一種工業(yè)固體廢棄物制耐火磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種工業(yè)固體廢棄物制耐火磚，還涉及該耐火磚的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耐火材料是指耐火溫度不低于1580°C的材料，一般為由無機(jī)非金屬材料構(gòu)成的材料和制品，被廣泛的應(yīng)用在冶金、化工、石油、機(jī)械制造等領(lǐng)域。耐火材料的種類繁多，通常按耐火度的高低分為普通耐火材料(1580-1770°C )、高級(jí)耐火材料(1770-2000°C )和特級(jí)耐火材料(2000-3000°C )、超級(jí)耐火材料(3000°C以上)。
[0003]冶金廢渣(高爐渣、有色金屬渣、鐵礦渣、鋼渣)、燃料廢渣(煤渣、煤矸石、粉煤灰、頁巖灰)、化工廢渣(硫酸渣、煉油堿渣、磷渣、鹽泥、橡膠碎肩)、工業(yè)尾礦等工業(yè)固體廢棄物中含有大量的Si02、AI203、CaO、Fe203、MgO、S03、K20、Na20等成分，還含有重金屬元素，如鉻、銅、銀、砷、鎘等有毒物。工業(yè)固體廢棄物流動(dòng)性不大，但數(shù)量大，種類多，成分復(fù)雜，處理起來相當(dāng)困難；一方面，它占用大量土地，浪費(fèi)土地資源，國家每年都要花巨額資金修建排渣場地和專用鐵路線排渣，耗費(fèi)了大量的人力物力；另一方面，由于工業(yè)固體廢棄物中含有鉻、銅、銀、砷、鎘等重金屬，堆放于露天且經(jīng)日曬、風(fēng)吹和雨淋等腐蝕風(fēng)化，有害成分溶解后進(jìn)入地表水或者滲入土壤，甚至通過土壤進(jìn)入地下水，對(duì)土壤環(huán)境和水環(huán)境造成二次污染，對(duì)生物產(chǎn)生很強(qiáng)的影響，能抑制或消滅水中微生物的生長，妨礙水體自凈。而造紙工業(yè)使用木材、稻草、蘆葦、破布等為原料，經(jīng)高溫高壓蒸煮而分離出纖維素，制成紙漿。在生產(chǎn)過程中，最后排出原料中的非纖維素部分成為造紙黑液。黑液中含有木質(zhì)素、纖維素、揮發(fā)性有機(jī)酸等，有臭味，污染性很強(qiáng)；亞硫酸鹽紙漿廢液中含有大量的木素磺酸鹽、糖類及其降解的產(chǎn)物、無機(jī)物等，具有很高的BOD、C0D,如何回收和利用亞硫酸鹽紙漿廢液以減少其對(duì)環(huán)境的危害也是目前急待解決的問題。
[0004]目前，耐火原料、燃料等資源的漲價(jià)、人工、運(yùn)費(fèi)等成本的增加及國家對(duì)環(huán)境問題的日益重視，給我國耐火材料行業(yè)以及耐火磚生產(chǎn)企業(yè)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。工業(yè)固體廢棄物的處理及資源化利用問題得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，如何探索工業(yè)固體廢棄物資源化利用的新途徑，解決工業(yè)固體廢棄物堆存所引發(fā)的環(huán)境污染問題，化害為利，是一項(xiàng)利國利民的大事，而且勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種利用工業(yè)固體廢棄料，變廢為寶，生產(chǎn)使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的耐火磚及其制備方法，以達(dá)到綜合回收利用工業(yè)固體廢棄物并降低生產(chǎn)成本的目的。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0007]一種工業(yè)固體廢棄物制耐火磚，該耐火磚由以下原料組成:鉻渣、煤矸石、粉煤灰、廢石膏、石英尾砂、剛玉渣、鋁型材廠工業(yè)污泥、高磷尾礦、工業(yè)鐵尾礦、橄欖石、云母粉、糊精、淀粉、亞硫酸鹽紙漿廢液； 所述各原料按重量份數(shù)計(jì)，鉻渣17~28份、煤矸石18~30份、粉煤灰10~15份、廢石膏2-7份、石英尾砂3~8份、剛玉渣2~7份、鋁型材廠工業(yè)污泥2~6份、高磷尾礦2~5份、工業(yè)鐵尾礦2~5份、橄欖石2~4份、云母粉1~3份、糊精1~5份、淀粉1~5份、亞硫酸鹽紙漿廢液3?12份。
