專利名稱：一種用生活污水和鉻渣制備的多孔磚、空心磚及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用城鎮(zhèn)生活污水及工業(yè)鉻渣等為原料制備的多孔磚、空心磚及制備方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家，隨著城市人口的驟增、鄉(xiāng)村的城鎮(zhèn)化和人民生活水平的提高，人均需水量和總需水量不斷增加，城鎮(zhèn)污水總排放量也隨之相應(yīng)逐漸增加。據(jù)估計(jì)，到2015年，我國(guó)城市生活污水排放總量約為1500億，其中村鎮(zhèn)污水排放量可達(dá)400億。然而，我國(guó)目前城市生活污水處理率尚未達(dá)到10％。根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃，到2015年，城市生活污水處理率要達(dá)到60％。按照這一要求，大量城市生活污水有待處理。
現(xiàn)有技術(shù)中，處理城鎮(zhèn)生活污水的常規(guī)工藝主要包括氧化溝工藝、序批式活性污泥法、生物法、膜分離技術(shù)、強(qiáng)化一級(jí)處理等工藝方法。由于上述各種工藝方法中均存在工藝復(fù)雜，基建費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用較高等缺點(diǎn)，一些地方政府，企、事業(yè)單位無力承擔(dān)，城市污水處理困難；因此，研究更為經(jīng)濟(jì)、更為高效、更為普遍適用的城鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)已迫在眉睫。
現(xiàn)代社會(huì)，含有金屬鉻的各種用具與人們?nèi)粘Ｉ钜衙懿豢煞郑t渣就是重鉻酸鈉、金屬鉻生產(chǎn)中的廢渣，其毒性較強(qiáng)，排放量大，污染面廣。它的主要化學(xué)組成，按重量百分比計(jì)算，MgO25-40％、CaO20-30％、SiO24-10％、Al2O33-6％、Fe2O35-8％、Cr2O33-7％(其中Cr+61-3％)；主要物相組成為方鎂石(MgO)、硅酸二鈣(2CaO.SiO2)、鐵鋁酸鈣(4CaO.Al2O3.Fe2O3)及酸溶鉻(主要是鉻鋁酸鈣3CaO.Al2O3.CaCrO4.12H2O)等。廢鉻渣目前主要是作為工業(yè)廢棄物堆放在一些閑置地上，有的也將廢鉻渣作為工業(yè)原材料，用于制造鈣鎂磷肥、水泥添加劑或玻璃作色劑等，但這些都是基于在沒有對(duì)廢鉻渣進(jìn)行過無害化處理的情況下進(jìn)行利用的。
由于廢鉻渣中的主要有害成分是酸溶性鉻鋁酸鈣中的六價(jià)鉻離子，在空氣中的二氧化碳和雨水作用下，大量的六價(jià)離子隨雨水溶解滲入地表，對(duì)地下水、江河、湖泊產(chǎn)生污染，也危害農(nóng)田與水生物；六價(jià)鉻離子對(duì)人身健康的毒害很大，它的化合物具有很強(qiáng)的氧化性，對(duì)人體的消化道、呼吸道、皮膚、粘膜以及內(nèi)臟都有危害，長(zhǎng)期接觸六價(jià)鉻化合物的人會(huì)引起鉻中毒，并造成頭痛疲倦、消瘦、厭食，肝、腎也會(huì)受到損害，鉻化合物還具有致癌作用，尤其是肺癌；而未經(jīng)無害化處理的廢鉻渣被利用作為一些工業(yè)原料，由于其化學(xué)特性的存在，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
在鋼廠生產(chǎn)特別是冷軋帶鋼的生產(chǎn)過程中，需要對(duì)鋼材的表面進(jìn)行酸洗；現(xiàn)大多數(shù)鋼廠將鋼材浸入酸濃度為20％左右的鹽酸中進(jìn)行酸洗，隨著酸洗的進(jìn)行，酸濃度逐漸降低，鐵濃度不斷升高，當(dāng)溶液中酸濃度降至6％-8％，生成的氯化亞鐵濃度超過20％-25％時(shí)，酸洗速率下降，原酸洗液必須更換，變成了廢酸。目前已有的廢酸處理方法，或投資很大，或處理不徹底，或技術(shù)不成熟，較少采用。所以，目前一些中小型鋼廠的鹽酸酸洗廢液，多采用中和法簡(jiǎn)單處理后排放。由于處理不徹底，廢酸量大，致使鋼廠外排水無法達(dá)標(biāo)。經(jīng)粗略統(tǒng)計(jì)，每年全國(guó)有數(shù)百萬噸含鐵廢鹽酸采用此法排放，極大地污染、破壞了環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)今城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液的處理問題，申請(qǐng)人根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過查閱大量文獻(xiàn)資料和無數(shù)次試驗(yàn)，研制出用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液等為原料制備的多孔磚、空心磚及制備方法。
