专利名称：一种用生活污水和铬渣制备的多孔砖、空心砖及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用城镇生活污水及工业铬渣等为原料制备的多孔砖、空心砖及制备方法。
背景技术：
我国是世界上人口最多的国家，随着城市人口的骤增、乡村的城镇化和人民生活水平的提高，人均需水量和总需水量不断增加，城镇污水总排放量也随之相应逐渐增加。据估计，到2015年，我国城市生活污水排放总量约为1500亿，其中村镇污水排放量可达400亿。然而，我国目前城市生活污水处理率尚未达到10％。根据国民经济和社会发展远景规划，到2015年，城市生活污水处理率要达到60％。按照这一要求，大量城市生活污水有待处理。
现有技术中，处理城镇生活污水的常规工艺主要包括氧化沟工艺、序批式活性污泥法、生物法、膜分离技术、强化一级处理等工艺方法。由于上述各种工艺方法中均存在工艺复杂，基建费用、运行费用较高等缺点，一些地方政府，企、事业单位无力承担，城市污水处理困难；因此，研究更为经济、更为高效、更为普遍适用的城镇生活污水处理技术已迫在眉睫。
现代社会，含有金属铬的各种用具与人们日常生活已密不可分，铬渣就是重铬酸钠、金属铬生产中的废渣，其毒性较强，排放量大，污染面广。它的主要化学组成，按重量百分比计算，MgO25-40％、CaO20-30％、SiO24-10％、Al2O33-6％、Fe2O35-8％、Cr2O33-7％(其中Cr+61-3％)；主要物相组成为方镁石(MgO)、硅酸二钙(2CaO.SiO2)、铁铝酸钙(4CaO.Al2O3.Fe2O3)及酸溶铬(主要是铬铝酸钙3CaO.Al2O3.CaCrO4.12H2O)等。废铬渣目前主要是作为工业废弃物堆放在一些闲置地上，有的也将废铬渣作为工业原材料，用于制造钙镁磷肥、水泥添加剂或玻璃作色剂等，但这些都是基于在没有对废铬渣进行过无害化处理的情况下进行利用的。
由于废铬渣中的主要有害成分是酸溶性铬铝酸钙中的六价铬离子，在空气中的二氧化碳和雨水作用下，大量的六价离子随雨水溶解渗入地表，对地下水、江河、湖泊产生污染，也危害农田与水生物；六价铬离子对人身健康的毒害很大，它的化合物具有很强的氧化性，对人体的消化道、呼吸道、皮肤、粘膜以及内脏都有危害，长期接触六价铬化合物的人会引起铬中毒，并造成头痛疲倦、消瘦、厌食，肝、肾也会受到损害，铬化合物还具有致癌作用，尤其是肺癌；而未经无害化处理的废铬渣被利用作为一些工业原料，由于其化学特性的存在，会对环境造成二次污染。
在钢厂生产特别是冷轧带钢的生产过程中，需要对钢材的表面进行酸洗；现大多数钢厂将钢材浸入酸浓度为20％左右的盐酸中进行酸洗，随着酸洗的进行，酸浓度逐渐降低，铁浓度不断升高，当溶液中酸浓度降至6％-8％，生成的氯化亚铁浓度超过20％-25％时，酸洗速率下降，原酸洗液必须更换，变成了废酸。目前已有的废酸处理方法，或投资很大，或处理不彻底，或技术不成熟，较少采用。所以，目前一些中小型钢厂的盐酸酸洗废液，多采用中和法简单处理后排放。由于处理不彻底，废酸量大，致使钢厂外排水无法达标。经粗略统计，每年全国有数百万吨含铁废盐酸采用此法排放，极大地污染、破坏了环境。
发明内容
为解决现今城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液的处理问题，申请人根据多年实践经验，经过查阅大量文献资料和无数次试验，研制出用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液等为原料制备的多孔砖、空心砖及制备方法。
本发明的目的在于提供一种用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液制备的多孔砖、空心砖及制备方法，以降低企业成本、减少排放、减轻污染，造福社会。
本发明一种用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液制备的多孔砖、空心砖，其组分为1)、生活污水适量；2)、铬渣30-50重量份，优选40重量份；3)、含铁废盐酸液适量；
4)、废铁屑3-6重量份，优选4.5重量份；5)、水镁石10-20重量份，优选15重量份；6)、页岩20-40重量份，优选30重量份；上述2)、4)、5)、6)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫米。
