 2012-02-22 沈阳航空航天大学 Method for preparing ceramsite by sintering high chromium-contaminated soil

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1530622A1 (en) * 1988-03-21 1989-12-23 Специализированная Проектно-Конструкторская Организация По Наладке Технологических Процессов Производства И Оказанию Помощи Предприятиям "Оргтехстром" Министерства Промышленности Строительных Материалов Латвсср Initial material mixture for making facing ceramic articles
SU1682348A1 (en) * 1989-07-12 1991-10-07 Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых Ceramic composition
WO2005097368A1 (en) * 2004-04-08 2005-10-20 Newearth Pte Ltd Method for waste stabilisation and products obtained therefrom
RU2387615C1 (en) * 2009-03-30 2010-04-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Ceramic mass
CN102358704A (en) * 2011-07-21 2012-02-22 沈阳航空航天大学 Method for preparing ceramsite by sintering high chromium-contaminated soil

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111410547A (en) * 2020-03-04 2020-07-14 中南大学 Solid waste based ceramic catalytic membrane and preparation method and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Waijarean et al. Strength and microstructure of water treatment residue-based geopolymers containing heavy metals
Mao et al. The reuse of waste glass for enhancement of heavy metals immobilization during the introduction of galvanized sludge in brick manufacturing
Amaral et al. Soil–cement bricks incorporated with eggshell waste
JP6268583B2 (en) Method for producing fired product
KR101495599B1 (en) The manufacturing method of block using industrial byproducts
RU2620679C1 (en) Method for utilizing alumochromic catalyst waste
CN103265171B (en) Arsenious waste curing method as well as generated solid arsenic crystal product and application thereof
CN104478329A (en) Preparation method for producing autoclaved aerated concrete block by using antimony ore tailing
KR101964801B1 (en) Red Mud Ceramics and Manufacturing Method Thereof
CN105732066A (en) Re-utilizing method of sludge in municipal sewage treatment plant
KR20220138954A (en) Photassium chloride plain concrete alkali activator extracted from chlorine bypass dust generated in cement manufacturing process and the plain concrete composition comprising them and inorgarnic artificial marble using them
KR101658887B1 (en) Method of preparing light weight aggregate using gold mine tail
KR102204139B1 (en) Non-cement binder composition and manufacturing method of the same
KR102042779B1 (en) The soil fill materials enhanced strength and manufacturing method of the same
JP4100562B2 (en) Spinel complex oxide fired body and method for producing the same
US20050116395A1 (en) Method for aluminum residue ash recycling utilization
CN106316382A (en) Spinel prepared with waterworks sludge and preparing method thereof
Raghubanshi et al. Recycling and potential utilization of red mud (Bauxite Residue) for construction industry applications
CN109180153A (en) A method of with oxidation rotary kiln tailings potting grain
Zdeb et al. Characterisation of basic properties of mineral binders with calcined water treatment sludge
Abdelfattah et al. The effect of calcium fluoride on mineral phases and properties of lightweight expanded clay aggregates
KR101421042B1 (en) A Brick using Kaolinite Refining By-products and A Method of Manufacturing Brick
WO2022012795A1 (en) Method for producing a building material
CN106927706A (en) A kind of method of incineration of refuse flyash synthetic crystal mineral material
CN112341237A (en) Method for firing light ceramsite by using waste casting resin sand