印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法與流程
2023-12-01 09:24:51 1
本發明涉及印染汙水利用技術領域，特別是涉及一種印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法。
背景技術：
印染汙水是印染行業生產過程的產物，印染廠每加工100m織物產生廢水量3～5m3。據不完全統計，我國印染廢水排放量約為每天3×106～4×106m3，約佔整個工業廢水的35%。印染汙水具有水量大、cod、boc、重金屬含量高、鹼性大、含有著色物質、水質不穩定等特點，印染行業排出的廢水進入湖泊、河道和泥土中，會對生態環境的平衡造成嚴重破壞。
目前用於印染汙水處理的主要方法有生物處理法、物理處理法、化學法以及幾種工藝結合的處理方法，儘管現在的廢水處理技術很發達，但是卻不能徹底解決印染汙水對環境的危害。根據歐美國家的有關科研部門檢測，排放的處理過的印染汙水中依然含有未淨化的有害物質，如印染汙水中的重金屬離子，如水銀、鉛、銅等用一般的處理方法很難被降解排除，這些金屬離子能夠長期在自然環境中存留循環，進入水體後會通過食物鏈進入生物體內，經過循環最終會危及人類健康，因此解決印染汙水排放的問題迫在眉睫。
燒結磚/砌塊的生產和使用在我國已有3000多年的歷史，因其價格低廉、取材方便、原料適應性強、力學性能優越、生產工藝簡單，設計和施工技術成熟。跟其他牆材相比，燒結磚/砌塊具備無與倫比的耐久性，在今後很長一段時間燒結牆材依然是主要的牆體材料之一。
隨著現代科技的發展和新型牆體材料改革的推進，中國的燒結磚/砌塊行業一方面遇到禁止使用粘土和禁止實心磚的雙重限制；另一方面由於其在燒結過程中可將各種重金屬離子固定在燒結產物的晶格中形成固溶體，大幅度降低汙染物的釋放速度，是一種安全的重金屬資源化利用渠道；同時燒結牆材可利用各種低品位燃料熱值，由於其焙燒溫度高達850～1200℃，可有效抑制二噁英、苯並芘等汙染物的生成，在可燃廢物利用方面具有其他工業難以企及的優勢。
近年來，隨著煤渣、建築渣土、汙泥、淤泥、頁巖、煤矸石等固體廢棄物在燒結磚/砌塊行業的應用技術的不斷進步，應用範圍、固廢消耗量逐年擴大，符合我國綠色發展的方向，利用各種固體廢棄物製備的燒結磚/砌塊和具有多功能的燒結磚/砌塊越來越廣泛的應用在我國廣大城鄉，如燒結多孔磚/砌塊、空心磚/砌塊、自保溫磚/砌塊/牆板正成在為極具潛力的建築材料，可大大提高房屋的保溫隔熱性能，降低工匠的施工負荷，並可提高施工速度。
現有技術中，對於利用印染汙水用於製備燒結磚/砌塊的技術方案處於空缺階段，利用印染汙水製備燒結磚/砌塊，符合我國固體廢物處理的無害化和資源化原則，具有顯著的環境效益和經濟效益。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題是提供一種印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法，將印染汙水/汙泥中的有害物質則被吸附在泥料中，經過燒結達到對重金屬等汙染物的固結效果，從而消化了印染汙水，達到印染汙水少排放或不排放的目的。
為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法，包括如下製備步驟：
a、將工程渣土、礦山渣土、煤矸石、煤渣、印染汙泥、頁巖、建築垃圾等原料按照重量配比進行稱量，加入適量的印染汙水，然後通過對輥破碎機破碎，將所有原料攪拌混合均勻，並將混合泥料的總含水量控制在10~18wt%；
b、混合泥料通過堆料機送入均化庫進行陳化，陳化3~7d，陳化後坯料的塑性指數應介於8～12，乾燥收縮率2~8%，乾燥敏感係數0.7~1.3；