本發(fā)明的目的在于提供一種用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液制備的多孔磚、空心磚及制備方法，以降低企業(yè)成本、減少排放、減輕污染，造福社會(huì)。
本發(fā)明一種用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液制備的多孔磚、空心磚，其組分為1)、生活污水適量；2)、鉻渣30-50重量份，優(yōu)選40重量份；3)、含鐵廢鹽酸液適量；
4)、廢鐵屑3-6重量份，優(yōu)選4.5重量份；5)、水鎂石10-20重量份，優(yōu)選15重量份；6)、頁(yè)巖20-40重量份，優(yōu)選30重量份；上述2)、4)、5)、6)中各種固體物料的顆粒粉碎至磚用級(jí)粉，顆粒小于1毫米。
本發(fā)明一種用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液等為原料制備的多孔磚、空心磚的制備方法，其步驟為1)、將鉻渣、頁(yè)巖、廢鐵屑和水鎂石的顆粒粉碎至小于1毫米，備用；2)、先將30-50重量份鉻渣，優(yōu)選40重量份，加入含鐵廢鹽酸液適量，浸泡12-24小時(shí)進(jìn)行酸化反應(yīng)，在其PH值為4-6時(shí)，再加入3-6份廢鐵屑混勻，反應(yīng)24-36小時(shí)；3)、將水鎂石10-20重量份，優(yōu)選15重量份；頁(yè)巖20-40重量份，優(yōu)選30重量份；與步驟2)中的物料用生活污水進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、混勻?)、后置于陳化庫(kù)內(nèi)經(jīng)48-96小時(shí)陳化后，優(yōu)選為72小時(shí)，經(jīng)碾壓、再攪拌送入擠磚機(jī)中；5)、真空擠壓成含污水為15-25％的空心泥條，優(yōu)選為20％，壓力為15-25kg/cm2，優(yōu)選為20kg/cm2，真空度為0.05-0.15Mpa；6)、再經(jīng)常規(guī)的切坯、碼坯后，靜置干燥，控制干燥室的溫度為100-120℃，時(shí)間為36-72小時(shí)；7)、燒結(jié)在1200-1270℃維持24-36小時(shí)，優(yōu)選30小時(shí)；8)、冷卻緩慢冷卻即可。
本發(fā)明技術(shù)方案中，所述的生活污水為城鎮(zhèn)生活污水；所述的鉻渣主要為重鉻酸鈉、金屬鉻生產(chǎn)中排出的廢渣；所述的廢鹽酸液取自鋼廠的廢棄物；所述的水鎂石，在我國(guó)分布較為廣泛，特別是在東北地區(qū)，儲(chǔ)量巨大，價(jià)格便宜；所述廢鐵屑取自鋼鐵生產(chǎn)加工廠的廢料，成本低廉，來源廣泛；所述頁(yè)巖為黑色頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、油頁(yè)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖或鐵質(zhì)頁(yè)巖等，在我國(guó)分布廣泛，且儲(chǔ)量巨大；
所述燒結(jié)，可采用已知的輪窯或隧道窯等常規(guī)的燒磚方法；本發(fā)明中所用設(shè)備均為制磚廠常用設(shè)備，只是存儲(chǔ)、陳化及進(jìn)行反應(yīng)時(shí)的儲(chǔ)液槽為防腐型，可為水泥等制作的反應(yīng)槽、罐等。
本發(fā)明中所用各種原料大多屬于工廠廢棄物，既解決了廢物的處理問題，又有了產(chǎn)品原料來源；即避免了污染環(huán)境，又降低了生產(chǎn)成本。由于本發(fā)明中鉻渣具有強(qiáng)堿性，腐蝕性很強(qiáng)，且鉻鋁酸鈣中的六價(jià)鉻離子，對(duì)人體、環(huán)境危害很大，在加入廢鹽酸液后，可與廢鹽酸液中一定數(shù)量的鹽酸進(jìn)行中和反應(yīng)，并且由于廢鹽酸里面還含有30％以上的氯化亞鐵，還可還原酸溶性鉻鋁酸鈣中的大部分六價(jià)鉻離子，使其變成穩(wěn)定的三價(jià)鉻離子；在加入廢鐵屑后，會(huì)進(jìn)一步還原剩余的微量六價(jià)鉻離子；當(dāng)與水鎂石、頁(yè)巖、廢鐵屑用生活污水?dāng)嚢?