[發明專利]一種利用含鉻污泥制備陶粒的方法

在審

• 申請號: 202210148308.5
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114409377A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 呂樹祥;郭宇晨;李臻;常倩;蔣金洋
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C04B33/132
• 分類號: C04B33/132;C04B33/13;C04B33/24;C04B33/135
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

本發明提供了一種利用含鉻污泥制備陶粒的方法，步驟包括：將含鉻污泥、二價金屬氧化物和黏土均勻混合，得到混合物；將混合物加水造粒成型，之后于100℃干燥2h，得到生料球；將生料球進行高溫煅燒，煅燒后降至室溫，得到陶粒。本發明制備獲得的陶粒能夠達到對鉻的完全固定、包裹，陶粒產品中Cr(VI)、總鉻浸出結果完全滿足相關國標要求；本發明以含鉻污泥及二價金屬氧化物、黏土為原料，可實現危險廢物及固體廢物的安全處置與資源化利用。另外，本方法將含鉻污泥作為原材料，一定程度上減少了制陶粒原材料的消耗。符合可持續發展戰略，達到節約能源的要求。

技術領域：

本發明涉及固體廢物資源綜合利用領域，具體涉及一種利用含鉻污泥制備陶粒的方法。

背景技術：

含鉻污泥是電鍍、印染、冶煉及皮革等行業廢水處理過程產生的固體廢物，因含具有三致毒性(致畸、致癌、致突變)的Cr(VI)而被《國家危險廢物名錄》列為危險廢物，必須進行無害化處置。目前，傳統的處理方法，存在低效率、二次污染、處理不徹底等問題，污泥中的鉻元素無法充分固定。因此需要開發合適的無害化和資源化處理技術，不僅是相關產業綠色生產，減少產生鉻渣等廢棄物，解決行業持續發展的瓶頸問題，同時具有重大理論意義和社會效益。目前，已有專利公開了含鉻污泥燒制陶粒的方法，如：CN112939622A中將含鉻污泥進行還原焙燒處理后，與煤粉和/或鋸末、脫水硅鋁質尾礦、石灰石及水混合造粒，在再經過干燥和燒結，生產陶粒；CN112939620A中將煤爐渣、焦油渣、鉻泥、海泥混合后燒制陶粒；CN102875116A公開了一種制備含鉻污泥陶粒的方法，鉻泥經濕磨后，與城市污泥、風化巖、淤泥或高嶺土烘干后和還原劑混合，經成球、烘干后進入回轉窯高溫1230～1330℃高溫煅燒用來生產含鉻污泥陶粒。盡管，以上方法能將含鉻污泥燒制為陶粒，但是，燒制重金屬鉻沒有被完全封裝固定，不能形成相對穩定的相態，在復雜的自然環境中，陶粒中的Cr(III)仍具有被氧化為Cr(VI)的風險。

發明內容：

鑒于上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種利用含鉻污泥制備陶粒的方法，具體包括以下步驟：

1)將含鉻污泥、二價金屬氧化物和黏土均勻混合，得到混合物；混合物中含鉻污泥的質量分數為30～40％，二價金屬氧化物的質量分數為3～4％，剩余部分為黏土；

2)將混合物加水造粒成型，之后于100℃干燥2h，得到生料球；

3)將生料球進行高溫煅燒，煅燒后降至室溫，得到陶粒。

優選地，所述步驟3)中對生料球進行高溫煅燒的處理為：以5～10℃/min的升溫速率升至1000～1100℃，恒溫煅燒2～4h后降至室溫。

進一步地，所述含鉻污泥采用電鍍、印染、冶煉及皮革等行業廢水處理過程中產生的污泥，優選具有如下物質組成的含鉻污泥：按照質量分數：鉻2～30％、有機物20～25％、無機物45～70％、水分5～15％。

進一步地，所述二價金屬氧化物為CaO、FeO、CuO、MgO、ZnO、NiO、BaO中的一種或任意幾種組成的混合物。

進一步地，所述黏土的主要成分為SiO₂，優選高嶺土、硅藻土、海泥、粉煤灰、風化巖、淤泥、城鎮污泥或疏浚污泥。

相比現有技術，本發明的技術效果在于：

1)采用本發明技術方案提供的原料及反應條件制備獲得的陶粒能夠達到對鉻的完全固定、包裹。經測定，陶粒產品中Cr(VI)、總鉻浸出結果完全滿足國標GB 5085.3-2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》(Cr(VI)＜5ppm；Cr(total)＜15ppm)。

2)本發明生產的陶粒以含鉻污泥及二價金屬氧化物、黏土為原料，可實現危險廢物及固體廢物的安全處置與資源化利用。

3)本方法將含鉻污泥作為原材料，一定程度上減少了制陶粒原材料的消耗。符合可持續發展戰略，達到節約能源的要求。