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2021-01-31 15:01:17|
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起点商标网 各种危险废物制造陶粒和陶瓷颗粒的方法和生产线
[0001]
本发明是“用各种危险废物制造陶粒的方法和生产线”的分案申请，原申请的申请日2016年01月11日，申请号201610016146.4，发明创造名称“用各种危险废物制造陶粒的方法和生产线”。分案申请的说明书、摘要与原申请内容一样。
技术领域
[0002]
本技术方案涉及各种危险废物治理、陶粒生产，各种危险废物、粘土、添加剂的粉碎、混合方法，被危险废物污染的粘土的有效使用和治理，陶粒素坯在回转窑的干燥、预热段的运动磨损产生有害粉尘的减少方法。
背景技术：
[0003]
根据国家危险废物目录，危险废物包括含有一定量的镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉的废物，一般是由于人为开采、生产、使用、生活、医疗等而产生的对人体、动植物、环境具有严重危害性的废物，危险废物一般具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蚀性、化学反应性或传染性，必须进行治理，使其无害化，最好进一步达到有效利用。
[0004]
镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉在自然界以单质、氧化物、硫化物、卤化物、硫酸盐、碳酸盐、的形式存在，其中硅酸盐矿物比较稳定。
[0005]
危险废物多产生于化工行业、冶金业等，业内人员比较熟悉化工方法，多年采用化学反应、还原、络合、焚烧、填埋、密封隔离储存等方法治理、处理危险废物，由于危险废物种类很多，治理后的稳定性也各不相同，有的短期有的几年或多年后重新出现有害现象；危险废物数量比较大，治理成本高，有的企业由于经济或技术原因，治理、处理不彻底，填埋不规范，已经留下重大灾难隐患，已经和终将逐步污染大量土壤和地下水，并且由于分布广、数量大，将严重影响各个地区甚至整个民族、国家今后的生存状态，其危害远比雾霾更加严重，基本上数百年内不可修复，难以消除。
[0006]
以粉煤灰、煤矸石等废弃物生产陶粒已经比较普遍，近期也采用城市废水污泥、印染废水污泥、垃圾焚烧飞灰、铝厂赤泥、陶瓷厂固废生产陶粒，也有用个别危险废物生产陶粒的研究，但是普遍采用传统的陶粒生产设备，传统的陶粒生产设备、方法、工艺没有考虑到危险废物的特点，如即便是条件比较好的陶粒生产厂其传统的粉碎混合方法也足以使车间中有毒粉尘含量远远超标，传统制造颗粒的方法使素坯强度比较低，在回转窑的干燥、预热段的运动磨损，产生有毒粉尘，陶粒生产多采用双筒回转窑，即便保持筒内负压，实际生产中仍然有10％左右的粉尘外逸量，无论国家标准还是人体健康要求都是不可接受的。
技术实现要素：
[0007]
危险废物是指国家危险废物目录所列的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉的全部各种危险废物，将上述全部各种危险废物中的各种危险废物以任意种类、任意比例组成的危险废物的混合物湿法粉碎成为泥浆或者将上述危险废物的一种或几种湿法粉碎成为泥浆与干法粉碎的粘土、干法粉碎的添加剂按一定比例充分搅拌
混合，使混合物泥料的水份适合成型，再将混合物泥料通过真空搅拌挤制机挤制成型为高强度素坯颗粒，将高强度素坯颗粒输入烧结设备，经过干燥、预热、烧胀或烧结、冷却成为轻质陶粒或陶粒或陶瓷颗粒，所述的粘土是采用已经被危险废物污染的粘土或者没有被污染的粘土，所述的危险废物、粘土、添加剂的混合物中(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，同时sio2/mgo＞4。
[0008]
当所述的危险废物、粘土、添加剂的混合物中没有达到(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，或者所述的混合物中没有达到sio2/mgo＞4时，在配方中加入石英砂或富含石英砂的粘土或富含石英的其他矿物、物质、固体废物，以达到上述要求。
[0009]
危险废物种类很多，不同工艺、不同工厂，产生的危险废物成分不同，从危险废物的化学成分角度来说，危险废物的种类是国家标准依照元素分类数量的几十倍以上，危险废物产生过程、产生单位的临时存放情况、收集运输、运输过程等实际上具有各种情况，陶粒厂的仓库容量、仓库分库数量是有限的。除少数大宗危险废物以外，大多数情况下危险废物是混杂的。另外，危险废物限制长途运输，而每个地区都有各种危险废物的产生，因此，危险废物陶粒生产厂、生产线必须具备任何时间同时使用、治理任意种类、任意比例组成的危险废物混合物的能力，当危险废物混合物化学成分难以确定时，危险废物陶粒生产厂、生产线主要依靠计算粘土、石英砂或富含石英砂的粘土或富含石英的其他矿物、物质的化学成分达到(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，sio2/mgo＞4的要求，也可以在上述计算基础上依靠长期经验和实际效果达到(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，sio2/mgo＞4的目的。
[0010]
危险废物陶粒生产厂应该建立理化室，对生产过程中的危险废物混合物泥浆、素坯颗粒、陶粒的化学成分，陶粒中有害物质含量随时检测，控制有关参数，稳定生产。
[0011]
所述的危险废物是指国家危险废物目录所列的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉的全部各种危险废物，包括铁合金湿法冶炼业、有色冶金业、化工业、电镀业、制革业、电子和电器产品拆解业、制药业、医疗、金属热处理的废弃物、冶金业烟尘、飞灰；包括硅锰烟尘、湿法炼铜浸出渣、铅烟化炉烟尘、提锌弃渣、铬渣、铬污泥；包括含石棉的废弃物；包括陶瓷业废弃的色料污泥中的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰的各种危险废物和维修陶瓷窑炉废弃的石棉材料。
[0012]
所述湿法粉碎的危险废物的细度为80-200目，危险废物泥浆含水率为35-45％(湿基)；干法粉碎的粘土、添加剂的细度为80-200目；危险废物、粘土、添加剂三者混合物的水份15-25％(湿基)。
[0013]
所述的混合物泥料通过真空搅拌挤制机挤制成型为高强度素坯颗粒，真空搅拌挤制过程中泥料内部空气被抽出，泥料在真空中搅拌，没有气泡的阻隔其泥料小颗粒之间的混合彻底、均匀，结合力提高，泥料颗粒密度均匀，密度提高，泥料成型素坯颗粒的强度提高，泥料成型素坯颗粒在回转窑中不断上下翻滚上升落下冲击磨擦、滚动前进，达到窑尾高温除毒前几乎通过整个窑的长度，素坯颗粒与坚硬的耐火材料窑壁、素坯颗粒之间的互相冲击磨擦、颗粒破碎都会产生有毒粉尘，受目前国家严格规定的车间空气中有毒粉尘含量和烟筒排气中有毒粉尘含量的制约，有毒粉尘含量将决定以危险废物制造陶粒的生产是否允许进行，经过真空搅拌挤制机挤制成型的高强度素坯颗粒可以将有毒粉尘降低到最低点。
[0014]
所述的烧结设备是回转窑，包括插接式双筒回转窑、单筒回转窑和烧结机，烧胀或
烧结的温度是1000-1300℃。
[0015]
所述的轻质陶粒容重是0.4-0.9，陶粒的容重是0.9-1.2，陶瓷颗粒的容重是1.2-2.0。
[0016]
