申请日2019.12.09
公开(公告)日2020.02.14
IPC分类号C04B28/02; C04B111/20
摘要
本发明提供了一种利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖及其制备方法，主要由按照质量份数计的以下组分制备得到：预处理后铜铅锌冶炼废水污泥10～50份，水泥10～40份，砂料10～30份和骨料20～40份。本发明所提供的免烧砖，抗压强度指标达到混凝土实心砖(GBT 21144‑2007)》强度等级MU35.0标准，抗冻性达所有性能符合建筑用砖要求，放射性符合《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566‑2010)的要求，免烧免蒸标准砖的浸出浓度和腐蚀性均不超标，符合《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3‑2007)标准和《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》(GB5085.1‑2007)标准。
权利要求书
1.一种利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，其特征在于，主要由按照质量份数计的以下组分制备得到：
预处理后铜铅锌冶炼废水污泥10～50份，水泥10～40份，砂料10～30份和骨料20～40份。
2.根据权利要求1所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，其特征在于，主要由按照质量份数计的以下组分制备得到：
预处理后铜铅锌冶炼废水污泥13～20份，水泥15～23份，砂料15～23份和骨料27～38份。
3.根据权利要求1或2所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，其特征在于，所述水泥包括选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥中的一种或者几种的组合。
4.根据权利要求1或2所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，其特征在于，所述骨料的粒径为1～15mm，优选的粒径为2～8mm;
优选的，所骨料包括石粉、碎石、钢渣和陶砂中的一种或者几种的组合。
5.根据权利要求1或2所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，其特征在于，所述砂料的平均粒径为0.074～2mm;
优选的，所述砂料包括建筑砂、河砂和尾矿砂中的一种或者几种的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)预处理后铜铅锌冶炼废水污泥中加入砂料进行一级搅拌，然后再加入水泥和骨料进行二级搅拌;
优选的，所述一级搅拌和/或所述二级搅拌采用立式紊流搅拌机进行搅拌;
(b)将步骤(a)所述二级搅拌后得到的混合料过筛，筛上物返回步骤(a)继续进行所述二级搅拌;
优选的，所述过筛的筛网尺寸为5～10mm，优选的，所述过筛的装置选自滚筒筛或振动筛;
(c)将步骤(b)得到的筛下物成型并进行养护，得到所述免烧砖;
优选的，所述成型为挤出成型，所述挤出成型的装置选自半干式液压成型机或真空双轴挤压成型机;
更优选的，所述半干式液压成型机的挤出压力为15～20MPa;
更优选的，所述真空双轴挤压成型机的挤出压力为10～15MPa。
7.根据权利要求6所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，采用分散剂进行所述预处理操作，所述分散剂包括六偏磷酸盐、木制磺酸钠、特殊分散剂中的一种或几种。
8.根据权利要求6所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖的制备方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述养护选自自然养护或蒸压养护。
9.根据权利要求8所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖的制备方法，其特征在于，所述自然养护的温度为20～27℃，相对湿度90%～100%，养护时间≥28天。
10.根据权利要求8所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖的制备方法，其特征在于，所述蒸压养护，具体包括：升温升压2～2.5小时，达到恒温恒压6～6.5小时，再降温降压1～1.5小时，降压完成后养护完成;
所述恒压的压力为1～1.15MPa，所述恒温的温度为185～186℃。
说明书
一种利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及铜铅锌冶炼废水污泥和资源化利用领域，具体而言，涉及一种利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖及其制备方法。
背景技术
有色金属在生产过程中消耗大量的矿产资源、能源和水资源，产生大量的固体废物、废水和废气，污染环境，但也能成为可利用资源。废水处理过程中产生的污泥含有很多有毒有害的重金属(Cd、As、Cu、Cr、Se等)，对环境构成极大的污染和潜在的威胁。
铜火法冶炼排放的固体废物中，污酸处理系统的石灰中和渣中的主要成分为As、Pb、Cd、Zn、Cu等。因此，砷元素的安全处置是铜冶炼系统亟待解决的问题。
铅锌冶炼过程中主要的污染源之一是废水，废水中通常含有一定量的Pb、Hg、Cd、Zn、Cu、As等重金属阳离子和F-、Cl-和SO42-等有害阴离子。因此，通过污酸系统后形成的废水处理污泥，也常常会含有Pb、Hg、Cd、Zn、Cu、As，主要成分为硫酸钙或者金属硫化物。