[0008]其中，所述各原料的顆粒度為，絡(luò)渣0.03-0.28mm、煤矸石0.02-0.4mm、粉煤灰0.1-0.5_、廢石霄0.1-0.8_、石英尾砂0.5-1.2_、剛玉渣0.6-1.2_、招型材廠工業(yè)污泥0.6—1.5mm、高憐尾礦1 ~2.3mm、工業(yè)鐵尾礦1.3~3謹(jǐn)、撤攬石1.2—1.9謹(jǐn)、云母粉0.6~1謹(jǐn)。
[0009]上述工業(yè)固體廢棄物制耐火磚的制備方法，步驟如下，
步驟1，取所述規(guī)定粒度和份數(shù)的鉻渣、煤矸石、粉煤灰、廢石膏、石英尾砂、剛玉渣、鋁型材廠工業(yè)污泥、高磷尾礦、工業(yè)鐵尾礦、橄欖石、云母粉放入攪拌機(jī)中進(jìn)行混合，得到預(yù)混物料；
步驟2，取所述規(guī)定份數(shù)的亞硫酸鹽型紙漿廢液、糊精、淀粉進(jìn)行混合，得到混合漿液；步驟3，將步驟(2)中的混合漿液加入到步驟(1)中的預(yù)混物中，繼續(xù)混合攪拌10-15min，得到混合物料；
步驟4，將步驟(3)得到的混合物料放入壓磚機(jī)中壓制成磚坯；將所得磚坯放入干燥窯中，在110°C溫度下干燥1天；將干燥后的磚坯在1200-1700°C下保溫2_4小時(shí)，即得耐火磚。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其一，本發(fā)明揭示的耐火磚制備方法生產(chǎn)工藝簡單，可以大規(guī)模地利用鉻渣、煤矸石等工業(yè)固體廢棄物，大大降低了耐火磚的制造成本，減少了環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，廢料可以重復(fù)利用。
[0011]其二，反應(yīng)過程中加入的煤矸石、粉煤灰中含有一定量的C，充當(dāng)結(jié)合劑的亞硫酸鹽型紙漿廢液、糊精、淀粉中有機(jī)物也可以在高溫條件下碳化，這些C在高溫加熱過程中可以將鉻渣中的有毒的六價(jià)鉻離子還原為三價(jià)鉻，無需向窯爐中通入還原性氣體對(duì)鉻渣進(jìn)行還原。
[0012]其三，本發(fā)明制備的耐火磚具備優(yōu)良的性能指標(biāo):顯氣孔率14-20%、體積密度3.0-3.5 g/cm3、常溫耐壓強(qiáng)度150-230MPa、高溫抗折強(qiáng)度50_70MPa，具有較好的抗熱震性和耐腐蝕的能力。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明給示了一種工業(yè)固體廢棄物制耐火磚的基本配料。該耐火磚由以下原料組成:鉻渣、煤矸石、粉煤灰、廢石膏、石英尾砂、剛玉渣、鋁型材廠工業(yè)污泥、高磷尾礦、工業(yè)鐵尾礦、橄欖石、云母粉、糊精、淀粉、亞硫酸鹽紙漿廢液；
所述各原料按重量份數(shù)計(jì)，鉻渣17~28份、煤矸石18~30份、粉煤灰10~15份、廢石膏2-7份、石英尾砂3~8份、剛玉渣2~7份、鋁型材廠工業(yè)污泥2~6份、高磷尾礦2~5份、工業(yè)鐵尾礦2~5份、橄欖石2~4份、云母粉1~3份、糊精1~5份、淀粉1~5份、亞硫酸鹽紙漿廢液3?12份。