本发明一种用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液等为原料制备的多孔砖、空心砖的制备方法，其步骤为1)、将铬渣、页岩、废铁屑和水镁石的颗粒粉碎至小于1毫米，备用；2)、先将30-50重量份铬渣，优选40重量份，加入含铁废盐酸液适量，浸泡12-24小时进行酸化反应，在其PH值为4-6时，再加入3-6份废铁屑混匀，反应24-36小时；3)、将水镁石10-20重量份，优选15重量份；页岩20-40重量份，优选30重量份；与步骤2)中的物料用生活污水进行充分搅拌、混匀；4)、后置于陈化库内经48-96小时陈化后，优选为72小时，经碾压、再搅拌送入挤砖机中；5)、真空挤压成含污水为15-25％的空心泥条，优选为20％，压力为15-25kg/cm2，优选为20kg/cm2，真空度为0.05-0.15Mpa；6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为100-120℃，时间为36-72小时；7)、烧结在1200-1270℃维持24-36小时，优选30小时；8)、冷却缓慢冷却即可。
本发明技术方案中，所述的生活污水为城镇生活污水；所述的铬渣主要为重铬酸钠、金属铬生产中排出的废渣；所述的废盐酸液取自钢厂的废弃物；所述的水镁石，在我国分布较为广泛，特别是在东北地区，储量巨大，价格便宜；所述废铁屑取自钢铁生产加工厂的废料，成本低廉，来源广泛；所述页岩为黑色页岩、碳质页岩、油页岩、硅质页岩或铁质页岩等，在我国分布广泛，且储量巨大；
所述烧结，可采用已知的轮窑或隧道窑等常规的烧砖方法；本发明中所用设备均为制砖厂常用设备，只是存储、陈化及进行反应时的储液槽为防腐型，可为水泥等制作的反应槽、罐等。
本发明中所用各种原料大多属于工厂废弃物，既解决了废物的处理问题，又有了产品原料来源；即避免了污染环境，又降低了生产成本。由于本发明中铬渣具有强碱性，腐蚀性很强，且铬铝酸钙中的六价铬离子，对人体、环境危害很大，在加入废盐酸液后，可与废盐酸液中一定数量的盐酸进行中和反应，并且由于废盐酸里面还含有30％以上的氯化亚铁，还可还原酸溶性铬铝酸钙中的大部分六价铬离子，使其变成稳定的三价铬离子；在加入废铁屑后，会进一步还原剩余的微量六价铬离子；当与水镁石、页岩、废铁屑用生活污水搅拌、混匀、陈化、烧结后，里面的三价铬离子和水镁石、废铁屑、铬渣里面原有的方镁石(MgO)、硅酸二钙(2CaO.SiO2)、铁铝酸钙(4CaO.Al2O3.Fe2O3)等，发生复杂化学反应，特别是经过高温烧结后，形成复杂的铬镁尖晶石型、偏高岭石结构物、三价氧化铁、氧化钙、氧化镁、氯化镁、氧化铝、氧化硅等混合物，这些复杂氧化物的混合体，使砖体更加致密，抗压强度高，抗折性能强，使用寿命长，热稳定性好、抗渗透、耐侵蚀等特点，具有其它普通粘土砖、耐火砖无法比拟的优点。
在制砖过程中，使用生活污水，不仅节约了有限的水源，省去了治理废水的费用，保护了环境，而且由于废水中含有悬浮类、胶体类等有机物，加上砖体里面混有的内燃物氧化镁等助燃，使得本发明制造的砖在烧结过程中，还具有其它优点①既节能减排、降耗，又减轻环境污染；②可加快轮窑、隧道窑焙烧速度，加速轮窑、隧道窑周转，提高产量和质量；③缩短坯体干燥周期，减小导热系数和热损失，提高隔热保温能力；④减轻烧火工的劳动强度和煤灰污染，改善出窑作业条件。
具体实施例方式
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1本发明一种用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液制备的多孔砖、空心砖，其组分为
1)、生活污水适量；2)、铬渣30重量份；3)、含铁废盐酸液适量；4)、废铁屑6重量份；5)、水镁石10重量份；6)、页岩20重量份；上述2)、4)、5)、6)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫米。
