不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺，包括以下步骤：S1、在不锈钢酸洗废水中加入硫酸亚铁和液体环保碱，得到不锈钢酸洗污泥；S2、在不锈钢酸洗污泥中加入粉煤灰，混合均匀后进行高温脱水处理；S3、将脱水后的污泥粉碎研磨至细粉状并加入4％～6％的高岭土，混合均匀后造粒；S4、将造粒后的物料进行高温煅烧，然后粉碎得到熟料添加剂。本发明专利技术可以把不锈钢生产过程中产生的酸洗污泥中重金属离子转化为符合国家环保要求的无害化物质；本发明专利技术方法所得到的水泥熟料中金属Cr含量低于0.47％，Ni含量低于0.06％，质量均符合国家相应产品标准的指标要求，而且可靠性高，运行费用低。

Production technology of stainless steel pickling sludge as cement clinker additive

【技术实现步骤摘要】
不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺
本专利技术属于污泥资源化利用
，尤其涉及一种不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺。
技术介绍
我国是一个不锈钢生产大国，每年都要生产大量的不锈钢产品，作为不锈钢冷轧加工过程中的一个关键的环节即需要通过酸洗处理的方法溶解不锈钢产品表面的氧化膜(主要是由氧化亚铁(FeO)、氧化铬(Cr2O3)、二氧化锰(MnO2)等组成)及无铬区域层，以增强不锈钢表面的抗腐蚀能力，并使产品表面产生更高的光洁度。一般常用的酸洗介质有硫酸、硫酸钠、硝酸+氢氟酸等。加工过程中伴随着的是大量的酸洗废水的产生，而且这些废水经处理后产生的污泥含有大量的重金属和有害元素，若不进行妥善处理，则会严重污染环境。不锈钢酸洗产生的污泥量约为不锈钢产量的3％～5％。经检测不锈钢酸洗综合污泥中含有阳离子为Cr3+、Ni2+、Fe3+、Ca2+、Si2+；阴离子主要为F-、NO3-、SO42-、Cl-等。随着我国经济和人民生活水平的快速提高，作为重要基础原材料工业的钢铁工业及其产品结构也得到了空前的发展和升级，以往产量小、附加值高的不锈钢生产加工和消费近年来却以惊人的速度增长。不锈钢酸洗产生的污泥量约为不锈钢产量的3％～5％。不锈钢污泥被归入了《国家危险废物名录》，其对环境与生态具有较为严重的污染危害。按照年产不锈钢10万吨的生产企业而言，一年的污泥量约为3000～5000吨，按每吨500元的处置费用计算，每年不锈钢污泥的处置费用高达250万元，本专利技术的处理工艺可以解决行业难题及企业负担。国内外目前对含重金属污泥处置的方法较多，主要分为两大类：一、先进行资源化利用，后进行无害化处置；二、直接进行无害化处置。一般来说，经化学沉淀法处理后的酸洗废水产生不锈钢酸洗污泥中，仍含有一定的镍、铬、氟化物等污染物质，重金属物质超过量将会给环境带来很大的影响。本专利技术人根据对不锈钢酸洗污泥进行取样分析，并经过大量试验研究，提出了对含镍、铬等重金属的不锈钢酸洗污泥集中进行减量化、无害化处置的工艺技术方案。从目前国内外研究发展情况来看，污泥的资源化利用是今后对各类污泥处置的主要发展方向和最终出路。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺，该工艺可以把不锈钢生产过程中产生的酸洗污泥中重金属离子转化为符合国家环保要求的无害化物质。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺，包括以下步骤：S1、在不锈钢酸洗废水中加入硫酸亚铁和液体环保碱，得到不锈钢酸洗污泥，硫酸亚铁可以采用粉末，也可为硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液是将硫酸亚铁粉末加水溶解得到的；S2、在不锈钢酸洗污泥中加入粉煤灰，混合均匀后进行脱水处理；S3、将脱水后的污泥粉碎研磨至细粉状并加入4％～6％的高岭土，混合均匀后造粒；S4、将造粒后的物料进行高温煅烧，然后粉碎得到熟料添加剂。高温煅烧，是为了更好的固化处置有害物，生产合格的成品。本专利技术方法生产的熟料中金属Cr含量为0.18％～0.47％，Ni含量为0.03％～0.06％，按GB5085.3-2007(危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别)检测其浸出液中重金属含量，均远远低于相应国标的指标要求。将该熟料所配制的硅酸盐水泥进行有害金属毒性浸出检测，铬镍浸出量也远远低于相应国家标准要求，因此能够避免有害金属元素的二次污染。上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：1、上述方案中，所述步骤S1硫酸亚铁的添加量为5～10％，液体环保碱中碱性物质的含量为不锈钢酸洗废水的10～12％。