摻混電鍍污泥焙燒陶粒的研究.pdf

1、電鍍污泥是制造業(yè)對金屬表面處理廢液進(jìn)行集中處理后產(chǎn)生的污泥。由于它含有種類和濃度各不相同的鎳、鉻、鋅、鉛、銅等重金屬離子，隨意棄置將對土壤等環(huán)境產(chǎn)生較大危害，威脅動植物和人類健康。所以，我國將電鍍污泥列入《危險(xiǎn)廢物名錄》，作為危險(xiǎn)廢物的一種實(shí)施嚴(yán)格的監(jiān)督管理。隨著發(fā)達(dá)國家制造業(yè)陸續(xù)向我國轉(zhuǎn)移，我國電鍍污泥的產(chǎn)生量越來越大。其產(chǎn)生量之巨大，已成為重點(diǎn)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生源之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前上海市每年產(chǎn)生的電鍍污泥超過2萬噸。而且，多數(shù)不能進(jìn)

2、行回收的電鍍污泥必須安全處置。即使少數(shù)濃度高、來源單一的電鍍污泥進(jìn)行重金屬離子等的回收后，殘余物仍要作為電鍍污泥安全處置。若按要求對電鍍污泥實(shí)施安全處置，費(fèi)用可觀。作為電鍍污泥臨時(shí)安全處置的一種替代辦法，把電鍍污泥摻入粘土中制磚。雖然這種做法對毒性浸出指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)一直存在爭議，但它在一段時(shí)間內(nèi)解決了電鍍污泥去向的燃眉之急。隨著國家政策的調(diào)整，有限的土地資源被依法保護(hù)，像上海市等一些我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，已禁止燒制粘土磚。就目前全國各地的實(shí)際

3、來看，危險(xiǎn)廢物的安全處置設(shè)施尚不健全，絕大多數(shù)省市和地區(qū)還沒建成符合危險(xiǎn)廢物安全處置要求的處置硬件設(shè)施。即使具備了對電鍍污泥的處置能力，每噸近2000元的安全處置價(jià)格也會讓多數(shù)企業(yè)望而卻步。電鍍污泥的去向已經(jīng)成為當(dāng)前必須亟待解決的問題。
　　 在上海市，長期以來作為建筑材料被綜合利用的粉煤灰，受建筑規(guī)模周期和金融危機(jī)的影響，也變得多余；而石洞口、竹園和白龍港等污水處理廠污水生化處理技術(shù)的陸續(xù)上馬，產(chǎn)生的大量活性污泥也亟待尋找合適

4、的處置去向。因此，本研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本研究以節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念為指導(dǎo)，尋找以電鍍污泥為主，包括粉煤灰、活性污泥等其他固體廢物在內(nèi)的利用出路為出發(fā)點(diǎn)，把需要付費(fèi)處理的“廢物”變?yōu)榭僧a(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品原料。在對電鍍污泥、粉煤灰、活性污泥和陶粒制作等基本特性初步研究的基礎(chǔ)上，分析將前面三種原料研磨后混合，作為焙燒陶粒原料的可行性。通過實(shí)驗(yàn)研究，以陶粒筒壓強(qiáng)度為主要指標(biāo)，首先找出三種原料焙燒陶粒的最合適配比。在此基礎(chǔ)

5、上，運(yùn)用正交試驗(yàn)，找出焙燒陶粒的最佳預(yù)熱溫度和預(yù)熱時(shí)間，焙燒溫度和焙燒時(shí)間，并分析其筒壓強(qiáng)度、表觀密度和吸水率等指標(biāo)。再引入廣西白泥，測試在最佳原料添加比例下，不同焙燒環(huán)境條件對燒成陶粒的指標(biāo)影響。最后，把實(shí)驗(yàn)焙燒的兩種陶粒引入生產(chǎn)實(shí)踐。通過常見的幾種不同生產(chǎn)工藝條件比較，選擇出適合所研制陶粒的生產(chǎn)工藝，并對生產(chǎn)粉煤灰陶粒、電鍍污泥粉煤灰陶粒和添加了廣西白泥后的電鍍污泥粉煤灰陶粒進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析，從而得出初步結(jié)論和建議。
　　

6、摻混電鍍污泥焙燒陶粒研究的主要內(nèi)容是：第一，關(guān)于電鍍污泥或由電鍍污泥焙燒成的陶粒的浸出毒性是否符合《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)要求，這是決定電鍍污泥是否能夠被再利用的關(guān)鍵問題。第二，在原料中摻混電鍍污泥制作陶粒的可能性，因進(jìn)行嘗試時(shí)鮮有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，在研究之初能否成功沒有把握。第三，考查焙燒環(huán)境條件變化對陶粒的影響。要研究不同原料添加比例，不同預(yù)燒溫度和時(shí)間，不同焙燒溫度和焙燒時(shí)間變化對陶粒燒成

7、參數(shù)的影響，以便于對焙燒條件進(jìn)行合理取舍。第四，運(yùn)用正交試驗(yàn)優(yōu)化陶粒的燒制條件。由于原料配比、預(yù)燒溫度和時(shí)間、焙燒溫度和時(shí)間等影響燒成陶粒的因素較多，需引入正交試驗(yàn)來完成。第五，對使用不同添加劑的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析。在電鍍污泥和粉煤灰材料基本保持不變的情況下，增加廣西白泥作為添加劑進(jìn)行陶粒焙燒。通過對比分析，得出不同添加劑對陶粒性能的影響。第六，進(jìn)行生產(chǎn)工藝選擇和經(jīng)濟(jì)效益分析。研究將添加電鍍污泥的陶粒制作引入實(shí)際生產(chǎn)需要什么工藝，又能