所述的粘土是各种危险废物堆下被污染的土壤或危险废物溢出而被污染的土壤或非危险废物污染的土壤或河底泥或海泥或废弃的山土或普通地表粘土或陶土或瓷土或上述各种土壤、泥、土的混合物。
[0017]
所述的添加剂是煤粉、煤渣、粉煤灰、煤矸石、废油料、各种含碳的物质、对危险废物具有结合力的结合剂、含氧化铁的废弃物、碳酸钙、碳酸盐、无机发泡剂、有机发泡剂中的一种或几种。
[0018]
所述的危险废物∶粘土∶添加剂＝10-50∶40-80∶1-10(干物质重量比)。
[0019]
用各种危险废物制造陶粒的生产线，危险废物是指国家危险废物目录所列的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉的全部各种危险废物，用人工或机械的方法清除危险废物中不易被球磨机磨碎的金属、橡胶、塑料制品，采用钢内衬、钢球的湿式球磨机将危险废物或危险废物混合物磨制成为泥浆，球磨机能够将危险废物中各种无机物、有机物磨成泥浆，包括将医疗垃圾、纱布、棉花、麻袋片、包装袋、药剂玻璃容器等各种物质磨制成为泥浆，将各种危险废物以任意种类、任意比例组成的危险废物的混合物以上述球磨机湿法粉碎成为泥浆或者将上述危险废物的一种或几种湿法粉碎成为泥浆与干法粉碎的粘土、干法粉碎的添加剂按一定比例充分搅拌混合，使混合物泥料的水份适合成型，再将混合物泥料通过真空搅拌挤制机挤制成型为高强度素坯颗粒，将高强度素坯颗粒输入烧结设备，包括回转窑、烧结机，经过干燥、预热、烧胀或烧结、冷却成为轻质陶粒或陶粒或陶瓷颗粒，所述的粘土是采用已经被危险废物污染的粘土或者没有被污染的粘土，所述的危险废物、粘土、添加剂的混合物中(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，同时sio2/mgo＞4，煅烧陶粒产生的烟经过旋风、布袋、静电、喷雾、水浴等除尘设备，烟气经过化学处理，达标排放。
[0020]
危险废物的长途运输受到很多限制，我国幅员辽阔，各地区的各行各业产生种类繁多、数量很大的的各种危险废物，近期我国提出最严格的环保法律，目前许多危险废物治理的设备、方法、工艺尚处于研究、试验过程中，而且基本上都是分别针对某种危险废物治理的设备、方法、工艺，多采用化学反应、还原、络合、焚烧、填埋、密封隔离储存等传统方法治理、处理危险废物，目前危险废物治理成本高，效率低、治理后的产物是否达到长期安全尚处于不可靠的状态。本技术方案提出对于各种危险废物统一的、低成本、高效率、治理后的产品长期安全可靠的治理方法、设备、工艺，生产线。
[0021]
本技术方案首先是将生产陶粒的烧土业，生产陶瓷制品的陶瓷业，危险废物治理的要求和原理，陶粒生产的配方、温度、反应烧结条件，陶瓷制品生产的配方、温度、反应烧结条件，陶瓷色料的本质、危险废物中有害成分的本质，陶瓷色料在陶瓷制品生产的配方、温度、烧结中产生的变化和结果联系到一起，发现陶瓷色料与危险废物本质完全一致，具有一一对应的共同之处。陶瓷色料在陶瓷素坯中经过高温煅烧实现除毒成为陶瓷制品有用成分，可以通过研究改进，发展成为危险废物在陶粒素坯中经过高温煅烧实现除毒成为陶粒有用成分。并发展成为用各种危险废物制造陶粒的方法。
[0022]
为此进行了一系列的研究和试验，最终发现陶瓷色料的本质与危险废物中有害成
分的本质是一样的，陶瓷色料大部分是化工产品，其中相当部分也是有毒、有害的，甚至是剧毒的，只是在使用过程中有严格的规章制度，在生产过程中不会对人体和环境造成危害，而危险废物中的有害成分往往就是这些有毒、有害的化工产品在各种行业的生产过程中可以避免或者难以避免的残余物或残留物，这些残余物或残留物与废弃物结合形成危险废物。
[0023]
陶瓷色料中的有害化合物可以完全覆盖国家危险废物目录所列的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉的全部各种危险废物，如：陶瓷色料中的桃红sn-cr-ca-si元素系列，大红cd-cr-sb元素系列，钛桔红ti-cr-sb元素系列，钛桔黄ti-cr-sb元素系列，锆黄v-zr元素系列，镨黄zr-pr-si元素系列，镉黄cd-s元素系列；陶瓷色料也包括各种化合物，如：锌钛黄zno-tio2，钴青c
o
o.al2o3，钴蓝c
o
o.5al2o3，拿浦尔黄2pbo.sb2o3，硫化物zns，tis，tds卤化物agbr，mgcl，磷化物bp，铍化物becl2，bef2，砷化物as2o3，as2o5，硒化物seo3，h2seo4，氟化物caf2，baf2，mgf2，氰化物hcn，nacn，氢氧化物cu(oh)钛酸盐batio3，srtio3，pbtio3，锡酸盐basno3，铬酸盐k2cr2o7，na2cr2o7等。上述陶瓷色料在陶瓷素坯的硅酸盐环境中，经过高温烧制，全部成为无毒、无害的陶瓷制品的一部分，包括各种陶瓷餐具、陶瓷卫生洁具、墙地砖。
[0024]
陶瓷制造是粘土经过成型、干燥、烧成为陶瓷制品，陶瓷制品采用各种陶瓷色料，陶瓷色料用于陶瓷坯体、用于各种抛光砖，陶瓷色料也用于陶瓷釉层，经过仔细对照，陶瓷色料中包括国家危险废物目录所列的镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰的全部各种元素、有毒化合物、有毒离子，包括氰化物等，陶瓷色料依靠离子发色，为实现色料在陶瓷坯体中的渗透，布色，美术效果，陶瓷色料具有水溶性，陶瓷色料与危险废物的元素、离子高度一致，陶瓷色料与危险废物本质是同一种物质，实际上危害环境的危险废物相当部分就来自于环保控制不够严格的陶瓷厂。但是工厂采购的陶瓷色料绝大部分进入陶瓷坯体和釉层中，经过高温烧制，与硅酸盐结合，硅酸盐矿物的高温反应重新组合各种离子，产生新的无毒稳定的硅酸盐矿物晶粒和裹覆晶粒的玻璃相，使陶瓷制品具有各种花色，实现工厂的经济目的。全部危险废物的原始化合物都可以在陶瓷厂的化工原料库中找到，但是经过陶瓷生产后，这些化学品都变成可以安全使用的陶瓷制品。所以说以合适的配比，用生产陶瓷制品的方法，可以治理国家危险废物目录所列的全部各种危险废物。
[0025]
我们进一步的研究是将有剧毒的陶瓷色料附着在质量更大的废弃物载体上，将这些危险废物及其废弃物载体经过各种方法粉碎后进入陶瓷配方，按照陶瓷生产方法进行处理，试验结果表明，所有危险废物与陶瓷色料一样其无机成分与陶瓷素坯中的硅酸盐矿物结合都变成无害的陶瓷成分，其中有机材料都烧掉了，变成无毒的气体或飞灰，有的在陶瓷体上形成孔洞，这是陶瓷生产中不希望出现的。
[0026]
又进一步的试验是将国家危险废物目录所列的各种危险废物直接进入陶粒配方，按照陶粒生产方法进行试验，发现危险废物在陶粒生产中可以实现无害化并成为陶粒产品的一部分，与陶瓷制品一样，使有害离子在高温、硅酸盐环境中改变成无毒的状态进入新形成的硅酸盐矿物晶粒中，并被玻璃相裹覆，处于玻璃包裹体中，可以确保对人体、动植物、环境的永久安全。
[0027]
陶粒本质上可以归属于陶瓷制品，只是陶粒采用的粘土非常低级，更加便宜，从来没有人将有毒的陶瓷色料加入到陶瓷粒中，因为没有必要，也没有意义，这些有毒的陶瓷色
料对陶粒来说是十分昂贵的。生产陶瓷制品可以使同样危险的陶瓷色料成为无毒有用的陶瓷制品的一部分，用生产陶粒的方法也同样可以治理上述全部危险废物，只是传统上说陶粒生产属于烧土业，与陶瓷业是两个行业，以前没有人将烧土业与陶瓷业的深层次的内涵联系在一起，束缚了思想，防碍了技术进步，防碍了以“陶粒生产方法可以治理各种、全部危险废物”这一思想和概念的出现和明确成为一种治理全部各种危险废物的方法。
[0028]
