专利名称：冶金综合废水沉积淤泥制备彩釉地砖的工艺方法
技术领域：
本发明涉及 一 种建筑装饰材料的制备方法，具体的说是以冶金 行业沉积废水淤泥为原料制备彩釉地砖的工艺方法。
背景技术：
针对不同特性污泥的资源化利用，国内外进行了大量的研究。 如利用东湖底泥和粉煤灰作为主要原料，辅以伟晶花岗岩和石英 添加剂，烧制出吸水率、断裂模数达到国家有关质量标准的瓷质砖(中国地质大学学报，2004， 29 (03): 347-351.)，但其底泥含量 较低，约为60%左右，从而需要增加辅料的添加量，使得生产成 本较高。申请号200610031101.采用城市污水脱水污泥烘千后碾 碎制成污泥粉，与高岭土、长石粉混合均匀后，加入一定质量的 水，混合均匀，然后恒温贮存一定时间，模压成型，再烧成成陶 质地砖，污泥使用量更低，只有13-15%,成本高，污泥处理效果 差。申请号.02107233.公开了一种利用河道、湖泊、工厂、污水 厂的污淤泥，经过资源化无害化处理，掺加胶结料、填充料、增 加剂，混合搅拌后成型，制成地砖，其产品应用于^各面工程及水 利工程，该地砖强度性能较差，只能作为低档次的地砖销售。另 外由于东湖底泥及城市污水淤泥制成的污泥中含有的有机物多， 烧成过程中排出的烟雾燃烧不充分，会对大气造成二次污染，且 最高烧成温度范围一般高于120(TC,在高温加热过程中产品成型 效果差，影响产品的形状保持，降低了合格率。国外也有利用污 泥焚烧灰渣制砖的研究，如日本丸美陶瓷公司利用焚烧渣生产各 种陶制绿色地面砖在磨细渣灰中加入5%-10%膨润土，调至6% 水分，压制成600mn]x 600mmx 10,大关见格的陶坯干燥，于1000 。C下烧成，制成收缩率和吸水率小的陶制地砖,但是其强度较低。3另外，美国等北美国家主要利用城市污泥生产玻璃态集料，但成 本较为昂贵。武汉钢铁(集团)公司在生产过程中会出现大量冶金综合废 水沉积淤泥、它主要来来源于厂区面源悬浮物(离散粉尘经雨水 进入水体)以及各种工业点源污水中的悬浮物，含有多种重金属 (见表1 )。形成的冶金综合废水沉积淤泥大量堆放后不仅占用土 地.，更会对环境造成严重的二次污染。虽然对上述生活污水污泥 或低重金属含量的污泥资源化利用的报导较多，但目前尚未有对 冶金行业生产中产生的冶金综合废水沉积淤泥资源化处理的相关 报道。表l冶金综合废水沉积淤泥常规含量及营养成分含量(g/kg)FeCaTNTPTKOM40. 99-218. 411. 56-70. 720. 6H. 300. 75-3. 852. 94-64. 6624. 67-174. 9
发明内容本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种以冶金综 合废水沉积淤泥为原料制备彩釉地砖的工艺方法，其工艺简单、 生产成本低、淤泥利用量高、对环境友好，制得的彩釉地砖强度高、各项性能优异，远远超过JC/T765-88 96的国家建材行业标 准。技术方案包括将冶金综合废水沉积淤泥粉80~ 85wt。/。与作为 改性剂D的钾长石和锂辉石混合物5 ~ 10 wt%，以及作为改性剂C 的透辉石10~15 wt。/。混合均匀后进行造粒、陈腐、压制成型、千 燥后素烧和施釉获得彩釉地砖的砖坯，再将砖坯进行高温烧成后 得到彩釉地砖，其中，所述作为改性剂D钾长石和锂辉石的混合 重量比为5~6:1,优选5:1。优选述冶金综合废水沉积淤泥粉80 wt%，改性剂DIO wt%， 改性剂C0 wt%。所述造粒步骤中，将配料进行球磨混合后进行造粒，控制粒径为0. 5 ~ 0. 6nmi,伊O选0.5 mm。