、混勻、陳化、燒結(jié)后，里面的三價(jià)鉻離子和水鎂石、廢鐵屑、鉻渣里面原有的方鎂石(MgO)、硅酸二鈣(2CaO.SiO2)、鐵鋁酸鈣(4CaO.Al2O3.Fe2O3)等，發(fā)生復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，特別是經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，形成復(fù)雜的鉻鎂尖晶石型、偏高嶺石結(jié)構(gòu)物、三價(jià)氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氯化鎂、氧化鋁、氧化硅等混合物，這些復(fù)雜氧化物的混合體，使磚體更加致密，抗壓強(qiáng)度高，抗折性能強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，熱穩(wěn)定性好、抗?jié)B透、耐侵蝕等特點(diǎn)，具有其它普通粘土磚、耐火磚無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
在制磚過程中，使用生活污水，不僅節(jié)約了有限的水源，省去了治理廢水的費(fèi)用，保護(hù)了環(huán)境，而且由于廢水中含有懸浮類、膠體類等有機(jī)物，加上磚體里面混有的內(nèi)燃物氧化鎂等助燃，使得本發(fā)明制造的磚在燒結(jié)過程中，還具有其它優(yōu)點(diǎn)①既節(jié)能減排、降耗，又減輕環(huán)境污染；②可加快輪窯、隧道窯焙燒速度，加速輪窯、隧道窯周轉(zhuǎn)，提高產(chǎn)量和質(zhì)量；③縮短坯體干燥周期，減小導(dǎo)熱系數(shù)和熱損失，提高隔熱保溫能力；④減輕燒火工的勞動(dòng)強(qiáng)度和煤灰污染，改善出窯作業(yè)條件。
具體實(shí)施例方式
下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
實(shí)施例1本發(fā)明一種用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液制備的多孔磚、空心磚，其組分為
1)、生活污水適量；2)、鉻渣30重量份；3)、含鐵廢鹽酸液適量；4)、廢鐵屑6重量份；5)、水鎂石10重量份；6)、頁(yè)巖20重量份；上述2)、4)、5)、6)中各種固體物料的顆粒粉碎至磚用級(jí)粉，顆粒小于1毫米。
制備方法1)、將鉻渣、頁(yè)巖、廢鐵屑和水鎂石的顆粒粉碎至小于1毫米，備用；2)、先將30重量份鉻渣，加入含鐵廢鹽酸液適量，浸泡12小時(shí)進(jìn)行酸化反應(yīng)，在其PH值為4時(shí)，再加入6份廢鐵屑混勻，反應(yīng)36小時(shí)；3)、將水鎂石10重量份；頁(yè)巖20重量份；與步驟2)中的物料用生活污水進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、混勻?)、后置于陳化庫(kù)內(nèi)經(jīng)48小時(shí)陳化后，經(jīng)碾壓、再攪拌送入擠磚機(jī)中；5)、真空擠壓成含污水為15％的空心泥條，壓力為15kg/cm2，真空度為0.05Mpa；6)、再經(jīng)常規(guī)的切坯、碼坯后，靜置干燥，控制干燥室的溫度為100℃，時(shí)間為36小時(shí)；7)、燒結(jié)在1200℃維持24小時(shí)；8)、冷卻緩慢冷卻即可。
實(shí)施例2本發(fā)明一種用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液制備的多孔磚、空心磚，其組分為1)、生活污水適量；2)、鉻渣50重量份；3)、含鐵廢鹽酸液適量；4)、廢鐵屑3重量份；5)、水鎂石20重量份；
6)、頁(yè)巖40重量份；上述2)、4)、5)、6)中各種固體物料的顆粒粉碎至磚用級(jí)粉，顆粒小于1毫米。
制備方法1)、將鉻渣、頁(yè)巖、廢鐵屑和水鎂石的顆粒粉碎至小于1毫米，備用；2)、先將50重量份鉻渣，加入含鐵廢鹽酸液適量，浸泡24小時(shí)進(jìn)行酸化反應(yīng)，在其PH值為6時(shí)，再加入3份廢鐵屑混勻，反應(yīng)24小時(shí)；3)、將水鎂石20重量份；頁(yè)巖40重量份；與步驟2)中的物料用生活污水進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、混勻?)、后置于陳化庫(kù)內(nèi)經(jīng)96小時(shí)陳化后，經(jīng)碾壓、再攪拌送入擠磚機(jī)中；5)、真空擠壓成含污水為25％的空心泥條，壓力為25kg/cm2，真空度為0.15Mpa；6)、再經(jīng)常規(guī)的切坯、碼坯后，靜置干燥，控制干燥室的溫度為120℃，時(shí)間為72小時(shí)；7)、燒結(jié)在1270℃維持36小時(shí)；8)、冷卻緩慢冷卻即可。