新的问题是陶粒生产传统的粉碎混合方法足以使车间中有毒粉尘含量远远超标，传统制造颗粒的方法使素坯强度比较低，在回转窑的干燥、预热段的运动磨损，产生有毒粉尘，陶粒生产多采用双筒回转窑，即便保持筒内负压，实际生产中仍然有10％左右的粉尘外逸量，有毒粉尘与无毒粉尘不同，即便是很少的数量，无论对国家标准还是人体健康要求都是完全不可接受的。
[0029]
为此我们采用危险废物湿法粉碎成为泥浆与干法粉碎的粘土、添加剂充分搅拌混合，不产生有毒粉尘，真空挤制机挤制陶粒素坯，提高素坯强度，减少在回转窑的干燥、预热段的运动磨损，使生产过程中的有毒粉尘降低到最低点。同时我们采用已经被危险废物污染的粘土代替普通粘土，这些被危险废物污染的粘土中的危险废物也改变成无毒的状态进入新形成的硅酸盐矿物晶粒中，并被玻璃相裹覆，处于玻璃包裹体中，可以确保对人体、动植物、环境的永久安全。
[0030]
更进一步说，危险废物具有固体、液体、泥浆等各种形态，危险废物可以包含大小不同的颗粒、纤维状、片状物、纺织物等。危险废物不宜采用干法粉碎，干法粉碎设备对纤维状、片状物、纺织物等的粉碎效率比较低，更重要的是干法粉碎会产生有毒粉尘，影响工作环境，国家标准对车间内有毒粉尘含量有严格要求，如采用干法粉碎对有害粉尘除尘等级要求很高，会产生很大的设备投资和运行费用，很不经济；所以危险废物应该采用湿法粉碎，通常可以采用湿式球磨机，采用间歇式球磨机或连续式球磨机，目标是将危险废物粉碎至含水量为35-45％的泥浆，以与干法粉碎的粘土、添加剂充分混合成为含水量为15-25％具有可塑性的泥料。
[0031]
危险废物的粉碎细度达到80-200目，粘土、添加剂采用干法粉碎，粉碎细度达到80-200目。
[0032]
含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉危险废物具有共同的特点，其危害主要体现在可溶性重金属离子、金属离子、非金属离子、氰离子(cn)等，危险废物湿法粉碎，粘土、添加剂干法粉碎，充分混合的目的还在于：通过危险废物的湿法粉碎，使各种危险废物中的可溶性离子充分溶解到水份中，混合过程中可溶性离子随水份运动的毛细管现象扩散到粘土、添加剂的每一个微小颗粒，粘土是硅酸盐矿物，主要成分是二氧化硅和三氧化二铝，使危险废物中的可溶性离子与二氧化硅和三氧化二铝分子具有最大的相邻和接触的机会，造成分子级别的分散和混合，为下一步高温下的反应、结合、固定、除毒创造条件。硅酸盐矿物的高温反应将重新组合各种矿物，产生新的稳定的硅酸盐矿物晶粒和裹覆晶粒的玻璃相，达到治理各种危险废物的目的。
[0033]
危险废物与粘土、添加剂按一定比例用搅拌机充分混合，危险废物与粘土、添加剂按一定比例是指保证粘土和添加剂中硅酸盐矿物的数量远超过需要结合的离子的数量，产生足够的新的稳定矿物和玻璃相。为使物料充分混合一般采用双轴搅拌机，经过双轴搅拌机充分混合的泥料进入三轴真空挤制机挤出切断为圆柱体，采用真空挤制机使陶粒素坯具
有很高的强度，减少陶粒素坯在干燥、预热段的磨损量，因为在干燥、预热段物料尚未除毒。
[0034]
现在以粉煤灰、煤矸石等废弃物生产陶粒已经比较普遍，近期也采用城市废水污泥、印染废水污泥、垃圾焚烧飞灰、铝厂赤泥、陶瓷厂固废生产陶粒，也有用个别危险废物生产陶粒的研究，但是目前普遍采用传统的陶粒生产设备，传统的陶粒生产设备、方法、工艺没有考虑到危险废物的特点，如即便是条件比较好的陶粒生产厂其传统的粉碎混合方法也足以使车间中有毒粉尘含量远远超标，传统制造颗粒的方法使素坯强度比较低，在回转窑的干燥、预热段的运动磨损，产生有毒粉尘，陶粒生产多采用双筒回转窑，即便保持筒内负压，实际生产中仍然有10％左右的粉尘外逸量，即便是单筒窑生产，旋转的回转窑与固定的烟道之间的动配合也难以实现严丝合缝，以传统的陶粒生产设备、方法、工艺生产危险废物为原料的陶粒，无论国家标准还是人体健康要求都是不可接受的，实际上对工人健康，对生态环境是十分危险的。
[0035]
用危险废物制造陶粒的方法，要求所述的危险废物、粘土、添加剂的混合物中(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，同时上述混合物中sio2/mgo＞4。原因在于1、各种危险废物成分十分复杂，制造陶粒就是通过将危险废物与配料充分粉碎混合在高温酸性环境中重新组合为无毒无害的新的稳定的硅酸盐矿物，sio2、al2o3、fe2o3是酸性氧化物，是构成硅酸盐矿物的主要成分，cao、mgo是碱性氧化物，不是构成硅酸盐矿物的必要成分。2、sio2、al2o3、fe2o3是酸性氧化物，cao、mgo是碱性氧化物，危险废物中有毒物质多为高价重金属离子，高温酸性环境有助于将高价重金属离子分解、还原为低价无毒金属离子并结合为硅酸盐晶粒被高温玻璃相裹覆，冷却后成为稳定、永久安全的硅酸盐矿物。而高温碱性环境有利于将低价无毒的重金属离子氧化为高价有毒重金属离子。3、某些危险废物中存在游离态mgo，即方鎂石，方鎂石不稳定，容易膨胀破坏陶粒结构，方鎂石经过粉碎充分混合，mgo与大量sio2经高温反应成为石榴石、尖晶石类矿物，消除了不稳定的方鎂石，所以混合物中sio2与mgo相比必须有足够多的数量。4、sio2、al2o3、fe2o3酸性氧化物形成硅酸盐矿物的温度比较低，一般在1300℃以下可以形成新硅酸盐矿物，cao、mgo碱性氧化物熔融、反应、形成矿物的温度比较高，一般在1350℃以上，两者在高温下相差100-200℃，消耗的燃料会多1倍以上，比较高的生产温度也需要更贵的耐火材料，非常不经济，甚至难以经营。而增加的sio2可以来自粘土或石英砂是廉价和容易得到的。
[0036]
我国已经提出、正在落实历史上最严格的环保标准，我国有巨大数量的危险废物，如上所述，以陶粒方法治理危险废物是有根据、可以大规模、低成本、彻底治理危险废物的方法，但是不能照搬传统陶粒生产设备、方法、工艺，为此必须指出以传统陶粒生产的设备、方法、工艺直接生产危险废物陶粒的危险性、不经济性，提出生产危险废物陶粒专门的关键设备、方法、工艺和生产线。用危险废物制造陶粒的设备、方法、工艺和生产线具有多方面的特点，其中最主要的有六个方面：
[0037]
1、各种原料组成的混合物中，酸性氧化物占主要成分。
[0038]
2、危险废物湿法粉碎，其他原料干法粉碎，混合物泥料的水分是15-25％，在此粉碎、混合过程中不产生有毒粉尘。
[0039]
3、真空搅拌挤制机挤制成型为高强度素坯颗粒，在与坚硬的耐火材料窑壁、素坯颗粒之间的互相冲击磨擦中能够使有毒粉尘减少到最低点。
[0040]
4、采用陶瓷生产使有毒陶瓷色料除毒的原理，采用经过改进的陶粒生产设备、方
法、工艺、新的专门的生产线适合全部各种危险废物做为陶粒原料生产陶粒，危险废物长途运输受到限制，本技术方案可以治理本区域内全部危险废物，同时也适合生产普通陶粒的原料，以及介于危险废物与普通陶粒原料之间的物质，如未达到危险废物程度的城市废水污泥、印染废水污泥、垃圾焚烧飞灰等，从而使本技术方案具有广泛的适应性，具有更好的经济性。
[0041]
5、危险废物一般不允许长途运输，要求在当地完成治理，一定地理范围内产生各种各样的危险废物，而且达到治理场所时，往往是混杂的，危险废物制造陶粒的设备、方法、工艺和生产线可以治理、使用任何混杂度的危险废物。
[0042]
6、危险废物制造陶粒生产线可以使用当地已经被危险废物污染的土壤作为粘土原料。
[0043]
采用已经被危险废物污染的土壤作为生产陶粒的原料具有重要的意义。
[0044]
我国二十世纪50年代至本世纪初，甚至到近期，工业持续发展，但是环保法和环保法的执行不够严格，危险废物大量随意堆放、丢弃、排放、填埋，污染大量土壤、水体、地下水，其中污染的水体、地下水基本上无法挽救，而工厂附近、堆场下面周边、填埋处下面周边的土壤、粘土是可以找到和测定的，根据不同危险废物其有害离子浓度达到几ppm、几十ppm以上即为危险废物，而上述土壤、粘土中的有害离子浓度有的达到几十、几百ppm，甚至上千ppm，是事实上危险废物，只是没有引起注意，或者由于经济原因被有意忽略。其中包含有害离子的数量在今后几十年、一百年左右足够污染大半个中国的地下水。必须及时治理。