2、上述方案中，所述步骤S1中液体环保碱为氢氧化钙或碳酸钙，均为弱碱性成分，更加安全环保，避免采用强碱带来的安全隐患。3、上述方案中，所述步骤S1脱水后不锈钢酸洗污泥的含水量为10～15％。4、上述方案中，所述步骤S2中粉煤灰的添加量为8～10％。5、上述方案中，所述步骤S2中所述的脱水处理是对不锈钢酸洗污泥进行高温处理，采用高温烘干设备，烘干温度为600～800℃。6、上述方案中，所述步骤S3中污泥造粒直径为10～20mm。7、上述方案中，所述步骤S4中所述的混合物料粉碎后粒径为0.04mm以下，将此熟料添加剂加入水泥生产中，可以保证水泥的产品质量。8、上述方案中，所述步骤S4高温煅烧为在1300℃～1450℃的温度下煅烧10～20min。本专利技术的反应原理如下：1、不锈钢酸洗污泥通过烘干造粒后，试样中的金属主要以氧化物的形式存在。纯物质的Cr2O3、Fe2O3、NiO的碳热还原温度分别起始于1253℃，654℃和437℃。还原过程中所发生的可能的反应，可由下式表示：1/3Fe2O3+C＝2/3Fe+CO...(1)NiO+C＝Ni+CO...(2)1/3Cr2O3+C＝2/3Cr+CO...(3)3/13Cr2O3+C＝2/13Cr3C2+9/13CO...(4)7/27Cr2O3+C＝2/27Cr7C3+7/9CO...(5)1/4FeCr2O4+C＝1/2Cr+1/4Fe+CO...(6)1/4NiFe2O4+C＝1/4Ni+1/2Fe+CO...(7)观察式(1)到式(3)，可以发现当NiO和Fe2O3已经发生还原反应时，而Cr2O3并没有达到还原反应的条件，Cr2O3的还原较NiO和Fe2O3困难。因此，污泥无害化、资源化的关键步骤是铬的还原。此外，Fe2O3和Cr2O3可能相互协同还原的作用，形成类似FeCr2O4的物质，反应式为：6Fe2O3+C＝4Fe3O4+2CO...(8)2Fe3O4+6Cr2O3+C＝6FeCr2O4+2CO2...(9)对污泥在700℃下焙烧两个小时进行晶型分析，钙主要以氟化钙的形式存在，铁、铬、镍分别以金属氧化物FeO(OH)、Fe2O3、NiFe2O4、FeCr2O4的形式存在，金属离子是以共沉淀的形式发生在沉淀的过程中，中和污泥物相复杂。2、不锈钢酸洗废水污泥的主要成份有氧化钙、氧化镁、三氧化二铁、三氧化二铝、二氧化硅，与水泥熟料的有效成份相似。同时污泥具有良好的化学反应活性，其中所含的重金属元素均有矿化作用，可促进熟料煅烧作用。水泥熟料添加剂主要包括含铁黏土、高铝土、高硅土和石膏，本专利技术中生产出来的水泥熟料添加剂主要是含铁黏土。造粒污泥中的Cr3+、Ni2+、Fe3+、Ca2+、Si2+等阳离子和F-、NO3-、SO42-、Cl-等阴离子会与添加的活性剂、还原剂进行反应。其反应机理为：金属的卤化物及硫酸盐被钙镁离子置换成相应的氧化物：MeR2+CaO＝CaR2+MeOMeR2+MgO＝MgR2+MeO由上述反应可见：F-、Cl-及SO42-与添加剂发生置换反应，形成相对稳定的钙、镁盐，并置换出相应的金属氧化物；同时，在本专利技术中采用煤炭作为还原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：/nS1、在不锈钢酸洗废水中加入硫酸亚铁和液体环保碱，得到不锈钢酸洗污泥；/nS2、在不锈钢酸洗污泥中加入粉煤灰，混合均匀后进行脱水处理；/nS3、将脱水后的污泥粉碎研磨至细粉状并加入4％～6％的高岭土，混合均匀后造粒；/nS4、将造粒后的物料进行高温煅烧，然后粉碎得到熟料添加剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在不锈钢酸洗废水中加入硫酸亚铁和液体环保碱，得到不锈钢酸洗污泥；
S2、在不锈钢酸洗污泥中加入粉煤灰，混合均匀后进行脱水处理；
S3、将脱水后的污泥粉碎研磨至细粉状并加入4％～6％的高岭土，混合均匀后造粒；
S4、将造粒后的物料进行高温煅烧，然后粉碎得到熟料添加剂。


2.根据权利要求1所述的不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺，其特征在于：所述步骤S1硫酸亚铁的添加量为5～10％，液体环保碱中碱性物质的含量为不锈钢酸洗废水的10～12％。


3.根据权利要求1所述的不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺，其特征在于：所述步骤S1中液体环保碱为氢氧化钙、碳酸钙。


4.根据权利要求1所述的不锈钢酸洗污泥用于水泥熟料添加剂的制作工艺，其特征在于：所述步骤S2脱水后不锈钢酸洗污泥的...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：清远市博发环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44