8、夠產(chǎn)生什么樣的經(jīng)濟(jì)效益，使研究能更好地為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)。
　　 論文是采用電鍍污泥、粉煤灰等原料進(jìn)行焙燒陶粒的應(yīng)用性研究。在研究過程中具體采用了多種研究方法。前期主要以調(diào)查研究和訪問研究為主，后期主要以實(shí)驗(yàn)性研究為主。在對陶粒焙燒原料的基礎(chǔ)研究中，運(yùn)用內(nèi)容分析法，對搜集到的各類原料及陶粒產(chǎn)品的特性進(jìn)行認(rèn)真分析，對其特性有一定的認(rèn)識。在后期的實(shí)驗(yàn)研究中，具體運(yùn)用了觀察研究法對焙燒陶粒的外觀特性進(jìn)行分析研究；并運(yùn)用個(gè)案研究法對不同配比

9、和環(huán)境條件下焙燒的陶粒進(jìn)行分析，并結(jié)合相關(guān)研究法將其與其他配比和環(huán)境條件下焙燒的陶粒進(jìn)行對比。再結(jié)合定性研究對焙燒陶粒的筒壓強(qiáng)度、吸水率和表觀密度數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，得出最好的原料配比和焙燒環(huán)境條件。最后，再運(yùn)用比較分析法，對不同生產(chǎn)工藝和原料生產(chǎn)陶粒的經(jīng)濟(jì)收益情況進(jìn)行定量比較。
　　 通過本論文的研究，得出以下主要結(jié)論：
　　 1、在粉煤灰中摻混電鍍污泥、活性污泥是能夠燒成陶粒的。能夠焙燒陶粒的原料有多種，其中起決定作用

10、的主要是原料中氧化硅和氧化鋁的含量比例。當(dāng)兩者含量達(dá)到80％以上時(shí)，就初步具備了焙燒陶粒的基本條件。研究表明，常規(guī)粉煤灰中二者的含量是高于這一比例的。電鍍污泥和活性污泥中也含有這兩種物質(zhì)，同時(shí)還含有其他多種金屬離子。在粉煤灰中加入適當(dāng)比例的電鍍污泥和活性污泥后，一方面，可以保持氧化硅和氧化鋁的制成陶粒的含量，另一方面，其中的重金屬離子還可以起到催化作用，不但能增強(qiáng)陶粒的強(qiáng)度，還能提高陶粒的焙燒速度。在此后的實(shí)驗(yàn)中印證了理論上的判斷。

11、r>　　 2、不同的原料配比對焙燒陶粒的強(qiáng)度等指標(biāo)產(chǎn)生較大的影響。試驗(yàn)中，為了測試不同原料配比對焙燒陶粒指標(biāo)的影響程度，分別配置X、Y、Z三組不同原料比例的樣品，每組包含4個(gè)樣品。粉煤灰的添加比例在55％-85％之間變化；電鍍污泥的添加比例在0％-40％之間變化；活性污泥的添加比例在5％-15％之間變化。結(jié)果顯示，不同原料配比焙燒出的陶粒顏色差別較大；陶粒強(qiáng)度相差達(dá)15.5倍之多。使陶粒強(qiáng)度最大的配比是電鍍污泥：粉煤灰：活性污泥=10

12、:80:5。
　　 3、運(yùn)用正交試驗(yàn)，尋找焙燒陶粒的最佳環(huán)境條件。試驗(yàn)表明，除原料配方對陶粒強(qiáng)度等指標(biāo)產(chǎn)生較大影響外，不同的預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)間、焙燒溫度和焙燒時(shí)間等因素對陶粒的燒成也產(chǎn)生較大影響。為了找到最佳焙燒條件，，引入正交試驗(yàn)進(jìn)行篩選。正交試驗(yàn)中第10號樣品焙燒的陶粒強(qiáng)度最強(qiáng)，筒壓強(qiáng)度為4.526MPa，電鍍污泥陶粒的其他指標(biāo)等均達(dá)到優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)；含水率為27.3％。當(dāng)4個(gè)因素指標(biāo)分別達(dá)到預(yù)熱溫度700℃、預(yù)熱時(shí)間為15mi

13、n、焙燒溫度為1200℃、焙燒時(shí)間為30min時(shí)，能夠燒制出筒壓強(qiáng)度最強(qiáng)的陶粒。
　　 4、原料中添加了廣西白泥后，陶粒變化指標(biāo)明顯，筒壓強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。添加廣西白泥的目的就是觀察陶粒指標(biāo)的變化并將其與沒有添加廣西白泥的電鍍污泥陶粒進(jìn)行比較，豐富焙燒電鍍污泥陶粒的配方和選擇。試驗(yàn)分為兩組，每組32個(gè)試驗(yàn)。廣西白泥的添加比例保持20％不變，電鍍污泥的添加比例變化幅度為20％-35％，活性污泥為10％-15％，粉煤灰為30％-50％。

14、結(jié)果顯示，陶粒的吸水率相差高達(dá)6993.5倍。與未添加廣西白泥的電鍍污泥陶粒相比，陶粒的筒壓強(qiáng)度普遍增強(qiáng)，樣品中最高的達(dá)10.35MPa的高強(qiáng)陶粒等級水平。添加廣西白泥的最佳配料比和最佳焙燒環(huán)境條件是：電鍍污泥含量30％，粉煤灰含量40％，活性污泥含量10％，廣西白泥含量20％；預(yù)熱溫度600℃，預(yù)熱時(shí)間15min，焙燒溫度1175℃，焙燒時(shí)間25min。
　　 5、選擇制作電鍍污泥陶粒的生產(chǎn)工藝并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。通過比選，選