[0014]其中，所述各原料的顆粒度為，絡(luò)渣0.03-0.28mm、煤矸石0.02-0.4mm、粉煤灰0.1-0.5_、廢石霄0.1-0.8_、石英尾砂0.5-1.2_、剛玉渣0.6-1.2_、招型材廠工業(yè)污泥0.6—1.5mm、高憐尾礦1 ~2.3mm、工業(yè)鐵尾礦1.3~3謹(jǐn)、撤攬石1.2—1.9謹(jǐn)、云母粉0.6~1謹(jǐn)。
[0015]所述各原料中，鉻渣的化學(xué)成分為CaO 26~30wt%, Cr203 2~3wt%, Fe203 8-10 wt%,Si02 6-10 wt%, A1203 4~8wt%, MgO 24~30wt%, Cr03 0.3-1.5wt%, Cr206 0.3~.8wt%，重鉻酸鈉(Na2Cr207) 0.5~lwt% ；
煤矸石的化學(xué)成分為 Si02 50~55wt%, A1203 8~14wt%, CaO 0.4-0.6wt%, Fe203 2~3wt%,MgO 1?3wt%，C 8-25wt% ;
粉煤灰的化學(xué)成分 Si02 50.41 wt%, A1203 27.86 wt%, FeO 6.88 wt%, CaO 3.14 wt%,MgO 0.86 wt%, K20 1.24 wt%, Na20 0.43 wt%, S03 0.57 wt% ；
廢石膏中 CaS04 50-60wt% ；
石英尾砂的化學(xué)成分為 Si02 86.10wt%, A1203 8wt%, CaO 1.8wt%, Fe203 0.7wt%, MgO0.5wt% ；
剛玉渣的化學(xué)成分為 A1203 65-85wt%，CaO 5_10wt%，MgO 8-15wt% ；
鋁型材廠工業(yè)污泥的化學(xué)成分為Si02 2.54wt%, A1203 58.6wt%, CaO 0.48wt%, Fe203
0.27wt%, MgO 0.37wt%, K20 0.04wt%, Na20 0.34wt% ；
高磷尾礦的化學(xué)成分為 Si02 1 0.86wt%，A1203 0.53wt%，CaO 38.85wt%，MgO 7.84wt%,P205 19.85wt%, Fe203 0.25wt% ；
工業(yè)鐵尾礦的化學(xué)成分為 Si02 28wt%，A1203 4.28wt%，CaO 21wt%，F(xiàn)e203 16wt%，MgO7.84wt%, K20 0.4wt%, Na20 0.34wt%。
[0016]上述工業(yè)固體廢棄物制耐火磚的制備方法，步驟如下，
步驟1，取所述規(guī)定粒度和份數(shù)的鉻渣、煤矸石、粉煤灰、廢石膏、石英尾砂、剛玉渣、鋁型材廠工業(yè)污泥、高磷尾礦、工業(yè)鐵尾礦、橄欖石、云母粉放入攪拌機(jī)中進(jìn)行混合，得到預(yù)混物料；
步驟2，取所述規(guī)定份數(shù)的亞硫酸鹽型紙漿廢液、糊精、淀粉進(jìn)行混合，得到混合漿液；步驟3，將步驟(2)中的混合漿液加入到步驟(1)中的預(yù)混物中，繼續(xù)混合攪拌10-15min，得到混合物料；
步驟4，將步驟(3)得到的混合物料放入壓磚機(jī)中壓制成磚坯；將所得磚坯放入干燥窯中，在110°C溫度下干燥1天；將干燥后的磚坯在1200-1700°C下保溫2_4小時(shí)，即得耐火磚。
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0018]實(shí)施例1
所述耐火磚由以下重量份的原料組成:鉻渣一粒度為0.28mm —18，煤矸石一粒度為
0.4mm一20，粉煤灰一粒度為0.5mm一 10，廢石霄一粒度為0.8mm一6，石英尾砂一粒度為
1.2mm一7，剛玉漁一粒度為1.2mm一6，招型材廠工業(yè)污泥一粒度為1.5mm一5，尚憐尾礦一粒度為2.3mm一4，工業(yè)鐵尾礦一粒度為3mm—3，撤攬石一粒度為1.9mm一 3，z?母粉一粒度為1mm —3，糊精一 2，淀粉一1，亞硫酸鹽紙楽廢液一12 ；
該耐火磚的制備步驟如下:
(1)將18重量份、粒度為0.28mm的鉻渣，20重量份