c、將陳化後的混合泥料進入擠出機，控制擠出機的擠壓成型壓力為5~7mpa，製得成型好的坯體；
d、成型好的坯體先自然冷卻放置一段時間後，然後送入乾燥窯裡進行烘乾，烘乾溫度為室溫~105℃，乾燥時間為8~16h，製得烘乾後的坯體；
e、烘乾後的坯體放入隧道窯內進行焙燒，焙燒溫度為800~1000℃，焙燒時間為2~10h，然後再自然冷卻得到燒結磚/砌塊。
在本發明一個較佳實施例中，步驟（a）中原料的顆粒級配組成為：35%~50%的塑性顆粒，塑性顆粒粒徑＜50μm；20%~60%的填充性顆粒，填充性顆粒粒徑為0.05~1.2mm；0~30%的粗顆粒，粗顆粒的粒徑為1.2~2mm；
步驟（a）中印染汙水為：印染工藝中褪漿工段第一槽的高濃度汙水、廢棄乳化糊或臺板膠清洗汙水。
在本發明一個較佳實施例中，步驟（a）中原料包括下述質量百分比的組分：
工程渣土30~60%、礦山渣土0~40%、煤矸石0~15%、煤渣0~15%、印染汙泥0～40%、印染汙水5~15%、頁巖10~30%和建築垃圾0~30%，並控制混合泥料的總含水量為10~18wt%。
在本發明一個較佳實施例中，步驟（a）中原料包括下述質量百分比的組分：
工程渣土50%、礦山渣土0、煤矸石15%、煤渣0、印染汙泥0、印染汙水5%、頁巖30%和建築垃圾0，控制混合泥料的總含水量為15wt%，其中印染汙水為褪漿工段第一槽的高濃度汙水。
在本發明一個較佳實施例中，步驟（a）中原料包括下述質量百分比的組分：
工程渣土40%、礦山渣土20%、煤矸石8%、煤渣10%、印染汙泥0、印染汙水12%、頁巖10%和建築垃圾0，控制混合泥料的總含水量為17wt%，其中印染汙水為褪漿工段第一槽的高濃度汙水。
在本發明一個較佳實施例中，步驟（a）中原料包括下述質量百分比的組分：
工程渣土30%、礦山渣土15%、煤矸石15%、煤渣0、印染汙泥15%、印染汙水5%、頁巖20%和建築垃圾0，控制混合泥料的總含水量為17wt%，其中印染汙水為臺板膠清洗汙水。
在本發明一個較佳實施例中，步驟（a）中原料包括下述質量百分比的組分：
工程渣土35%、礦山渣土0、煤矸石0、煤渣15%、印染汙泥0、印染汙水5、頁巖15%和建築垃圾30%，控制混合泥料的總含水量為15wt%，其中印染汙水為印染廢乳化糊。
在本發明一個較佳實施例中，步驟（a）中原料包括下述質量百分比的組分：
工程渣土30%、礦山渣土10%、煤矸石10%、煤渣5%、印染汙泥10%、印染汙水10%、頁巖10%、建築垃圾10%和印染廢乳化糊5%，控制混合泥料的總含水量為17wt%，其中印染汙水為褪漿工段第一槽的高濃度汙水、廢棄乳化糊或臺板膠清洗汙水的其中一種或多種混合汙水。
在本發明一個較佳實施例中，步驟（d）中烘乾步驟為：成型好的坯體先自然冷卻放置一段時間後，然後送入乾燥窯裡進行烘乾，烘乾的起始溫度設置為環境溫度，5~9h升至100~105℃，然後恆溫4h，使坯體水分降到3%以下；
步驟（e）中焙燒步驟為：焙燒的起始溫度設置為20℃，2.5~5h升至800~1000℃，保溫0.5h，然後進入冷卻帶，待隧道窯內溫度冷卻至120℃以下，再自然冷卻得到燒結磚/砌塊。
本發明的有益效果是：本發明印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法將印染汙水/汙泥加入到燒結磚/砌塊的原材料中做為磚坯成型的必需化學物質與水分；印染汙水/汙泥中的pva（聚乙烯醇）、cmc（羧甲基纖維素）、聚丙烯酸脂等物質可大幅度的提高坯料的可塑性；其中的織物纖維可提高坯料的抗裂性、便於磚坯成型，提高坯料乾燥階段的抗裂性能；在焙燒階段，印染汙水/汙泥中的有機物燃燒放熱，可為燒結提供熱量，降低產品熱耗，同時這些有機物燃燒放出的氣體可在燒結製品內造孔，降低製品容重，提高保溫隔熱性能；而汙水印染汙水中的有害物質則被吸附在泥料中，經過燒結達到對重金屬等汙染物的固結效果，從而消化了印染汙水，達到印染汙水少排放或不排放的目的。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：