[0045]
上述被危险废物严重污染的粘土其主要成分仍然是硅酸盐矿物，主要成分是二氧化硅、三氧化二铝，是陶粒生产的主要原料。
[0046]
本技术方案原理之一是：危险废物中有害金属离子多是阳离子，陶粒素坯中有害金属离子占千分之几至百分之一左右，在高温反应时陶粒素坯中的有机物、碳和高温下的硅酸盐矿物、高温下硅酸盐矿物产生的酸性环境会夺取电子，使有害金属离子成为无害的低价离子甚至成为分子，并与硅酸盐矿物反应形成无害的新的硅酸盐矿物，新的硅酸盐矿物即普通陶瓷是由新的晶粒、玻璃相、气泡组成的，无害的金属离子在稳定的晶粒结构中，被玻璃相裹覆，玻璃相中有气泡。其反应原理与陶瓷色料在普通陶瓷制品生产时高温反应是一致的，相当部分陶瓷色料是有毒、有害的，当然其操作是有安全措施的，陶瓷制品素坯中有机物和碳比较少，有机物和碳会在陶瓷制品中产生气泡，对陶瓷制品质量不利，即陶瓷制品生产中可以主要依靠硅酸盐矿物、高温下硅酸盐矿物产生的酸性环境将有毒、有害的陶瓷色料转化为无害的陶瓷制品。陶粒也是陶瓷制品，用危险废物生产陶粒、轻质陶粒、陶瓷颗粒的本技术方案增加了碳，有机物，强化了除毒效果，产生的气泡有利于陶粒的轻量化，陶粒产品没有严格的尺寸、形状、外观颜色等要求，使高温煅烧有更大的自由度，使除毒和无害化更容易实现。一般来说陶粒中的硅酸盐矿物数量大大超过除毒和无害化所需要的数量是可以做到的。
[0047]
综上所述，被危险废物污染或严重污染的土壤、粘土代替普通粘土，作为陶粒主要原料之一具有重大意义，也是本技术方案一个重要特点，由于我国现存的、正在产生的、将来继续产生的危险废物数量十分巨大，所以将被危险废物污染或严重污染的土壤、粘土用于上述陶粒的生产，可以逐步消除我国已经存在的一个重大灾难隐患，这些已经被危险废物严重污染的土壤、粘土，如果得不到处理，终将逐步污染更多的土壤和地下水，并且由于
分布广、数量大，将严重影响各个地区甚至整个民族、国家今后的生存状态，其危害远比雾霾更加严重，基本上数百年内不可修复，难以消除。在我国仅铬渣污染的土壤中的六价铬的数量就足以使我国一半的地下水超标，我们必须在六价铬大规模转移之前将这些土壤治理掉。
[0048]
用陶粒方法治理危险废物成本低，设备、操作简单，除毒彻底可靠，具有比较好的经济性，如以0.5吨危险废物、0.7吨被危险废物严重污染的粘土，可以生产约2立方米轻质陶粒，目前轻质陶粒售价150元/立方米左右，随着方法逐步成熟，操作逐步熟练，综合治理生产成本可能接近零，甚至会有利润，这种治理方法今后可能分布于全国各地，也由于这些已经被危险废物严重污染的粘土分布广、数量大、不要求治理的危险废物与粘土的污染物相同，使本技术方案和生产线具有更高的可操作性，更好的社会、环境、经济效益。
[0049]
危险废物目录中的含砷、硒、氟、氰、石棉的危险废物，在上述陶粒生产条件下砷、硒、氟、氰的有害离子与金属离子一样，都形成新的硅酸盐矿物，成为坚固的的无害物质。其实为调整陶瓷色料性能也经常用到砷、硒化合物，如三氧化二砷即砒礵放在陶瓷色料中可起到呈色、澄清高温液相的作用，而含氟的氟化钙就是莹石，莹石是陶瓷厂大量使用的助熔剂，氰化物的有害离子是(cn)，即氰根离子，在陶粒生产条件下(cn)分解为无害气体；石棉的危害是石棉粉尘，石棉微小颗粒进入人体肺部危害很大，石棉是硅酸盐矿物，在陶粒生产条件下与其他硅酸盐矿物熔为一体，失去石棉纤维、石棉微小颗粒的危害性，成为硅酸盐矿物的有效组成部分。
具体实施例：
[0050]
1、某地区的铁合金厂、化工厂、电镀厂、农药厂、矿山、医院等年产生含铅、铜、锌、砷、氰化物、汞、铍、钴、镍、铬、钡、农药残渣、医疗垃圾等危险废物共3.3万吨，根据规定都运到当地的危险废物处理中心，平均每天约100吨，危险废物处理中心以危险废物、附近河道於泥、粉煤灰为原料。当天到达的含铅、铜、锌、砷、氰化物、汞、铍、钴、镍、铬、钡、农药残渣、医疗垃圾等危险废物共约100吨，其危险废物的种类、比例是随机的，将此危险废物混合物用湿式球磨机不断磨制成为含水量40％的泥浆，各种危险废物提供单位一般均有化学成分检测报告，必要时危险废物处理中心也可以对危险废物泥浆进行成分检测，河道於泥、粉煤灰也有化学成分检测报告，根据化学成分检测报告设计配方，使混合物泥料符合(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，同时所述的混合物泥料中sio2/mgo＞4的要求，配比(干基)是上述危险废物混合物∶河道於泥∶粉煤灰＝38∶52∶10，将危险废物泥浆调整至含水量40％，经球磨机磨制为细度100目，将河道於泥干燥后和粉煤灰共同粉碎至100目；将危险废物泥浆、河道於泥、粉煤灰在双轴搅拌机中充分搅拌、混合成为含水量为18％的泥料，混合物泥料符合(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，同时所述的混合物泥料中sio2/mgo＞4的要求，泥料进入真空搅拌挤制机，泥料在真空搅拌挤制过程中泥料内部空气被抽出，泥料在真空中搅拌，没有气泡的阻隔其泥料小颗粒之间的混合彻底、均匀，结合力大幅度提高，将高强度素坯颗粒输入烧结设备，经过干燥、预热、煅烧1200℃、冷却成为陶粒。煅烧陶粒产生的烟尘经过旋风、布袋、静电、喷雾、水浴等除尘设备，烟气经过化学处理，达标排放，陶粒经过检测全面符合要求，可以进行销售。
[0051]
2、皮革厂鞣革用铬酸盐，年产出含六价铬的铬污泥上万吨，铬污泥中有有机物和
纤维，采用被附近矿山和铁合金厂的含镉、锌、铅等长期污水及粉尘所污染的土壤，以煤粉、当地石英砂进行配料。铬污泥∶污染的土壤∶石英砂∶煤粉＝40∶53∶5∶2，将铬污泥调整至含水量38％，经球磨机磨制为细度80目，将污染的土壤干燥后磨成粘土粉，和石英砂一起粉碎至100目；将铬污泥、污染的土壤、石英砂、煤粉在双轴搅拌机中充分搅拌、混合成为含水量为20％的泥料，混合物泥料符合(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，sio2/mgo＞4的要求，所述的混合物泥料进入真空搅拌挤制机，泥料在真空搅拌挤制过程中泥料内部空气被抽出，泥料在真空中搅拌，没有气泡的阻隔其泥料小颗粒之间的混合彻底、均匀，结合力大幅度提高，将高强度素坯颗粒输入烧结设备，经过干燥、预热、加热到1250℃、烧胀、冷却成为轻质陶粒。煅烧陶粒产生的烟尘经过旋风、静电、水浴等除尘设备，烟气经过化学处理，达标排放，陶粒符合要求。
[0052]
3、某地区危险废物陶粒生产厂没有理化室，到厂的所有危险废物都是混杂的，数量和种类是经常波动的，没有化学成分检测数据，一年危险废物总量不足4000吨。采用钢内衬、钢球的湿式球磨机将危险废物混合物磨制成为80目泥浆，球磨机能够将危险废物中各种无机物、有机物磨成泥浆，包括将医疗垃圾、纱布、棉花、麻袋片、包装袋、药剂玻璃容器等各种物质磨制成为泥浆，泥浆中的少量短纤维不影响随后的搅拌、混合、挤制、烧结生产过程，采用配方：危险废物混合物∶海泥∶煤粉＝0-20∶78-98∶2，生产危险废物陶瓷颗粒和普通陶粒，全年产量中危险废物陶瓷颗粒占总产量约25％，普通陶粒占75％，其他同实施例1。
[0053]
4、某省多个地区的危险废物处理中心采用各种危险废物制造陶粒的方法和生产线为标准配置，用于治理国家危险废物目录所列的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉等的全部各种危险废物、城市乡镇废水污泥、垃圾焚烧飞灰、印染废水污泥、工矿企业各种固体废物生产陶粒，同实施例1，实施例2，实施例3。