實(shí)施例3本發(fā)明一種用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液制備的多孔磚、空心磚，其組分為1)、生活污水適量；2)、鉻渣40重量份；3)、含鐵廢鹽酸液適量；4)、廢鐵屑4.5重量份；5)、水鎂石15重量份；6)、頁(yè)巖30重量份；上述2)、4)、5)、6)中各種固體物料的顆粒粉碎至磚用級(jí)粉，顆粒小于1毫米。
制備方法1)、將鉻渣、頁(yè)巖、廢鐵屑和水鎂石的顆粒粉碎至小于1毫米，備用；
2)、先將40重量份鉻渣，加入含鐵廢鹽酸液適量，浸泡18小時(shí)進(jìn)行酸化反應(yīng)，在其PH值為5時(shí)，再加入4.5份廢鐵屑混勻，反應(yīng)30小時(shí)；3)、將水鎂石15重量份；頁(yè)巖30重量份；與步驟2)中的物料用生活污水進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛⒒靹颍?)、后置于陳化庫(kù)內(nèi)經(jīng)72小時(shí)陳化后，經(jīng)碾壓、再攪拌送入擠磚機(jī)中；5)、真空擠壓成含污水為20％的空心泥條，壓力為20kg/cm2，真空度為0.10Mpa；6)、再經(jīng)常規(guī)的切坯、碼坯后，靜置干燥，控制干燥室的溫度為110℃，時(shí)間為54小時(shí)；7)、燒結(jié)在1235℃維持30小時(shí)；8)、冷卻緩慢冷卻即可。
實(shí)施例4本發(fā)明一種用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液制備的多孔磚、空心磚，其組分為1)、生活污水適量；2)、鉻渣32重量份；3)、含鐵廢鹽酸液適量；4)、廢鐵屑3.5重量份；5)、水鎂石12重量份；6)、頁(yè)巖23重量份；上述2)、4)、5)、6)中各種固體物料的顆粒粉碎至磚用級(jí)粉，顆粒小于1毫米。
制備方法1)、將鉻渣、頁(yè)巖、廢鐵屑和水鎂石的顆粒粉碎至小于1毫米，備用；2)、先將32重量份鉻渣，加入含鐵廢鹽酸液適量，浸泡15小時(shí)進(jìn)行酸化反應(yīng)，在其PH值為5.5時(shí)，再加入3.5份廢鐵屑混勻，反應(yīng)28小時(shí)；3)、將水鎂石12重量份；頁(yè)巖23重量份；與步驟2)中的物料用生活污水進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、混勻?)、后置于陳化庫(kù)內(nèi)經(jīng)56小時(shí)陳化后，經(jīng)碾壓、再攪拌送入擠磚機(jī)中；
5)、真空擠壓成含污水為18％的空心泥條，壓力為17kg/cm2，真空度為0.07Mpa；6)、再經(jīng)常規(guī)的切坯、碼坯后，靜置干燥，控制干燥室的溫度為105℃，時(shí)間為42小時(shí)；7)、燒結(jié)在1210℃維持26小時(shí)；8)、冷卻緩慢冷卻即可。
實(shí)施例5本發(fā)明一種用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液制備的多孔磚、空心磚，其組分為1)、生活污水適量；2)、鉻渣48重量份；3)、含鐵廢鹽酸液適量；4)、廢鐵屑5.5重量份；5)、水鎂石18重量份；6)、頁(yè)巖36重量份；上述2)、4)、5)、6)中各種固體物料的顆粒粉碎至磚用級(jí)粉，顆粒小于1毫米。
制備方法1)、將鉻渣、頁(yè)巖、廢鐵屑和水鎂石的顆粒粉碎至小于1毫米，備用；2)、先將48重量份鉻渣，加入含鐵廢鹽酸液適量，浸泡22小時(shí)進(jìn)行酸化反應(yīng)，在其PH值為4.5時(shí)，再加入5.5份廢鐵屑混勻，反應(yīng)30小時(shí)；3)、將水鎂石18重量份；頁(yè)巖36重量份；與步驟2)中的物料用生活污水進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、混勻?)、后置于陳化庫(kù)內(nèi)經(jīng)90小時(shí)陳化后，經(jīng)碾壓、再攪拌送入擠磚機(jī)中；5)、真空擠壓成含污水為22％的空心泥條，壓力為23kg/cm2，真空度為0.13Mpa；6)、再經(jīng)常規(guī)的切坯、碼坯后，靜置干燥，控制干燥室的溫度為115℃，時(shí)間為66小時(shí)；7)、燒結(jié)在1260℃維持33小時(shí)；