圖1是本發明的印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法中印染汙水取水點的示意圖。
具體實施方式
下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖1，本發明實施例包括：
一種印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法，包括如下製備步驟：
a、將工程渣土、礦山渣土、煤矸石、煤渣、印染汙泥、頁巖和建築垃圾等原料按照重量配比進行稱量，加入適量的印染汙水，然後通過對輥破碎機破碎，將所有原料攪拌混合均勻，並將混合泥料的總含水量控制在10~18wt%。
b、混合泥料通過堆料機送入均化庫進行陳化，陳化3~7d，陳化後坯料的塑性指數應介於7～15，乾燥敏感係數≤1.7。
c、將陳化後的混合泥料進入擠出機，控制擠出機的擠壓成型壓力為5~7mpa，製得成型好的坯體。
d、成型好的坯體先自然冷卻放置一段時間後，然後送入乾燥窯裡進行烘乾，烘乾的起始溫度設置為環境溫度，5~9h升至100~105℃，然後恆溫4h，使坯體水分降到3%以下，製得烘乾後的坯體。
e、烘乾後的坯體放入隧道窯內進行焙燒，焙燒的起始溫度設置為20℃，2.5~5h升至800~1000℃，保溫0.5h，然後進入冷卻帶，待隧道窯內溫度冷卻至120℃以下，再自然冷卻得到燒結磚/砌塊。
上述步驟（a）中原料包括下述質量百分比的組分：工程渣土30~60%、礦山渣土0~40%、煤矸石0~15%、煤渣0~15%、印染汙泥0～40%、印染汙水0~15%、頁巖10~30%和建築垃圾0~30%，並控制混合料的總含水量為10~18wt%。
其中印染汙水為：印染工藝中褪漿工段第一槽的高濃度汙水（其中cod濃度為2500～20000）、廢棄乳化糊或臺板膠清洗汙水，這三種中cod量佔傳統工藝總排放汙水的50～80%。
上述原料的化學組成應為：sio240%～75%、al2o310%～30%、fe2o32%～10%、cao≤16%、mgo≤5%、na2o+k2o0.2%～6%。
原料的顆粒級配組成為：35%~50%的塑性顆粒，塑性顆粒粒徑＜50μm，這些細小的原料是由黏土或具有類似黏土性能的頁巖組成，是用於提供磚坯成型時所需的塑性，煤矸石或其他材料粉碎到50μm以下也能夠提供一定的可塑性；
20%~60%的填充性顆粒，填充性顆粒粒徑為0.05~1.2mm，其作用是控制產品所發生的過度收縮、裂紋和在塑性成形時賦予坯體一定的強度；
0~30%的粗顆粒，粗顆粒的粒徑為1.2~2mm，在坯體中起到骨架作用，有利於乾燥時排除坯體中的水分，空心磚生產所用的原料顆粒不宜大於2mm。
具體實施例如下：
實施例一
一種印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法，包括如下製備步驟：
a、將原料按照下述質量百分比進行稱量：工程渣土50%、頁巖30%、煤矸石15%和印染汙水5%，其中印染汙水為褪漿工段第一槽的高濃度汙水，然後通過對輥破碎機破碎，將所有原料攪拌混合均勻，並將混合泥料的總含水量控制在15wt%；
b、混合泥料通過堆料機送入均化庫進行陳化，陳化3d，陳化後坯料的塑性指數為9.0，乾燥收縮率5.15%，乾燥敏感係數1.08；
c、將陳化後的混合泥料進入擠出機，控制擠出機的擠壓成型壓力為5mpa，製得成型好的坯體；