[0001]
本发明是“用各种危险废物制造陶粒的方法和生产线”的分案申请，原申请的申请日2016年01月11日，申请号201610016146.4，发明创造名称“用各种危险废物制造陶粒的方法和生产线”。分案申请的说明书、摘要与原申请内容一样。
技术领域
[0002]
本技术方案涉及各种危险废物治理、陶粒生产，各种危险废物、粘土、添加剂的粉碎、混合方法，被危险废物污染的粘土的有效使用和治理，陶粒素坯在回转窑的干燥、预热段的运动磨损产生有害粉尘的减少方法。
背景技术：
[0003]
根据国家危险废物目录，危险废物包括含有一定量的镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉的废物，一般是由于人为开采、生产、使用、生活、医疗等而产生的对人体、动植物、环境具有严重危害性的废物，危险废物一般具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蚀性、化学反应性或传染性，必须进行治理，使其无害化，最好进一步达到有效利用。
[0004]
镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉在自然界以单质、氧化物、硫化物、卤化物、硫酸盐、碳酸盐、的形式存在，其中硅酸盐矿物比较稳定。
[0005]
危险废物多产生于化工行业、冶金业等，业内人员比较熟悉化工方法，多年采用化学反应、还原、络合、焚烧、填埋、密封隔离储存等方法治理、处理危险废物，由于危险废物种类很多，治理后的稳定性也各不相同，有的短期有的几年或多年后重新出现有害现象；危险废物数量比较大，治理成本高，有的企业由于经济或技术原因，治理、处理不彻底，填埋不规范，已经留下重大灾难隐患，已经和终将逐步污染大量土壤和地下水，并且由于分布广、数量大，将严重影响各个地区甚至整个民族、国家今后的生存状态，其危害远比雾霾更加严重，基本上数百年内不可修复，难以消除。
[0006]
以粉煤灰、煤矸石等废弃物生产陶粒已经比较普遍，近期也采用城市废水污泥、印染废水污泥、垃圾焚烧飞灰、铝厂赤泥、陶瓷厂固废生产陶粒，也有用个别危险废物生产陶粒的研究，但是普遍采用传统的陶粒生产设备，传统的陶粒生产设备、方法、工艺没有考虑到危险废物的特点，如即便是条件比较好的陶粒生产厂其传统的粉碎混合方法也足以使车间中有毒粉尘含量远远超标，传统制造颗粒的方法使素坯强度比较低，在回转窑的干燥、预热段的运动磨损，产生有毒粉尘，陶粒生产多采用双筒回转窑，即便保持筒内负压，实际生产中仍然有10％左右的粉尘外逸量，无论国家标准还是人体健康要求都是不可接受的。
技术实现要素：
[0007]
危险废物是指国家危险废物目录所列的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉的全部各种危险废物，将上述全部各种危险废物中的各种危险废物以任意种类、任意比例组成的危险废物的混合物湿法粉碎成为泥浆或者将上述危险废物的一种或几种湿法粉碎成为泥浆与干法粉碎的粘土、干法粉碎的添加剂按一定比例充分搅拌
混合，使混合物泥料的水份适合成型，再将混合物泥料通过真空搅拌挤制机挤制成型为高强度素坯颗粒，将高强度素坯颗粒输入烧结设备，经过干燥、预热、烧胀或烧结、冷却成为轻质陶粒或陶粒或陶瓷颗粒，所述的粘土是采用已经被危险废物污染的粘土或者没有被污染的粘土，所述的危险废物、粘土、添加剂的混合物中(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，同时sio2/mgo＞4。
[0008]
当所述的危险废物、粘土、添加剂的混合物中没有达到(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，或者所述的混合物中没有达到sio2/mgo＞4时，在配方中加入石英砂或富含石英砂的粘土或富含石英的其他矿物、物质、固体废物，以达到上述要求。
[0009]
危险废物种类很多，不同工艺、不同工厂，产生的危险废物成分不同，从危险废物的化学成分角度来说，危险废物的种类是国家标准依照元素分类数量的几十倍以上，危险废物产生过程、产生单位的临时存放情况、收集运输、运输过程等实际上具有各种情况，陶粒厂的仓库容量、仓库分库数量是有限的。除少数大宗危险废物以外，大多数情况下危险废物是混杂的。另外，危险废物限制长途运输，而每个地区都有各种危险废物的产生，因此，危险废物陶粒生产厂、生产线必须具备任何时间同时使用、治理任意种类、任意比例组成的危险废物混合物的能力，当危险废物混合物化学成分难以确定时，危险废物陶粒生产厂、生产线主要依靠计算粘土、石英砂或富含石英砂的粘土或富含石英的其他矿物、物质的化学成分达到(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，sio2/mgo＞4的要求，也可以在上述计算基础上依靠长期经验和实际效果达到(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，sio2/mgo＞4的目的。
[0010]
危险废物陶粒生产厂应该建立理化室，对生产过程中的危险废物混合物泥浆、素坯颗粒、陶粒的化学成分，陶粒中有害物质含量随时检测，控制有关参数，稳定生产。
[0011]
所述的危险废物是指国家危险废物目录所列的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉的全部各种危险废物，包括铁合金湿法冶炼业、有色冶金业、化工业、电镀业、制革业、电子和电器产品拆解业、制药业、医疗、金属热处理的废弃物、冶金业烟尘、飞灰；包括硅锰烟尘、湿法炼铜浸出渣、铅烟化炉烟尘、提锌弃渣、铬渣、铬污泥；包括含石棉的废弃物；包括陶瓷业废弃的色料污泥中的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰的各种危险废物和维修陶瓷窑炉废弃的石棉材料。
[0012]
所述湿法粉碎的危险废物的细度为80-200目，危险废物泥浆含水率为35-45％(湿基)；干法粉碎的粘土、添加剂的细度为80-200目；危险废物、粘土、添加剂三者混合物的水份15-25％(湿基)。
[0013]
所述的混合物泥料通过真空搅拌挤制机挤制成型为高强度素坯颗粒，真空搅拌挤制过程中泥料内部空气被抽出，泥料在真空中搅拌，没有气泡的阻隔其泥料小颗粒之间的混合彻底、均匀，结合力提高，泥料颗粒密度均匀，密度提高，泥料成型素坯颗粒的强度提高，泥料成型素坯颗粒在回转窑中不断上下翻滚上升落下冲击磨擦、滚动前进，达到窑尾高温除毒前几乎通过整个窑的长度，素坯颗粒与坚硬的耐火材料窑壁、素坯颗粒之间的互相冲击磨擦、颗粒破碎都会产生有毒粉尘，受目前国家严格规定的车间空气中有毒粉尘含量和烟筒排气中有毒粉尘含量的制约，有毒粉尘含量将决定以危险废物制造陶粒的生产是否允许进行，经过真空搅拌挤制机挤制成型的高强度素坯颗粒可以将有毒粉尘降低到最低点。
[0014]
所述的烧结设备是回转窑，包括插接式双筒回转窑、单筒回转窑和烧结机，烧胀或
烧结的温度是1000-1300℃。
[0015]
所述的轻质陶粒容重是0.4-0.9，陶粒的容重是0.9-1.2，陶瓷颗粒的容重是1.2-2.0。
[0016]
所述的粘土是各种危险废物堆下被污染的土壤或危险废物溢出而被污染的土壤或非危险废物污染的土壤或河底泥或海泥或废弃的山土或普通地表粘土或陶土或瓷土或上述各种土壤、泥、土的混合物。
[0017]
