专利名称：使用冷轧和热轧机污泥生产人工轻骨料的方法
技术领域：
本发明涉及使用冷轧和热轧机污泥以及粘土作为主要原材料生产人工轻骨料的方法，具体来说，涉及使用冷轧和热轧机污泥以及粘土作为主要原材料生产人工轻骨料的方法，其中人工轻骨料的绝对干比重为0. 8-1. 5，吸水率为5-20%。
背景技术：
根据现有技术，利用自然材料制造轻骨料需要的原材料包括起泡剂，例如膨胀页岩和膨胀粘土。由于轻骨料的质量取决于起泡剂的配料方法和含量，因此保证高质量的原材料对于轻骨料的生产而言十分重要。这样的原材料仅在几个国家生产，但是韩国没有该原材料。因此，为获得高质量的轻骨料，在生产轻骨料的原材料中添加一些例如!^e2O3和C 这样的成分。这些成分在轻骨料的生产成本中占了很大一部分，同时给轻骨料的生产带来了许多限制。近年来，一些研究正致力于用有成本效益的方法，使用工业废弃物生产轻便骨料。通常，炼钢产生的副产物包括残渣(炉渣和炼钢渣)、污泥(炼钢污泥、石灰污泥、 冷轧和热轧机污泥、灰泥、废水处理区的污泥和连续铸造污泥)，废尘(烧结R/EP尘、烧结 W/EP/尘、石灰B/F尘、炼钢E/P尘和炼钢B/F尘)和炉底灰。这些炼钢产生的副产物包含 Si02、A1203、Fe2O3> CaO, MgO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5> Cr2O3^MnO, C 等等，它们在炼钢过程中是循环利用的，但冷轧和热轧机污泥的循环利用率非常低，因为它含有如油性成分等杂质。在韩国，冷轧和热轧机每年产生的污泥数量多于200，000公吨，并且基本都填埋了。冷轧和热轧机的污泥还带来了这样的问题其中的化学成分大多包含重金属，其对人体危害相当大，其回收还会引发二次环境污染问题。早期公开的韩国专利申请号2003-0069692披露了一种使用含有磷酸盐的废水污泥生产具有磷灰石结晶体结构的轻骨料的方法，其中，用具有大约60%的铁成分的炼钢污泥作为起泡剂，按重量计算的5-15%的量，来生产轻骨料。然而，上述轻骨料生产方法遇到了一个问题当添加的炼钢污泥的量大于15%时，获得的产品会有厚块颜色，其会降低产品的畅销度，因此，炼钢污泥的循环利用十分有限。此外，韩国专利注册号662，812披露了一种生产超轻骨料的方法，其包括向原始污水污泥中添加20-30重量份的干的炼钢污泥。由于原始污水污泥中的水分含量大约为 80%，因此它不能被铸型。为解决这一问题，韩国专利注册号662，812披露的方法意在通过向水分中添加大约20-30%的干的炼钢污泥来形成这种轻骨料，从而降低轻骨料的干燥成本。与轻骨料膨胀的基本原理一致，当煅烧轻骨料时，发生有机材料的热解吸，当煅烧已形成的气体周围的粒子外表面时，热解吸产生的气体、碳酸、二氧化硫、三价氧化铁会降解为二价氧化铁。如果气体不能从煅烧的表面释放出来，粘土的内部就会膨胀并且形成一些规律的孔隙，这就成了轻材料。在以上现有技术文档中披露的上述使用原始污水污泥和干的炼钢污泥的混合生产人工轻骨料的方法，也使用了与该原理相类似的过程。然而，包含在原始污水污泥中的大约90%或以上的有机材料，在煅烧过程中形成了许多孔隙，这使得 Fe2O3的还原反应变得困难，并且在膨胀过程发生之前，轻骨料的表面被过度煅烧和熔化，这给煅烧过程的控制带来很大的困难。另外，难以保证生产的轻骨料的质量的统一性。在韩国，钢铁工业在整个工业中占了很大的比例，所以也会产生大量包括污泥在内的废料。这些废料的处理方式是，例如填埋由废料做成的实心砖，并且处理这些废料的技术还停留在非常低级的阶段。炼钢污泥及其类似物不经循环利用而填埋会污染周围的环境并引发一系列问题，如土壤污染。污泥的处理涉及大笔开销，这会增加生产成本，从而削弱企业的竞争力。上述专利文件虽提出了对包括铁在内的工业副产品进行循环利用的方法，但其提出的方法却谈不上是根本解决之道。具体来说，所披露的材料中，这些材料只是用作膨胀添加剂或者在成形过程中作为水控制剂，而不是用作生产轻骨料的主要原材料。另外，披露的方法需要生产实心砖的过程、粒化过程和随后的填埋过程。相应地，对炼钢副产物污泥的循环利用有助于防止环境污染并增强国家竞争力， 因此需要在这方面进行许多研究和积极的利用。相应地，本发明在炼钢副产物的循环利用上进行了极大的努力，并发现，当炼钢产业的副产物冷轧和热轧机污泥被用作生产轻骨料的原材料时，很容易控制轻骨料在煅烧阶段的膨胀，对骨料的煅烧温度可以大幅降低以节约能量，并且炼钢副产物的循环利用率可以大幅增加，从而完成了本发明。