d、成型好的坯體先自然冷卻放置一段時間後，然後送入乾燥窯裡進行烘乾，烘乾的起始溫度設置為環境溫度，6h升至105℃，然後恆溫4h，使坯體水分降到2%，製得烘乾後的坯體；
e、烘乾後的坯體放入隧道窯內進行焙燒，焙燒的起始溫度設置為20℃，2.5h升至1000℃，保溫0.5h，然後進入冷卻帶，待隧道窯內溫度冷卻至120℃以下，再自然冷卻得到燒結磚/砌塊，
燒結磚/砌塊抗壓強度為18mpa，密度為1600kg/m3。
實施例二
一種印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法，包括如下製備步驟：
a、將原料按照下述質量百分比進行稱量：工程渣土40%、礦山渣土20%、頁巖10%、煤矸石8%、煤渣10%和印染汙水12%，其中印染汙水為褪漿工段第一槽的高濃度汙水，
然後通過對輥破碎機破碎，將所有原料攪拌混合均勻，並將混合泥料的總含水量控制在17wt%；
b、混合泥料通過堆料機送入均化庫進行陳化，陳化3d，陳化後坯料的塑性指數為10.5，乾燥收縮率5.26%，乾燥敏感係數1.05；
c、將陳化後的混合泥料進入擠出機，控制擠出機的擠壓成型壓力為6mpa，製得成型好的坯體；
d、成型好的坯體先自然冷卻放置一段時間後，然後送入乾燥窯裡進行烘乾，烘乾的起始溫度設置為環境溫度，8h升至105℃，然後恆溫4h，使坯體水分降到1.5%，製得烘乾後的坯體；
e、烘乾後的坯體放入隧道窯內進行焙燒，焙燒的起始溫度設置為20℃，2.5h升至1000℃，保溫0.5h，然後進入冷卻帶，待隧道窯內溫度冷卻至120℃以下，再自然冷卻得到燒結磚/砌塊，
燒結磚/砌塊抗壓強度為17.46mpa，密度為1564kg/m3。
實施例三
一種印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法，包括如下製備步驟：
a、將原料按照下述質量百分比進行稱量：工程渣土30%、礦山渣土15%、頁巖20%、煤矸石15%、印染汙泥15%和印染汙水5%，其中印染汙水為臺板膠清洗汙水，
然後通過對輥破碎機破碎，將所有原料攪拌混合均勻，並將混合泥料的總含水量控制在17wt%；
b、混合泥料通過堆料機送入均化庫進行陳化，陳化3d，陳化後坯料的塑性指數為9.6，乾燥收縮率5.37%，乾燥敏感係數1.12；
c、將陳化後的混合泥料進入擠出機，控制擠出機的擠壓成型壓力為7mpa，製得成型好的坯體；
d、成型好的坯體先自然冷卻放置一段時間後，然後送入乾燥窯裡進行烘乾，烘乾的起始溫度設置為環境溫度，6h升至105℃，然後恆溫4h，使坯體水分降到2.5%，製得烘乾後的坯體；
e、烘乾後的坯體放入隧道窯內進行焙燒，焙燒的起始溫度設置為20℃，4h升至1000℃，保溫0.5h，然後進入冷卻帶，待隧道窯內溫度冷卻至120℃以下，再自然冷卻得到燒結磚/砌塊，
燒結磚/砌塊抗壓強度為12.4mpa，密度為1260kg/m3，砌塊厚度為270mm時，其傳熱係數為0.35w/m2.k。
實施例四
一種印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法，包括如下製備步驟：
a、將原料按照下述質量百分比進行稱量：工程渣土35%、煤渣15%、印染汙水5%、頁巖15%和建築垃圾30%，控制混合泥料的總含水量為15wt%，其中印染汙水為印染廢乳化糊，
然後通過對輥破碎機破碎，將所有原料攪拌混合均勻，並將混合泥料的總含水量控制在15wt%；
b、混合泥料通過堆料機送入均化庫進行陳化，陳化3d，陳化後坯料的塑性指數為10.8，乾燥收縮率5.49%，乾燥敏感係數1.10；
c、將陳化後的混合泥料進入擠出機，控制擠出機的擠壓成型壓力為6mpa，製得成型好的坯體；