所述的添加剂是煤粉、煤渣、粉煤灰、煤矸石、废油料、各种含碳的物质、对危险废物具有结合力的结合剂、含氧化铁的废弃物、碳酸钙、碳酸盐、无机发泡剂、有机发泡剂中的一种或几种。
[0018]
所述的危险废物∶粘土∶添加剂＝10-50∶40-80∶1-10(干物质重量比)。
[0019]
用各种危险废物制造陶粒的生产线，危险废物是指国家危险废物目录所列的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉的全部各种危险废物，用人工或机械的方法清除危险废物中不易被球磨机磨碎的金属、橡胶、塑料制品，采用钢内衬、钢球的湿式球磨机将危险废物或危险废物混合物磨制成为泥浆，球磨机能够将危险废物中各种无机物、有机物磨成泥浆，包括将医疗垃圾、纱布、棉花、麻袋片、包装袋、药剂玻璃容器等各种物质磨制成为泥浆，将各种危险废物以任意种类、任意比例组成的危险废物的混合物以上述球磨机湿法粉碎成为泥浆或者将上述危险废物的一种或几种湿法粉碎成为泥浆与干法粉碎的粘土、干法粉碎的添加剂按一定比例充分搅拌混合，使混合物泥料的水份适合成型，再将混合物泥料通过真空搅拌挤制机挤制成型为高强度素坯颗粒，将高强度素坯颗粒输入烧结设备，包括回转窑、烧结机，经过干燥、预热、烧胀或烧结、冷却成为轻质陶粒或陶粒或陶瓷颗粒，所述的粘土是采用已经被危险废物污染的粘土或者没有被污染的粘土，所述的危险废物、粘土、添加剂的混合物中(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，同时sio2/mgo＞4，煅烧陶粒产生的烟经过旋风、布袋、静电、喷雾、水浴等除尘设备，烟气经过化学处理，达标排放。
[0020]
危险废物的长途运输受到很多限制，我国幅员辽阔，各地区的各行各业产生种类繁多、数量很大的的各种危险废物，近期我国提出最严格的环保法律，目前许多危险废物治理的设备、方法、工艺尚处于研究、试验过程中，而且基本上都是分别针对某种危险废物治理的设备、方法、工艺，多采用化学反应、还原、络合、焚烧、填埋、密封隔离储存等传统方法治理、处理危险废物，目前危险废物治理成本高，效率低、治理后的产物是否达到长期安全尚处于不可靠的状态。本技术方案提出对于各种危险废物统一的、低成本、高效率、治理后的产品长期安全可靠的治理方法、设备、工艺，生产线。
[0021]
本技术方案首先是将生产陶粒的烧土业，生产陶瓷制品的陶瓷业，危险废物治理的要求和原理，陶粒生产的配方、温度、反应烧结条件，陶瓷制品生产的配方、温度、反应烧结条件，陶瓷色料的本质、危险废物中有害成分的本质，陶瓷色料在陶瓷制品生产的配方、温度、烧结中产生的变化和结果联系到一起，发现陶瓷色料与危险废物本质完全一致，具有一一对应的共同之处。陶瓷色料在陶瓷素坯中经过高温煅烧实现除毒成为陶瓷制品有用成分，可以通过研究改进，发展成为危险废物在陶粒素坯中经过高温煅烧实现除毒成为陶粒有用成分。并发展成为用各种危险废物制造陶粒的方法。
[0022]
为此进行了一系列的研究和试验，最终发现陶瓷色料的本质与危险废物中有害成
分的本质是一样的，陶瓷色料大部分是化工产品，其中相当部分也是有毒、有害的，甚至是剧毒的，只是在使用过程中有严格的规章制度，在生产过程中不会对人体和环境造成危害，而危险废物中的有害成分往往就是这些有毒、有害的化工产品在各种行业的生产过程中可以避免或者难以避免的残余物或残留物，这些残余物或残留物与废弃物结合形成危险废物。
[0023]
陶瓷色料中的有害化合物可以完全覆盖国家危险废物目录所列的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉的全部各种危险废物，如：陶瓷色料中的桃红sn-cr-ca-si元素系列，大红cd-cr-sb元素系列，钛桔红ti-cr-sb元素系列，钛桔黄ti-cr-sb元素系列，锆黄v-zr元素系列，镨黄zr-pr-si元素系列，镉黄cd-s元素系列；陶瓷色料也包括各种化合物，如：锌钛黄zno-tio2，钴青c
o
o.al2o3，钴蓝c
o
o.5al2o3，拿浦尔黄2pbo.sb2o3，硫化物zns，tis，tds卤化物agbr，mgcl，磷化物bp，铍化物becl2，bef2，砷化物as2o3，as2o5，硒化物seo3，h2seo4，氟化物caf2，baf2，mgf2，氰化物hcn，nacn，氢氧化物cu(oh)钛酸盐batio3，srtio3，pbtio3，锡酸盐basno3，铬酸盐k2cr2o7，na2cr2o7等。上述陶瓷色料在陶瓷素坯的硅酸盐环境中，经过高温烧制，全部成为无毒、无害的陶瓷制品的一部分，包括各种陶瓷餐具、陶瓷卫生洁具、墙地砖。
[0024]
陶瓷制造是粘土经过成型、干燥、烧成为陶瓷制品，陶瓷制品采用各种陶瓷色料，陶瓷色料用于陶瓷坯体、用于各种抛光砖，陶瓷色料也用于陶瓷釉层，经过仔细对照，陶瓷色料中包括国家危险废物目录所列的镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰的全部各种元素、有毒化合物、有毒离子，包括氰化物等，陶瓷色料依靠离子发色，为实现色料在陶瓷坯体中的渗透，布色，美术效果，陶瓷色料具有水溶性，陶瓷色料与危险废物的元素、离子高度一致，陶瓷色料与危险废物本质是同一种物质，实际上危害环境的危险废物相当部分就来自于环保控制不够严格的陶瓷厂。但是工厂采购的陶瓷色料绝大部分进入陶瓷坯体和釉层中，经过高温烧制，与硅酸盐结合，硅酸盐矿物的高温反应重新组合各种离子，产生新的无毒稳定的硅酸盐矿物晶粒和裹覆晶粒的玻璃相，使陶瓷制品具有各种花色，实现工厂的经济目的。全部危险废物的原始化合物都可以在陶瓷厂的化工原料库中找到，但是经过陶瓷生产后，这些化学品都变成可以安全使用的陶瓷制品。所以说以合适的配比，用生产陶瓷制品的方法，可以治理国家危险废物目录所列的全部各种危险废物。
[0025]
我们进一步的研究是将有剧毒的陶瓷色料附着在质量更大的废弃物载体上，将这些危险废物及其废弃物载体经过各种方法粉碎后进入陶瓷配方，按照陶瓷生产方法进行处理，试验结果表明，所有危险废物与陶瓷色料一样其无机成分与陶瓷素坯中的硅酸盐矿物结合都变成无害的陶瓷成分，其中有机材料都烧掉了，变成无毒的气体或飞灰，有的在陶瓷体上形成孔洞，这是陶瓷生产中不希望出现的。
[0026]
又进一步的试验是将国家危险废物目录所列的各种危险废物直接进入陶粒配方，按照陶粒生产方法进行试验，发现危险废物在陶粒生产中可以实现无害化并成为陶粒产品的一部分，与陶瓷制品一样，使有害离子在高温、硅酸盐环境中改变成无毒的状态进入新形成的硅酸盐矿物晶粒中，并被玻璃相裹覆，处于玻璃包裹体中，可以确保对人体、动植物、环境的永久安全。
[0027]
陶粒本质上可以归属于陶瓷制品，只是陶粒采用的粘土非常低级，更加便宜，从来没有人将有毒的陶瓷色料加入到陶瓷粒中，因为没有必要，也没有意义，这些有毒的陶瓷色
料对陶粒来说是十分昂贵的。生产陶瓷制品可以使同样危险的陶瓷色料成为无毒有用的陶瓷制品的一部分，用生产陶粒的方法也同样可以治理上述全部危险废物，只是传统上说陶粒生产属于烧土业，与陶瓷业是两个行业，以前没有人将烧土业与陶瓷业的深层次的内涵联系在一起，束缚了思想，防碍了技术进步，防碍了以“陶粒生产方法可以治理各种、全部危险废物”这一思想和概念的出现和明确成为一种治理全部各种危险废物的方法。
[0028]
新的问题是陶粒生产传统的粉碎混合方法足以使车间中有毒粉尘含量远远超标，传统制造颗粒的方法使素坯强度比较低，在回转窑的干燥、预热段的运动磨损，产生有毒粉尘，陶粒生产多采用双筒回转窑，即便保持筒内负压，实际生产中仍然有10％左右的粉尘外逸量，有毒粉尘与无毒粉尘不同，即便是很少的数量，无论对国家标准还是人体健康要求都是完全不可接受的。