免烧砖，又称非烧结砖，能够避免传统烧结砖严重浪费土地资源以及在制备过程中需要大量的燃料进行烧结，而在其制备过程中排放SO2污染环境的问题。目前，免烧砖在建筑领域中已经得到了广泛的应用，目前，主要是针对废水处理污泥的特点及其危害性，从环境污染防治和资源循环利用的角度考虑，进行固化/无害化处理，将其无害化后进行填埋处置。但是随着社会的发展，资源越来越匮乏，污泥也能成为可利用资源。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明提供了一种利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，以完全或部分解决铜铅锌冶炼行业废水处理污泥产生量大、污染严重、填埋成本高、占用大量土地的问题，所述的免烧砖，抗压强度指标达到混凝土实心砖(GBT 21144-2007)》强度等级MU35.0标准，抗冻性达所有性能符合建筑用砖要求，放射性符合《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566-2010)的要求，免烧免蒸标准砖的浸出浓度和腐蚀性均不超标，符合《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)标准和《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》(GB5085.1-2007)标准。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，主要由按照质量份数计的以下组分制备得到：
预处理后铜铅锌冶炼废水污泥10～50份，水泥10～40份，砂料10～30份和骨料20～40份。
优选的，所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，主要由按照质量份数计的以下组分制备得到：
预处理后铜铅锌冶炼废水污泥13～20份，水泥15～23份，砂料15～23份和骨料27～38份。
优选的，所述水泥包括选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥中的一种或者几种的组合。
优选的，所述骨料的粒径为1～15mm，更优选的粒径为2～8mm;
更优选的，所骨料包括石粉、碎石、钢渣和陶砂中的一种或者几种的组合。
优选的，所述砂料的平均粒径为0.074～2mm;
更优选的，所述砂料包括建筑砂、河砂和尾矿砂中的一种或者几种的组合。
一种所述的利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
(a)预处理后铜铅锌冶炼废水污泥中加入砂料进行一级搅拌，然后再加入水泥和骨料进行二级搅拌;
优选的，所述一级搅拌和/或所述二级搅拌采用立式紊流搅拌机进行搅拌;
(b)将步骤(a)所述二级搅拌后得到的混合料过筛，筛上物返回步骤(a)继续进行所述二级搅拌;
优选的，所述过筛的筛网尺寸为5～10mm，优选的，所述过筛的装置选自滚筒筛或振动筛;
(c)将步骤(b)得到的筛下物成型并进行养护，得到所述免烧砖;
优选的，所述成型为挤出成型，所述挤出成型的装置选自半干式液压成型机或真空双轴挤压成型机;
更优选的，所述半干式液压成型机的挤出压力为15～20MPa;
更优选的，所述真空双轴挤压成型机的挤出压力为10～15MPa。
在步骤(a)中，采用分散剂进行所述预处理操作，所述分散剂包括六偏磷酸盐、木制磺酸钠、特殊分散剂中的一种或几种。
优选的，在步骤(d)中，所述养护选自自然养护或蒸压养护;
优选的，所述自然养护的温度为20～27℃，相对湿度90%～100%，养护时间≥28天。
优选的，所述蒸压养护，具体包括：升温升压2～2.5小时，达到恒温恒压6～6.5小时，再降温降压1～1.5小时，降压完成后养护完成;
所述恒压的压力为1～1.15MPa，所述恒温的温度为185～186℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供了一种利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，为铜铅锌冶炼废水污泥的处理提供了新的应用领域，解决了铜铅锌冶炼企业废水处理污泥产生量大，污染严重，填埋成本高、占用大量土地，具有一定的经济、环境和社会效益。
(2)本发明提供了一种利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，抗压强度指标达到混凝土实心砖(GBT 21144-2007)》强度等级MU35.0标准，对应最大吸水率为9.1%，软化系数为0.95，干燥收缩率为0.033，相对含水率(中等湿度地区)为32%，碳化系数0.99，抗冻性(F35)强度损失率21%，质量损失率0.5%。抗冻性达所有性能符合建筑用砖要求。
(3)本发明提供了一种利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，放射性符合《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566-2010)的要求。
(4)本发明提供了一种利用铜、铅锌冶炼废水污泥制备的免烧砖，免烧免蒸标准砖的浸出浓度和腐蚀性均不超标，符合《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)标准和《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》(GB5085.1-2007)标准。
(5)本发明提供了一种免烧砖的制备方法，方便、简单、易于批量化生产。（发明人杨航;李伟光;赵庆朝;张华;申士富;刘海营;王琼）