发明内容
技术问题本发明的目的在于提供使用冷轧和热轧机污泥与粘土按特定比例混合的混合物生产的人工轻骨料，以及生产该人工轻骨料的方法，以便对含有杂质，其会使副产物的循环利用变得困难的，如油性成分的炼钢副产物进行循环利用。技术方案为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种人工轻骨料，其是以冷轧和热轧机污泥和粘土作为主要原材料而生产来的，该轻骨料的绝对干比重为0. 8-1. 5，吸水率为 5-20%。另一方面，本发明还提供一种生产这种具有绝对干比重为0. 8-1. 5且吸水率为 5-20%的人工轻骨料的方法，该方法包括以下步骤(a)混合5-90重量份的冷轧和热轧机污泥与10-120重量份的粘土 ； (b)铸造该混合物；(c)干燥铸造后的材料；(d)煅烧干燥后的材料。
图1是流程图，其显示了根据本发明生产人工轻骨料的过程。
具体实施例方式本发明的其他特征和实施例将在以下详细描述和附图中进一步显示出来。一方面，本发明提供了人工轻骨料，其是用冷轧和热轧机污泥和粘土作为主要原
4材料生产，其绝对干比重为0. 8-1. 5，吸水率为5-20%。另一方面，本发明还提供生产这种具有绝对干比重为0. 8-1. 5且吸水率为5-20% 的人工轻骨料的方法，该方法包括以下步骤(a)混合5-90重量份的冷轧和热轧机污泥与 10-120重量份的粘土 ； (b)铸造该混合物；(c)干燥铸造后的材料；(d)煅烧干燥后的材料。此处所使用的术语“冷轧和热轧机污泥”意为含有大量重金属的污泥，其在炼钢厂的冷轧和热轧过程中产生。根据本发明的人工轻骨料使用钢铁废料如冷轧和热轧机污泥生产。它不需要单独的起泡剂，因为在冷轧和热轧机污泥中大量包含的化学成分如狗203和C在轻骨料的煅烧期间可以用作关键的起泡剂，如以下化学方程式所示Fe203+C — 2Fe0+C0 ......(1)3Fe203+C — 2Fe304+C0 ......(2)3Fe203 — 2Fe304+l/2C0 ......(3)这样，本发明可以解决原材料中发泡成分欠缺而无法提供轻骨料的问题。同时，根据本发明，生产该种轻骨料使用的是已经填埋的炼钢废料，并且生产的轻骨料被当作原材料用于高附加值的建筑材料。因此，本发明还特别有利减少已成为社会问题的环境污染。在本发明一个实施方案中，人工轻骨料通过这样的方式生产混合5-90重量份的冷轧和热轧机污泥与10-120重量份的粘土，铸造该混合物，并在1100-1200°C的电炉中煅烧该铸造后的材料。生产的人工轻骨料的绝对干比重为0. 8-1. 5，吸水率为5-20%。在本发明另一个实施方案中，人工轻骨料通过这样的方式生产混合5-90重量份的冷轧和热轧机污泥与10-120重量份的粘土，使用挤压铸造机首次铸造该混合物，切割铸造好的材料，第二次铸造切割后的铸造材料，在950-1100°C的回转炉中煅烧经第二次铸造后的材料。生产的人工轻骨料的绝对干比重为0. 8-1. 5，吸水率为5-20%，并且从危险物质浸析测量的结果来看，在该人工轻骨料中没有检测到重金属。具有各种特定比重的轻骨料在实际中广泛应用，包括建设和土木工程领域的结构材料、建筑物的降噪材料、建筑物的控湿材料，还有园艺应用。下文中，本发明将参照实施例进行更详细的描述，对于本领域技术人员而言，这些实施例显然仅用作说明目的，而对本发明的保护范围不起限制作用。
实施例实施例1 原材料化学成分的检测通过KS L4007化学分析测试方法(粘土的化学分析方法)检测生产人工轻骨料所需的红粘土(Asan工业有限公司，Hongsung，Chungcheongnam-do，韩国)和冷轧热轧机污泥(Psoco有限公司，韩国)的化学成分。如下表1所示结果，冷轧和热轧机污泥含有70%或以上的狗203，10%或以上的未燃碳，这些成分(Fe2O3和碳)可以在煅烧期间提供足量的起泡剂。