d、成型好的坯體先自然冷卻放置一段時間後，然後送入乾燥窯裡進行烘乾，烘乾的起始溫度設置為環境溫度，8h升至105℃，然後恆溫4h，使坯體水分降到1.5%，製得烘乾後的坯體；
e、烘乾後的坯體放入隧道窯內進行焙燒，焙燒的起始溫度設置為20℃，5h升至1000℃，保溫0.5h，然後進入冷卻帶，待隧道窯內溫度冷卻至120℃以下，再自然冷卻得到燒結磚/砌塊，
燒結磚/砌塊抗壓強度為13.50mpa，密度為1408kg/m3，砌塊厚度為270mm時，其傳熱係數為0.46w/m2.k。
實施例五
一種印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法，包括如下製備步驟：
a、將原料按照下述質量百分比進行稱量：工程渣土30%、礦山渣土10%、煤矸石10%、煤渣5%、印染汙泥10%、印染汙水10%、頁巖10%、建築垃圾10%和印染廢乳化糊5%，其中印染汙水為褪漿工段第一槽的高濃度汙水、廢棄乳化糊或臺板膠清洗汙水的其中一種或多種混合汙水，
然後通過對輥破碎機破碎，將所有原料攪拌混合均勻，並將混合泥料的總含水量控制在15wt%；
b、混合泥料通過堆料機送入均化庫進行陳化，陳化3d，陳化後坯料的塑性指數為10.0，乾燥收縮率5.40%，乾燥敏感係數1.15；
c、將陳化後的混合泥料進入擠出機，控制擠出機的擠壓成型壓力為6mpa，製得成型好的坯體；
d、成型好的坯體先自然冷卻放置一段時間後，然後送入乾燥窯裡進行烘乾，烘乾的起始溫度設置為環境溫度，8h升至105℃，然後恆溫4h，使坯體水分降到2.8%，製得烘乾後的坯體；
e、烘乾後的坯體放入隧道窯內進行焙燒，焙燒的起始溫度設置為20℃，5h升至1000℃，保溫0.5h，然後進入冷卻帶，待隧道窯內溫度冷卻至120℃以下，再自然冷卻得到燒結磚/砌塊，
燒結磚/砌塊抗壓強度為11.3mpa，密度為1168kg/m3，砌塊厚度為270mm時，其傳熱係數為0.31w/m2.k。
本發明印染廢棄物生產燒結磚/砌塊的方法的有益效果是：
（1）印染汙水/汙泥中織物纖維，cmc（纖維素醚）、pva、聚丙烯酸脂等有機物是cod、bod的主要來源，且難以降解，本發明利用印染汙水/汙泥生產燒結磚/砌塊，充分發揮了這些有機物在燒結磚/砌塊坯料中的增塑作用，為利用建築渣土、建築垃圾、煤渣、頁巖等瘠性廢棄物原料提供了一條廉價的解決方案；
（2）本發明充分利用印染汙水/汙泥中有機物燃燒時放出的熱量，降低了燒結牆材的能耗，與此同時850℃以上的煅燒溫度有效的抑制了二噁英、苯並芘等汙染物的產生；
（3）本發明可充分利用印染汙水/汙泥中的有機物燃燒時產生的煙氣，可在燒結牆體材料中造孔，既降低了燒結牆材的容重，同時提高了產品的保溫隔熱性能；
（4）印染汙水/汙泥中的無機物成分與普通粘土成分非常接近，適合用作燒結磚的原料，本發明將印染汙水/汙泥中的重金屬、顏料等有害物質通過燒結反應的固化在燒結磚/砌塊中，實現印染汙水/汙泥的無害化利用；
（5）本發明的印染汙水取自印染企業的褪漿工段第一槽（cod濃度為2500～20000）、廢棄乳化糊、臺板膠清洗汙水等高濃度區域，其cod量佔傳統工藝總排放汙水的50～80%，大幅度降低印染企業汙水處理費用，減輕環境壓力，保護生態環境；
（6）本發明利用印染汙水製備的燒結磚/砌塊在成型、乾燥、焙燒各階段均能達到生產燒結磚/砌塊的要求，完全符合gb/t5101-1998《燒結普通磚》標準要求，利用本發明技術生產的燒結輕質多孔磚/砌塊和燒結輕質空心磚/砌塊，均達到gb26538-2011《燒結保溫磚和保溫砌塊》標準要求，普通燒結磚/砌塊強度達到15mpa以上，燒結保溫磚和保溫砌塊強度達到5mpa以上，且顏色純正、鮮豔，外觀與傳統黏土磚無明顯差異。
以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。