[0029]
为此我们采用危险废物湿法粉碎成为泥浆与干法粉碎的粘土、添加剂充分搅拌混合，不产生有毒粉尘，真空挤制机挤制陶粒素坯，提高素坯强度，减少在回转窑的干燥、预热段的运动磨损，使生产过程中的有毒粉尘降低到最低点。同时我们采用已经被危险废物污染的粘土代替普通粘土，这些被危险废物污染的粘土中的危险废物也改变成无毒的状态进入新形成的硅酸盐矿物晶粒中，并被玻璃相裹覆，处于玻璃包裹体中，可以确保对人体、动植物、环境的永久安全。
[0030]
更进一步说，危险废物具有固体、液体、泥浆等各种形态，危险废物可以包含大小不同的颗粒、纤维状、片状物、纺织物等。危险废物不宜采用干法粉碎，干法粉碎设备对纤维状、片状物、纺织物等的粉碎效率比较低，更重要的是干法粉碎会产生有毒粉尘，影响工作环境，国家标准对车间内有毒粉尘含量有严格要求，如采用干法粉碎对有害粉尘除尘等级要求很高，会产生很大的设备投资和运行费用，很不经济；所以危险废物应该采用湿法粉碎，通常可以采用湿式球磨机，采用间歇式球磨机或连续式球磨机，目标是将危险废物粉碎至含水量为35-45％的泥浆，以与干法粉碎的粘土、添加剂充分混合成为含水量为15-25％具有可塑性的泥料。
[0031]
危险废物的粉碎细度达到80-200目，粘土、添加剂采用干法粉碎，粉碎细度达到80-200目。
[0032]
含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉危险废物具有共同的特点，其危害主要体现在可溶性重金属离子、金属离子、非金属离子、氰离子(cn)等，危险废物湿法粉碎，粘土、添加剂干法粉碎，充分混合的目的还在于：通过危险废物的湿法粉碎，使各种危险废物中的可溶性离子充分溶解到水份中，混合过程中可溶性离子随水份运动的毛细管现象扩散到粘土、添加剂的每一个微小颗粒，粘土是硅酸盐矿物，主要成分是二氧化硅和三氧化二铝，使危险废物中的可溶性离子与二氧化硅和三氧化二铝分子具有最大的相邻和接触的机会，造成分子级别的分散和混合，为下一步高温下的反应、结合、固定、除毒创造条件。硅酸盐矿物的高温反应将重新组合各种矿物，产生新的稳定的硅酸盐矿物晶粒和裹覆晶粒的玻璃相，达到治理各种危险废物的目的。
[0033]
危险废物与粘土、添加剂按一定比例用搅拌机充分混合，危险废物与粘土、添加剂按一定比例是指保证粘土和添加剂中硅酸盐矿物的数量远超过需要结合的离子的数量，产生足够的新的稳定矿物和玻璃相。为使物料充分混合一般采用双轴搅拌机，经过双轴搅拌机充分混合的泥料进入三轴真空挤制机挤出切断为圆柱体，采用真空挤制机使陶粒素坯具
有很高的强度，减少陶粒素坯在干燥、预热段的磨损量，因为在干燥、预热段物料尚未除毒。
[0034]
现在以粉煤灰、煤矸石等废弃物生产陶粒已经比较普遍，近期也采用城市废水污泥、印染废水污泥、垃圾焚烧飞灰、铝厂赤泥、陶瓷厂固废生产陶粒，也有用个别危险废物生产陶粒的研究，但是目前普遍采用传统的陶粒生产设备，传统的陶粒生产设备、方法、工艺没有考虑到危险废物的特点，如即便是条件比较好的陶粒生产厂其传统的粉碎混合方法也足以使车间中有毒粉尘含量远远超标，传统制造颗粒的方法使素坯强度比较低，在回转窑的干燥、预热段的运动磨损，产生有毒粉尘，陶粒生产多采用双筒回转窑，即便保持筒内负压，实际生产中仍然有10％左右的粉尘外逸量，即便是单筒窑生产，旋转的回转窑与固定的烟道之间的动配合也难以实现严丝合缝，以传统的陶粒生产设备、方法、工艺生产危险废物为原料的陶粒，无论国家标准还是人体健康要求都是不可接受的，实际上对工人健康，对生态环境是十分危险的。
[0035]
用危险废物制造陶粒的方法，要求所述的危险废物、粘土、添加剂的混合物中(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，同时上述混合物中sio2/mgo＞4。原因在于1、各种危险废物成分十分复杂，制造陶粒就是通过将危险废物与配料充分粉碎混合在高温酸性环境中重新组合为无毒无害的新的稳定的硅酸盐矿物，sio2、al2o3、fe2o3是酸性氧化物，是构成硅酸盐矿物的主要成分，cao、mgo是碱性氧化物，不是构成硅酸盐矿物的必要成分。2、sio2、al2o3、fe2o3是酸性氧化物，cao、mgo是碱性氧化物，危险废物中有毒物质多为高价重金属离子，高温酸性环境有助于将高价重金属离子分解、还原为低价无毒金属离子并结合为硅酸盐晶粒被高温玻璃相裹覆，冷却后成为稳定、永久安全的硅酸盐矿物。而高温碱性环境有利于将低价无毒的重金属离子氧化为高价有毒重金属离子。3、某些危险废物中存在游离态mgo，即方鎂石，方鎂石不稳定，容易膨胀破坏陶粒结构，方鎂石经过粉碎充分混合，mgo与大量sio2经高温反应成为石榴石、尖晶石类矿物，消除了不稳定的方鎂石，所以混合物中sio2与mgo相比必须有足够多的数量。4、sio2、al2o3、fe2o3酸性氧化物形成硅酸盐矿物的温度比较低，一般在1300℃以下可以形成新硅酸盐矿物，cao、mgo碱性氧化物熔融、反应、形成矿物的温度比较高，一般在1350℃以上，两者在高温下相差100-200℃，消耗的燃料会多1倍以上，比较高的生产温度也需要更贵的耐火材料，非常不经济，甚至难以经营。而增加的sio2可以来自粘土或石英砂是廉价和容易得到的。
[0036]
我国已经提出、正在落实历史上最严格的环保标准，我国有巨大数量的危险废物，如上所述，以陶粒方法治理危险废物是有根据、可以大规模、低成本、彻底治理危险废物的方法，但是不能照搬传统陶粒生产设备、方法、工艺，为此必须指出以传统陶粒生产的设备、方法、工艺直接生产危险废物陶粒的危险性、不经济性，提出生产危险废物陶粒专门的关键设备、方法、工艺和生产线。用危险废物制造陶粒的设备、方法、工艺和生产线具有多方面的特点，其中最主要的有六个方面：
[0037]
1、各种原料组成的混合物中，酸性氧化物占主要成分。
[0038]
2、危险废物湿法粉碎，其他原料干法粉碎，混合物泥料的水分是15-25％，在此粉碎、混合过程中不产生有毒粉尘。
[0039]
3、真空搅拌挤制机挤制成型为高强度素坯颗粒，在与坚硬的耐火材料窑壁、素坯颗粒之间的互相冲击磨擦中能够使有毒粉尘减少到最低点。
[0040]
4、采用陶瓷生产使有毒陶瓷色料除毒的原理，采用经过改进的陶粒生产设备、方
法、工艺、新的专门的生产线适合全部各种危险废物做为陶粒原料生产陶粒，危险废物长途运输受到限制，本技术方案可以治理本区域内全部危险废物，同时也适合生产普通陶粒的原料，以及介于危险废物与普通陶粒原料之间的物质，如未达到危险废物程度的城市废水污泥、印染废水污泥、垃圾焚烧飞灰等，从而使本技术方案具有广泛的适应性，具有更好的经济性。
[0041]
5、危险废物一般不允许长途运输，要求在当地完成治理，一定地理范围内产生各种各样的危险废物，而且达到治理场所时，往往是混杂的，危险废物制造陶粒的设备、方法、工艺和生产线可以治理、使用任何混杂度的危险废物。
[0042]
6、危险废物制造陶粒生产线可以使用当地已经被危险废物污染的土壤作为粘土原料。
[0043]
采用已经被危险废物污染的土壤作为生产陶粒的原料具有重要的意义。
[0044]
我国二十世纪50年代至本世纪初，甚至到近期，工业持续发展，但是环保法和环保法的执行不够严格，危险废物大量随意堆放、丢弃、排放、填埋，污染大量土壤、水体、地下水，其中污染的水体、地下水基本上无法挽救，而工厂附近、堆场下面周边、填埋处下面周边的土壤、粘土是可以找到和测定的，根据不同危险废物其有害离子浓度达到几ppm、几十ppm以上即为危险废物，而上述土壤、粘土中的有害离子浓度有的达到几十、几百ppm，甚至上千ppm，是事实上危险废物，只是没有引起注意，或者由于经济原因被有意忽略。其中包含有害离子的数量在今后几十年、一百年左右足够污染大半个中国的地下水。必须及时治理。