；陈腐时间为24 ~ 48h。所述烧成步骤中，所述烧成步骤中，烧成温度范围为1000 ~ 1150°C,在辊道窑中烧成周期为60~70min.，优选烧成温度1120 °C，烧成周期为60 min。发明人对冶金综合废水沉积淤泥成份进行了分析，发现其金属 含量较高，特别是含铁量高，而有机物含量少，通过干燥制成冶金 综合废水沉积淤泥粉为主要原料进行烧成后地砖强度较好，且烟雾 较少。另外，通过对冶金综合废水沉积淤泥的化学组成和物理性能 分析测试，运用硅酸盐添加剂对淤泥进行改性，以降低烧成温度， 最高烧成溫度为1000 ~1150°C。并特别添加了少量的改性剂D和 C,其热膨胀系数小，熔点低，可促进坯料快速烧成，并形成规则 产品，大大提高了产品合格率。本发明中造粒、压制成型、干燥后 素烧和施釉、以及烧成步骤可以参照现有的彩釉地砖的制备工艺， 但是为了进一步提高产品的质量和合格率，保证产品性能的优异性， 针对作为主要原料的冶金综合废水沉积淤泥，在造粒过程中最好控 制粒径为0. 5 ~ 0. 6mm,进行造粒，获得细小均匀的颗粒，以减少材 料在烧成过程中产生热应力而破裂。本发明与现有技术相比，具有以下技术特点 (1 )利用硅酸盐陶覺生产技术，对其冶金综合废水沉积淤泥 进行最大限度的利用，生产较高附加值的彩釉地砖，实现淤泥的资源 化利用，获得良好的环境效益和经济效益。(2 ) 充分利用现有的冶金综合废水沉积淤泥以为主原料，淤 泥利用量可高达8 0%以上，彻底解决了淤泥的堆集而污染环境的问 题，且配料添加量少，工艺简单、生产成本低，采用本方法生产彩釉地砖的成本比常规彩釉地砖生产成本降低2 0%以上。
(3 ) 制造出的彩釉地砖重量轻、收缩率均低于8%,且吸水 率低、强度高，地砖性能远远超过JC/T765-88 96的国家建材行业标 准。
(4 )过专业部门的放射性测试，采用冶金综合废水沉积於泥 烧制的装饰材料达到A级，即可作为室内外的建筑装饰材料。 (5)烧制过程中极少烟雾排出，不会对大气产生污染。
图1为本发明工艺流程图(图中，冶金综合废水沉积淤泥简称淤泥)。
图2是在烧成温度1120。C条件下彩釉地砖的XRD图谱(1120。C， lh， 80KN),由XRD图语分析可知，样品的相组成为Ca2Al2Si08， P-CaSi03, FeA, Si02。
图3是是采用扫描电镜对地砖的SEM分析。其中a为镜下2 0 0倍放大图、b为镜下1 0 0 0倍放大图、c为镜下2 0 0 0倍放大 图，d为镜下5 0 0 O倍放大图。
具体实施例方式
实施例1
配料
冶金综合废水沉积淤泥进行烘干后制成的冶金综合废水沉积淤 泥粉8 0重量份
改性剂D: IO重量份，其中钾长石与锂辉石混合重量比为5: 1
改性剂C:透辉石1 0重量份
工艺方法
参照图1 ,将上述配料混合后送入球磨机混匀、造粒，制成粒径为0. 5mm的细小均匀的颗料后陈腐48h;然后送至模具中压制成型； 干燥后再进行素烧和施釉，获得彩釉地砖的砖坯，再将砖坯送入辊道 窑烧成，烧成温度为1120°C,周期60min,以^^专坯充分发生物理化 学变化，制得彩釉地砖。
取上述彩釉地砖的样品进行性能检测，吸水率1.81%，干燥强度 为5. 32MPa, 1120。C烧成的样品抗折强度为24.64 MPa,抗压强度达 131.95MPa，远远超过JC/T765-88 96的国家建材行业标准。通过专 业部门的放射性测试，该冶金综合废水沉积淤泥烧制的装饰材料为A 级，即可作为室内外的建筑装饰材料。