制备方法1)、将铬渣、页岩、废铁屑和水镁石的颗粒粉碎至小于1毫米，备用；2)、先将30重量份铬渣，加入含铁废盐酸液适量，浸泡12小时进行酸化反应，在其PH值为4时，再加入6份废铁屑混匀，反应36小时；3)、将水镁石10重量份；页岩20重量份；与步骤2)中的物料用生活污水进行充分搅拌、混匀；4)、后置于陈化库内经48小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中；5)、真空挤压成含污水为15％的空心泥条，压力为15kg/cm2，真空度为0.05Mpa；6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为100℃，时间为36小时；7)、烧结在1200℃维持24小时；8)、冷却缓慢冷却即可。
实施例2本发明一种用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液制备的多孔砖、空心砖，其组分为1)、生活污水适量；2)、铬渣50重量份；3)、含铁废盐酸液适量；4)、废铁屑3重量份；5)、水镁石20重量份；
6)、页岩40重量份；上述2)、4)、5)、6)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫米。
制备方法1)、将铬渣、页岩、废铁屑和水镁石的颗粒粉碎至小于1毫米，备用；2)、先将50重量份铬渣，加入含铁废盐酸液适量，浸泡24小时进行酸化反应，在其PH值为6时，再加入3份废铁屑混匀，反应24小时；3)、将水镁石20重量份；页岩40重量份；与步骤2)中的物料用生活污水进行充分搅拌、混匀；4)、后置于陈化库内经96小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中；5)、真空挤压成含污水为25％的空心泥条，压力为25kg/cm2，真空度为0.15Mpa；6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为120℃，时间为72小时；7)、烧结在1270℃维持36小时；8)、冷却缓慢冷却即可。
实施例3本发明一种用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液制备的多孔砖、空心砖，其组分为1)、生活污水适量；2)、铬渣40重量份；3)、含铁废盐酸液适量；4)、废铁屑4.5重量份；5)、水镁石15重量份；6)、页岩30重量份；上述2)、4)、5)、6)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫米。
制备方法1)、将铬渣、页岩、废铁屑和水镁石的颗粒粉碎至小于1毫米，备用；
2)、先将40重量份铬渣，加入含铁废盐酸液适量，浸泡18小时进行酸化反应，在其PH值为5时，再加入4.5份废铁屑混匀，反应30小时；3)、将水镁石15重量份；页岩30重量份；与步骤2)中的物料用生活污水进行充分搅拌、混匀；4)、后置于陈化库内经72小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中；5)、真空挤压成含污水为20％的空心泥条，压力为20kg/cm2，真空度为0.10Mpa；6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为110℃，时间为54小时；7)、烧结在1235℃维持30小时；8)、冷却缓慢冷却即可。
实施例4本发明一种用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液制备的多孔砖、空心砖，其组分为1)、生活污水适量；2)、铬渣32重量份；3)、含铁废盐酸液适量；4)、废铁屑3.5重量份；5)、水镁石12重量份；6)、页岩23重量份；上述2)、4)、5)、6)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫米。
制备方法1)、将铬渣、页岩、废铁屑和水镁石的颗粒粉碎至小于1毫米，备用；2)、先将32重量份铬渣，加入含铁废盐酸液适量，浸泡15小时进行酸化反应，在其PH值为5.5时，再加入3.5份废铁屑混匀，反应28小时；3)、将水镁石12重量份；页岩23重量份；与步骤2)中的物料用生活污水进行充分搅拌、混匀；4)、后置于陈化库内经56小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中；