[0045]
上述被危险废物严重污染的粘土其主要成分仍然是硅酸盐矿物，主要成分是二氧化硅、三氧化二铝，是陶粒生产的主要原料。
[0046]
本技术方案原理之一是：危险废物中有害金属离子多是阳离子，陶粒素坯中有害金属离子占千分之几至百分之一左右，在高温反应时陶粒素坯中的有机物、碳和高温下的硅酸盐矿物、高温下硅酸盐矿物产生的酸性环境会夺取电子，使有害金属离子成为无害的低价离子甚至成为分子，并与硅酸盐矿物反应形成无害的新的硅酸盐矿物，新的硅酸盐矿物即普通陶瓷是由新的晶粒、玻璃相、气泡组成的，无害的金属离子在稳定的晶粒结构中，被玻璃相裹覆，玻璃相中有气泡。其反应原理与陶瓷色料在普通陶瓷制品生产时高温反应是一致的，相当部分陶瓷色料是有毒、有害的，当然其操作是有安全措施的，陶瓷制品素坯中有机物和碳比较少，有机物和碳会在陶瓷制品中产生气泡，对陶瓷制品质量不利，即陶瓷制品生产中可以主要依靠硅酸盐矿物、高温下硅酸盐矿物产生的酸性环境将有毒、有害的陶瓷色料转化为无害的陶瓷制品。陶粒也是陶瓷制品，用危险废物生产陶粒、轻质陶粒、陶瓷颗粒的本技术方案增加了碳，有机物，强化了除毒效果，产生的气泡有利于陶粒的轻量化，陶粒产品没有严格的尺寸、形状、外观颜色等要求，使高温煅烧有更大的自由度，使除毒和无害化更容易实现。一般来说陶粒中的硅酸盐矿物数量大大超过除毒和无害化所需要的数量是可以做到的。
[0047]
综上所述，被危险废物污染或严重污染的土壤、粘土代替普通粘土，作为陶粒主要原料之一具有重大意义，也是本技术方案一个重要特点，由于我国现存的、正在产生的、将来继续产生的危险废物数量十分巨大，所以将被危险废物污染或严重污染的土壤、粘土用于上述陶粒的生产，可以逐步消除我国已经存在的一个重大灾难隐患，这些已经被危险废物严重污染的土壤、粘土，如果得不到处理，终将逐步污染更多的土壤和地下水，并且由于
分布广、数量大，将严重影响各个地区甚至整个民族、国家今后的生存状态，其危害远比雾霾更加严重，基本上数百年内不可修复，难以消除。在我国仅铬渣污染的土壤中的六价铬的数量就足以使我国一半的地下水超标，我们必须在六价铬大规模转移之前将这些土壤治理掉。
[0048]
用陶粒方法治理危险废物成本低，设备、操作简单，除毒彻底可靠，具有比较好的经济性，如以0.5吨危险废物、0.7吨被危险废物严重污染的粘土，可以生产约2立方米轻质陶粒，目前轻质陶粒售价150元/立方米左右，随着方法逐步成熟，操作逐步熟练，综合治理生产成本可能接近零，甚至会有利润，这种治理方法今后可能分布于全国各地，也由于这些已经被危险废物严重污染的粘土分布广、数量大、不要求治理的危险废物与粘土的污染物相同，使本技术方案和生产线具有更高的可操作性，更好的社会、环境、经济效益。
[0049]
危险废物目录中的含砷、硒、氟、氰、石棉的危险废物，在上述陶粒生产条件下砷、硒、氟、氰的有害离子与金属离子一样，都形成新的硅酸盐矿物，成为坚固的的无害物质。其实为调整陶瓷色料性能也经常用到砷、硒化合物，如三氧化二砷即砒礵放在陶瓷色料中可起到呈色、澄清高温液相的作用，而含氟的氟化钙就是莹石，莹石是陶瓷厂大量使用的助熔剂，氰化物的有害离子是(cn)，即氰根离子，在陶粒生产条件下(cn)分解为无害气体；石棉的危害是石棉粉尘，石棉微小颗粒进入人体肺部危害很大，石棉是硅酸盐矿物，在陶粒生产条件下与其他硅酸盐矿物熔为一体，失去石棉纤维、石棉微小颗粒的危害性，成为硅酸盐矿物的有效组成部分。
具体实施例：
[0050]
1、某地区的铁合金厂、化工厂、电镀厂、农药厂、矿山、医院等年产生含铅、铜、锌、砷、氰化物、汞、铍、钴、镍、铬、钡、农药残渣、医疗垃圾等危险废物共3.3万吨，根据规定都运到当地的危险废物处理中心，平均每天约100吨，危险废物处理中心以危险废物、附近河道於泥、粉煤灰为原料。当天到达的含铅、铜、锌、砷、氰化物、汞、铍、钴、镍、铬、钡、农药残渣、医疗垃圾等危险废物共约100吨，其危险废物的种类、比例是随机的，将此危险废物混合物用湿式球磨机不断磨制成为含水量40％的泥浆，各种危险废物提供单位一般均有化学成分检测报告，必要时危险废物处理中心也可以对危险废物泥浆进行成分检测，河道於泥、粉煤灰也有化学成分检测报告，根据化学成分检测报告设计配方，使混合物泥料符合(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，同时所述的混合物泥料中sio2/mgo＞4的要求，配比(干基)是上述危险废物混合物∶河道於泥∶粉煤灰＝38∶52∶10，将危险废物泥浆调整至含水量40％，经球磨机磨制为细度100目，将河道於泥干燥后和粉煤灰共同粉碎至100目；将危险废物泥浆、河道於泥、粉煤灰在双轴搅拌机中充分搅拌、混合成为含水量为18％的泥料，混合物泥料符合(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，同时所述的混合物泥料中sio2/mgo＞4的要求，泥料进入真空搅拌挤制机，泥料在真空搅拌挤制过程中泥料内部空气被抽出，泥料在真空中搅拌，没有气泡的阻隔其泥料小颗粒之间的混合彻底、均匀，结合力大幅度提高，将高强度素坯颗粒输入烧结设备，经过干燥、预热、煅烧1200℃、冷却成为陶粒。煅烧陶粒产生的烟尘经过旋风、布袋、静电、喷雾、水浴等除尘设备，烟气经过化学处理，达标排放，陶粒经过检测全面符合要求，可以进行销售。
[0051]
2、皮革厂鞣革用铬酸盐，年产出含六价铬的铬污泥上万吨，铬污泥中有有机物和
纤维，采用被附近矿山和铁合金厂的含镉、锌、铅等长期污水及粉尘所污染的土壤，以煤粉、当地石英砂进行配料。铬污泥∶污染的土壤∶石英砂∶煤粉＝40∶53∶5∶2，将铬污泥调整至含水量38％，经球磨机磨制为细度80目，将污染的土壤干燥后磨成粘土粉，和石英砂一起粉碎至100目；将铬污泥、污染的土壤、石英砂、煤粉在双轴搅拌机中充分搅拌、混合成为含水量为20％的泥料，混合物泥料符合(sio2+al2o3+fe2o3)/(cao+mgo)＞2，sio2/mgo＞4的要求，所述的混合物泥料进入真空搅拌挤制机，泥料在真空搅拌挤制过程中泥料内部空气被抽出，泥料在真空中搅拌，没有气泡的阻隔其泥料小颗粒之间的混合彻底、均匀，结合力大幅度提高，将高强度素坯颗粒输入烧结设备，经过干燥、预热、加热到1250℃、烧胀、冷却成为轻质陶粒。煅烧陶粒产生的烟尘经过旋风、静电、水浴等除尘设备，烟气经过化学处理，达标排放，陶粒符合要求。
[0052]
3、某地区危险废物陶粒生产厂没有理化室，到厂的所有危险废物都是混杂的，数量和种类是经常波动的，没有化学成分检测数据，一年危险废物总量不足4000吨。采用钢内衬、钢球的湿式球磨机将危险废物混合物磨制成为80目泥浆，球磨机能够将危险废物中各种无机物、有机物磨成泥浆，包括将医疗垃圾、纱布、棉花、麻袋片、包装袋、药剂玻璃容器等各种物质磨制成为泥浆，泥浆中的少量短纤维不影响随后的搅拌、混合、挤制、烧结生产过程，采用配方：危险废物混合物∶海泥∶煤粉＝0-20∶78-98∶2，生产危险废物陶瓷颗粒和普通陶粒，全年产量中危险废物陶瓷颗粒占总产量约25％，普通陶粒占75％，其他同实施例1。
[0053]
4、某省多个地区的危险废物处理中心采用各种危险废物制造陶粒的方法和生产线为标准配置，用于治理国家危险废物目录所列的含镉、铅、汞、铍、钴、镍、铬、锌、钡、铜、锑、铊、砷、硒、氟、氰、石棉等的全部各种危险废物、城市乡镇废水污泥、垃圾焚烧飞灰、印染废水污泥、工矿企业各种固体废物生产陶粒，同实施例1，实施例2，实施例3。
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