图2为在烧制温度112(TC条件下彩釉地砖样品的XRD图谱，由 XRD图语分析可知，样品的相组成为Ca2Al2Si08， CaSi03, Fe203, Si02;图3中a-d分别是采用扫描电镜对不同放大倍数彩釉地砖样品 的SEM分析，表明样品中存在尺寸大小一致的晶相及丰富的气孔相， 样品性能优异。
实施例2
配料
冶金综合废水沉积淤泥进行烘干后制成的冶金综合废水沉积淤 泥粉8 5重量份
改性剂D: 5重量份，其中钟长石与锂辉石混合重量比为6: 1
改性剂C :透辉石1 0重量份
工艺方法
参照图1 ,将上述配料混合后送入球磨机混匀、造粒，制成粒径 为0. 6鹏的细小均匀的颗料后陈腐24h;然后送至^t具中压制成型； 干燥后再进行素烧和施釉，获得彩釉地砖的砖坯，再将砖坯送入辊道 窑烧成，烧成温度为IOO(TC,周期70min，以使砖坯充分发生物理化 学变化，制得彩釉地砖。实施例3
配料
冶金综合废水沉积淤泥进行烘干后制成的冶金综合废水沉积淤 泥粉8 0重量份
改性剂D: 5重量份，其中钾长石与锂辉石混合重量比为6: 1
改性剂C:透辉石1 5重量份
工艺方法
参照图1 ,将上述配料混合后送入球磨机混匀、造粒，制成粒径 为0.6mm的细小均匀的颗料后陈腐36h;然后送至模具中压制成型； 干燥后再进行素烧和施釉，获得彩釉地砖的砖坯，再将砖坯送入辊道 窑烧成，烧成温度为1150°C，周期65min,以使砖坯充分发生物理化 学变化，制得彩釉地砖。
8
权利要求
1、一种冶金综合废水沉积淤泥制备彩釉地砖的工艺方法，其特征在于，将冶金综合废水沉积淤泥粉80～85wt％与作为改性剂D的钾长石和锂辉石混合物5～10wt％，以及作为改性剂C的透辉石10～15wt％混合均匀后进行造粒、陈腐、压制成型、干燥后素烧和施釉获得彩釉地砖的砖坯，再将砖坯进行高温烧成后得到彩釉地砖，其中，所述作为改性剂D钾长石和锂辉石的混合重量比为5～6∶1。
2 、如权利要求1所述的冶金综合废水沉积淤泥制备彩釉地砖的 工艺方法，其特征在于，所述冶金综合废水沉积淤泥粉80wt%,改性 剂DIO wt%，改性剂C 10 wt%。
3 、如权利要求1或2所述的冶金综合废水沉积淤泥制备彩釉地 砖的工艺方法，其特征在于，所述造粒步骤中，将配料进行球磨混合 后进行造粒，控制粒径为0. 5 ~ 0. 6mm;陈腐时间为24 ~ 48h。
4 、如权利要求3所述的冶金综合废水沉积淤泥制备彩釉地砖的 工艺方法，其特征在于，所述烧成步骤中，烧成温度范围为1000 -115(TC,在辊道窑中烧成周期为60 ~ 70min。
全文摘要
本发明涉及一种冶金综合废水沉积淤泥制备彩釉地砖的工艺方法，解决了现有冶金行业中冶金综合废水沉积淤泥大量堆集、环境污染大、未有效资源化利用的问题。技术方案为将冶金综合废水沉积淤泥粉80～85wt％与作为改性剂D的钾长石和锂辉石混合物5～10wt％，以及作为改性剂C的透辉石10～15wt％混合均匀后进行造粒、陈腐、压制成型、干燥后素烧和施釉获得彩釉地砖的砖坯，再将砖坯进行高温烧成后得到彩釉地砖，其中，作为改性剂D钾长石和锂辉石的混合重量比为5～6∶1。本发明工艺简单、生产成本低、淤泥利用量高、对环境友好，制得的彩釉地砖强度高，各项性能优异，远远超过JC/T765-88 96国家建材行业标准。
文档编号C04B35/622GK101665357SQ20091006221
公开日2010年3月10日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者吴声浩, 吴建锋, 吴高明, 张大华, 静 朱, 杜健敏, 晖 玉, 波 肖, 胡智泉, 蒋豪杰 申请人:武汉钢铁(集团)公司