5)、真空挤压成含污水为18％的空心泥条，压力为17kg/cm2，真空度为0.07Mpa；6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为105℃，时间为42小时；7)、烧结在1210℃维持26小时；8)、冷却缓慢冷却即可。
实施例5本发明一种用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液制备的多孔砖、空心砖，其组分为1)、生活污水适量；2)、铬渣48重量份；3)、含铁废盐酸液适量；4)、废铁屑5.5重量份；5)、水镁石18重量份；6)、页岩36重量份；上述2)、4)、5)、6)中各种固体物料的颗粒粉碎至砖用级粉，颗粒小于1毫米。
制备方法1)、将铬渣、页岩、废铁屑和水镁石的颗粒粉碎至小于1毫米，备用；2)、先将48重量份铬渣，加入含铁废盐酸液适量，浸泡22小时进行酸化反应，在其PH值为4.5时，再加入5.5份废铁屑混匀，反应30小时；3)、将水镁石18重量份；页岩36重量份；与步骤2)中的物料用生活污水进行充分搅拌、混匀；4)、后置于陈化库内经90小时陈化后，经碾压、再搅拌送入挤砖机中；5)、真空挤压成含污水为22％的空心泥条，压力为23kg/cm2，真空度为0.13Mpa；6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为115℃，时间为66小时；7)、烧结在1260℃维持33小时；
8)、冷却缓慢冷却即可。
为表明本发明一种用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液等为原料制备多孔砖、空心砖的性能效果，下面通过对比试验来进一步阐述试验材料1)、100#标准红砖2)、采用本发明实施例1-5中所述方法制备的多孔砖、空心砖试验设备及方法采用普通粘土砖的试验设备及试验方法
结论采用本发明一种用城镇生活污水、工业废铬渣及钢厂含铁废盐酸液制备的多孔砖、空心砖的主要性能指标，如体积密度、抗压强度、抗折强度、耐火度等均大大优于100#红砖标准值；所以本发明方法制备的多孔砖、空心砖既可用于建筑领域，也可用做耐火材料。
权利要求
1.一种用生活污水和铬渣制备的多孔砖、空心砖，其特征在于组分为1)、生活污水适量；2)、铬渣30-50重量份，优选40重量份；3)、含铁废盐酸液适量；4)、废铁屑3-6重量份，优选4.5重量份；5)、水镁石10-20重量份，优选15重量份；6)、页岩20-40重量份，优选30重量份。
2.根据权利要求1所述的一种用生活污水和铬渣制备的多孔砖、空心砖，其特征在于所述的组分2)、4)、5)、6)中物料的颗粒小于1毫米。
3.权利要求1和2所述的一种用生活污水和铬渣制备多孔砖、空心砖的方法，其特征在于步骤为1)、将铬渣、页岩、废铁屑和水镁石的颗粒粉碎至小于1毫米，备用；2)、先将30-50重量份铬渣，优选40重量份，加入含铁废盐酸液适量，浸泡12-24小时进行酸化反应，在其PH值为4-6时，再加入3-6份废铁屑混匀，反应24-36小时；3)、将水镁石10-20重量份，优选15重量份；页岩20-40重量份，优选30重量份；与步骤2)中的物料用生活污水进行充分搅拌、混匀；4)、后置于陈化库内经48-96小时陈化后，优选为72小时，经碾压、再搅拌送入挤砖机中；5)、真空挤压成含污水为15-25％的空心泥条，优选为20％，压力为15-25kg/cm2，优选为20kg/cm2，真空度为0.05-0.15Mpa；6)、再经常规的切坯、码坯后，静置干燥，控制干燥室的温度为100-120℃，时间为36-72小时；7)、烧结在1200-1270℃维持24-36小时，优选30小时，8)、冷却缓慢冷却即可。
全文摘要
本发明公开了一种用生活污水和工业铬渣等为原料制备多孔砖、空心砖及制备方法。其组分为生活污水适量；铬渣30－50重量份；含铁废盐酸液适量；废铁屑3－6重量份；水镁石10－20重量份；页岩20－40重量份；其制备方法可为将上述固体物料粉碎至砖用级粉；将铬渣用含铁废盐酸液进行酸化，再加入废铁屑混匀；后与水镁石、页岩用生活污水适量进行充分搅拌、混匀，经陈化、碾压、切坯、码坯后，静置干燥、烧结、冷却即得。本发明方法制备的多孔砖、空心砖，成本低，性能好，可用于建筑领域或用做耐火材料。
文档编号C04B22/04GK101050078SQ20071009001
公开日2007年10月10日 申请日期2007年3月26日 优先权日2007年3月26日
发明者王铁林 申请人:王铁林