[發明專利]利用微波熱處理鉻渣制備輕質墻體材料的方法

有效

• 申請號: 201210589168.1
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103011890A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李保衛;張雪峰;賈曉林;劉芳
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭增欣

技術領域

本發明涉及一種制備輕質墻體材料的方法，特別是涉及一種利用鉻渣經微波熱處理制造備輕質墻體材料的方法。

背景技術

鉻渣是金屬鉻和鉻鹽生產過程中產生的一種固體廢物，因其含有超量的水溶性Cr（Ⅵ）而具有強烈毒性，是國際公認的?47?種最危險的廢物之一。在我國含鉻廢物被列入《國家危險廢物名錄》。鉻渣中的有害成分主要是可溶性鉻酸鈉、酸溶性鉻酸鈣等六價鉻離子，六價鉻離子對人體健康的毒害很大。鉻渣中Cr（Ⅵ）會隨雨水浸滲對生態環境造成嚴重污染。鉻渣污染危害具有潛在性、隱蔽性和長期性，一旦造成水體、土壤等環境污染，即使投入再大也難以恢復原貌。目前全國積存的鉻渣已超過?250?萬噸，而且每年還將以數十萬噸的速度遞增。國內外治理及綜合利用鉻渣的相關研究較多，主要有固化法、還原法、絡合法及生物法等四大類。高溫固相還原法以炭粉、木屑、稻殼、煤矸石和冶金廢渣等為還原劑，利用其中含有的過量C與鉻渣進行高溫熔融反應，使鉻渣中的?Cr?(Ⅵ)還原成?Cr?(Ⅲ)，最終以玻璃態或尖晶石形態存在。該方法解毒徹底、穩定，是鉻渣資源化處理的首選方法。但該方法鉻渣沒有得到綜合利用，生產效率較低，能耗較高。

目前市場上大量使用的非燒結輕質墻體材料主要有混凝土空心砌塊和加氣混凝土砌塊，但是加氣混凝土的生產需要消耗水泥，耗能較大，并且加氣混凝土的吸水率較高，易產生裂紋，體積穩定性較差，普遍存在筑墻體開裂，嚴寒氣候環境中發生凍害等問題，其使用受到限制，也影響到建筑物的使用功能和外觀質量。

申請號為201010592512.3的專利申請文件公開一種釉面自保溫泡沫陶瓷復合墻體材料及其制備方法，該方法以鋼渣、粉煤灰、膨潤土為主要原料，制備時在模具底層鋪第一致密層，再依次鋪保溫層、第二致密層、釉料，然后加壓成形得到生坯；將生坯干燥，裝入窯爐高溫燒成。利用陶瓷廢料破碎成顆粒，加入粘合劑和水，壓制成形，在1100-1150℃下經隧道窯燒成，燒成時間10-12小時。該專利申請利用鋼渣、粉煤灰、膨潤土等原料，不涉及鉻渣的利用問題，而且燒成時間較長，需消耗大量能源，生產成本較高，影響其推廣應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題：克服現有技術中鉻渣無害化處理不充分、工藝復雜、成本較高等問題，提供一種充分利用鉻渣資源、能耗低、效率高、節能環保的利用微波熱處理鉻渣制備輕質墻體材料的方法。

本發明的技術方案：

一種微波熱處理鉻渣制備輕質墻體材料的方法，包括以下步驟：

1）將鉻渣、粉煤灰、鈉長石按55-65%、20-30%、15-25%的重量比分別計量，并粉碎；

2）將鉻渣、粉煤灰和鈉長石一同加入混料機中，混合均勻，得到配合料；

3）按鉻渣5-10%的重量比稱量還原劑，向還原劑中加水配成水溶液，加水量為還原劑重量的2-4倍；將該水溶液與所述配合料混合均勻得到混合料，然后將混合料壓制成磚坯；

4）將磚坯干燥后送入工業微波爐，經微波高溫燒結，得到輕質墻體材料。

所述還原劑為葡萄糖、蔗糖、草酸和檸檬酸中的一種或幾種的混合物。

所述工業微波爐的功率為30-60KW，微波高溫燒結時的升溫速率為每分鐘5-15℃，升溫至900-1100℃，并在此溫度下保溫15-35min。

所述粉碎的鉻渣、粉煤灰、鈉長石的粒度為0.074-0.3mm；壓制磚坯時的壓力為5-20MPa。

本發明的積極有益效果：

（1）本發明以鉻渣、粉煤灰、鈉長石和還原劑為主要原料，采用還原固化法制備輕質墻體材料，在還原劑下通過微波熱處理將鉻渣中有毒的六價鉻轉化為毒性較小的三價鉻，經高溫熔融燒結制備出輕質墻體材料，對三價鉻進行進一步固化和封閉。本發明將鉻渣解毒、固化和輕質墻體材料的制備一步完成，工藝簡化，生產成本較低，得到的墻體材料呈玻璃體結構并且孔隙均勻，產品品質較好。參見產品的顯微結構圖2-圖5。

本發明產品的技術指標：密度：800~1000?kg/m³，抗壓強度：5~13?MPa；導熱系數：0.1~0.2?W/(m·K)。?

（2）本發明中的還原劑在微波熱處理過程中在高溫下揮發，還原劑在還原鉻渣的同時，還起到造孔劑的作用；高溫燒成時在產品中形成微孔，因而得到的產品具有輕質多孔的特點。

反應原理：利用還原劑中的C和鉻渣中的?CaCrO₄在微波高溫燒結下發生反應，反應后鉻渣被還原解毒。主要反應式如下：