表 1类型烧失SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2OTiO2ZrO2P2O5Cr2O3MnOC红粘土9.0062.1016.816.200.511.160.812.350.77-0.09---冷轧和热轧机污泥8.611.265.1370.220.820.040.010.010.02-0.850.130.2312.69实施例2 使用冷轧和热轧机污泥生产轻骨料在实验实施例1中，混合10重量份的冷轧和热轧机污泥与90重量份的粘土，再将混合物挤压搅拌。然后，把获得的材料人工制成粒状并在大约1150°C的电炉中煅烧。根据该实验实施例生产的轻骨料具有1. 48的绝对干比重和9. 48%的吸水率。在实验实施例2中，混合20重量份的冷轧和热轧机污泥与80重量份的粘土，然后用与实验实施例1的相同的方法铸造该混合物。铸造好的材料在大约1150°C的电炉中煅烧。根据该实验实施例生产的轻骨料具有1. 40的绝对干比重和8. 64%的吸水率。在实验实施例3中，混合30重量份的冷轧和热轧机污泥与70重量份的粘土，然后用与实验实施例1的相同的方法铸造混合物。铸造好的材料在大约1150°C的电炉中煅烧。 根据该实验实施例生产的轻骨料具有1. 46的绝对干比重和9. 05%的吸水率。在实验实施例4中，混合40重量份的冷轧和热轧机污泥与60重量份的粘土，然后用与实验实施例1的相同的方法铸造混合物。铸造好的材料在大约1150°C的电炉中煅烧。 根据该实验实施例生产的轻骨料具有1. 08的绝对干比重和9. 59%的吸水率。 在实验实施例5中，混合50重量份的冷轧和热轧机污泥与50重量份的粘土，然后用与实验实施例1的相同的方法铸造混合物。铸造好的材料在大约1150°C的电炉中煅烧。 根据该实验实施例生产的轻骨料具有1. 16的绝对干比重和7. 44%的吸水率。在实验实施例6中，混合60重量份的冷轧和热轧机污泥与40重量份的粘土，然后用与实验实施例1的相同的方法铸造混合物。铸造好的材料在大约1150°C的电炉中煅烧。 根据该实验实施例生产的轻骨料具有1. 23的绝对干比重和4. 48%的吸水率。在实验实施例7中，混合70重量份的冷轧和热轧机污泥与30重量份的粘土，然后用与实验实施例1相同的方法铸造混合物。铸造好的材料在大约1150°C的电炉中煅烧。根据该实验实施例生产的轻骨料具有1. 11的绝对干比重和5. 79%的吸水率。表2电炉生产的轻骨料间不同比重和吸水率的比较
类型冷轧和热轧机污泥粘土绝对干比重吸水率(％ )实验实施例110901. 489. 48实验实施例220801. 408. 6权利要求
1.一种人工轻骨料，其使用冷轧和热轧机污泥和粘土为主要原材料生产，并且该轻骨料的绝对干比重为0. 8-1. 5，吸水率为5-20%。
2.一种生产绝对干比重为0. 8-1. 5，吸水率为5-20%的人工轻骨料的方法，该方法包括以下步骤(a)混合5-90重量份的冷轧和热轧机污泥，10-120重量份的粘土；(b)铸造该混合物；(c)干燥铸造后的材料；(d)煅烧干燥后的材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(b)中的所述铸造是粒化铸造或挤压铸造。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(d)中的所述煅烧在电炉或回转炉中进行。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(b)中的所述煅烧在950-1200°C的温度下进行。
全文摘要
本发明涉及使用冷轧和热轧机污泥以及粘土作为主要原材料生产人工轻骨料的方法，具体来说，涉及使用冷轧和热轧机污泥以及粘土作为主要原材料生产人工轻骨料的方法，其中人工轻骨料的绝对干比重为0.8-1.5，吸水率为5-20%。根据本发明生产的人工轻骨料以冷轧和热轧机污泥，也就是炼钢业的副产物作为主要原材料，因此，不需要额外的起泡剂，这可以将炼钢废料进行循环利用以获得更高的经济效益，还可以减少废料以解决环境污染问题。
文档编号C04B18/18GK102414141SQ201080018665
公开日2012年4月11日 申请日期2010年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者郑英镐 申请人:世乐格林株式会社