8)、冷卻緩慢冷卻即可。
為表明本發(fā)明一種用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液等為原料制備多孔磚、空心磚的性能效果，下面通過對(duì)比試驗(yàn)來進(jìn)一步闡述試驗(yàn)材料1)、100#標(biāo)準(zhǔn)紅磚2)、采用本發(fā)明實(shí)施例1-5中所述方法制備的多孔磚、空心磚試驗(yàn)設(shè)備及方法采用普通粘土磚的試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法

結(jié)論采用本發(fā)明一種用城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢鉻渣及鋼廠含鐵廢鹽酸液制備的多孔磚、空心磚的主要性能指標(biāo)，如體積密度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、耐火度等均大大優(yōu)于100#紅磚標(biāo)準(zhǔn)值；所以本發(fā)明方法制備的多孔磚、空心磚既可用于建筑領(lǐng)域，也可用做耐火材料。
權(quán)利要求
1.一種用生活污水和鉻渣制備的多孔磚、空心磚，其特征在于組分為1)、生活污水適量；2)、鉻渣30-50重量份，優(yōu)選40重量份；3)、含鐵廢鹽酸液適量；4)、廢鐵屑3-6重量份，優(yōu)選4.5重量份；5)、水鎂石10-20重量份，優(yōu)選15重量份；6)、頁(yè)巖20-40重量份，優(yōu)選30重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用生活污水和鉻渣制備的多孔磚、空心磚，其特征在于所述的組分2)、4)、5)、6)中物料的顆粒小于1毫米。
3.權(quán)利要求1和2所述的一種用生活污水和鉻渣制備多孔磚、空心磚的方法，其特征在于步驟為1)、將鉻渣、頁(yè)巖、廢鐵屑和水鎂石的顆粒粉碎至小于1毫米，備用；2)、先將30-50重量份鉻渣，優(yōu)選40重量份，加入含鐵廢鹽酸液適量，浸泡12-24小時(shí)進(jìn)行酸化反應(yīng)，在其PH值為4-6時(shí)，再加入3-6份廢鐵屑混勻，反應(yīng)24-36小時(shí)；3)、將水鎂石10-20重量份，優(yōu)選15重量份；頁(yè)巖20-40重量份，優(yōu)選30重量份；與步驟2)中的物料用生活污水進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、混勻?)、后置于陳化庫(kù)內(nèi)經(jīng)48-96小時(shí)陳化后，優(yōu)選為72小時(shí)，經(jīng)碾壓、再攪拌送入擠磚機(jī)中；5)、真空擠壓成含污水為15-25％的空心泥條，優(yōu)選為20％，壓力為15-25kg/cm2，優(yōu)選為20kg/cm2，真空度為0.05-0.15Mpa；6)、再經(jīng)常規(guī)的切坯、碼坯后，靜置干燥，控制干燥室的溫度為100-120℃，時(shí)間為36-72小時(shí)；7)、燒結(jié)在1200-1270℃維持24-36小時(shí)，優(yōu)選30小時(shí)，8)、冷卻緩慢冷卻即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用生活污水和工業(yè)鉻渣等為原料制備多孔磚、空心磚及制備方法。其組分為生活污水適量；鉻渣30－50重量份；含鐵廢鹽酸液適量；廢鐵屑3－6重量份；水鎂石10－20重量份；頁(yè)巖20－40重量份；其制備方法可為將上述固體物料粉碎至磚用級(jí)粉；將鉻渣用含鐵廢鹽酸液進(jìn)行酸化，再加入廢鐵屑混勻；后與水鎂石、頁(yè)巖用生活污水適量進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、混勻，?jīng)陳化、碾壓、切坯、碼坯后，靜置干燥、燒結(jié)、冷卻即得。本發(fā)明方法制備的多孔磚、空心磚，成本低，性能好，可用于建筑領(lǐng)域或用做耐火材料。
文檔編號(hào)C04B22/04GK101050078SQ20071009001
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者王鐵林 申請(qǐng)人:王鐵林