RU2620679C1 - Способ утилизации отходов алюмохромового катализатора - Google Patents
Способ утилизации отходов алюмохромового катализатора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620679C1 RU2620679C1 RU2015155705A RU2015155705A RU2620679C1 RU 2620679 C1 RU2620679 C1 RU 2620679C1 RU 2015155705 A RU2015155705 A RU 2015155705A RU 2015155705 A RU2015155705 A RU 2015155705A RU 2620679 C1 RU2620679 C1 RU 2620679C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- clay
- waste
- stage
- aluminum
- axo
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 3
- QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N alumanylidynechromium Chemical compound [Al].[Cr] QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 23
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 3
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 2
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 235000010210 aluminium Nutrition 0.000 description 1
- 229910052661 anorthite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 229910052639 augite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N dialuminum;calcium;disilicate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/13—Compounding ingredients
- C04B33/132—Waste materials; Refuse; Residues
- C04B33/1325—Hazardous waste other than combustion residues
- C04B33/1327—Hazardous waste other than combustion residues containing heavy metals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу утилизации отходов алюмохромового катализатора, включающему их введение в состав легкоплавких глинистых шихт для изготовления строительной керамики и последующее капсулирование при термической обработке в теле обожженного керамического черепка. Технический результат - повышение прочности и водонепроницаемости строительной керамики за счет введения в состав шихты на основе легкоплавкой глины 0,5-12 мас.% отходов алюмохромового катализатора. Компоненты шихты смешивают путём совместного мокрого помола в шаровой мельнице, проводят пластическое формование увлажненной смеси с последующими сушкой до остаточной влажности 4% и обжигом при подъёме температуры со скоростью 1-2°С/мин до 1160°С и выдержкой при максимальной температуре 2-3 часа. Отход алюмохромового катализатора имеет насыпную плотность 1,3-1,5 г/см3 и состав, мас. %: хром в пересчете на Cr2O3 0-25, Al2O3 (гамма модификация) 73-89, K2O 1-2, SiO2 0-6, примеси железа до 0,5-0,7, примеси никеля, меди, цинка, титана до 0,2. В шихте используют легкоплавкую глину следующего химического состава, мас. %: SiO2 60-70, TiO2 0,5-1, Al2O3 10-15, Fe2O3 2-7, MnO 0,1-1, CaO 2-4, MgO 1-5, Na2O 1-4, K2O 2-5, P2O5 0,1-0,5, SO3 0,09, п.п.п. 6, 10. 4 пр., 2 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к способу утилизации отходов алюмохромового катализатора, включающему их введение в состав легкоплавких глинистых шихт и последующего капсулирования при термической обработке в теле обожженного керамического черепка.
Технический результат - повышение прочности, водонепроницаемости строительной керамики за счет введения в состав шихты отходов алюмохромового катализатора (далее АХО) и регулирования температуры обжига.
Известен способ обезвреживания хромсодержащих отходов гальванического производства, включающий их пропускание через электролизер с анодами из железа или алюминия. Под действием постоянного тока ионы анодов переходят в раствор и в результате гидролиза образуют нерастворимые в воде гидроокиси, выполняющие роль коагулянта. В электролизе происходят процессы восстановления хрома, коагуляции и отделения образующегося осадка с последующим осветлением воды от взвеси в отстойнике.
Это техническое решение имеет недостаточную безопасность (выделение в процессе электролиза взрывоопасных газовых смесей), необходимость использования громоздкого оборудования, а также недостаточно целесообразную схему процесса, при котором осуществляется связывание одних компонентов с образованием других, хотя и менее токсичных.
Известен способ обработки радиоактивных отходов (РАО) путем их внедрения в бетон или битум.
Наибольший недостаток этого недорогого и простого способа введения в бетон РАО состоит в высокой скорости выщелачивания радионуклидов из отвержденного продукта. Битуминированные продукты имеют более низкую степень растворимости в грунтовых или соленых морских водах, но процесс битуминирования РАО более сложен и рискован из-за опасности воспламенения. Из-за опасности радиационного разогрева способ характеризуется низким содержанием РАО в единице отвержденного объема.
Известен также способ обезвреживания хромсодержащих отходов гальванического производства, включающий их обезвоживание и последующее восстановление металлосодержащих окислов осадка путем термического воздействия на них углеродом.
Недостатком этого технического решения является неполное извлечение хрома из отходов (извлекается порядка 85% хрома, содержащегося в осадке). Кроме того, при наличии окислов токсичных металлов (например, кадмия) неизбежно их восстановление. Таким образом, потребуются дополнительные операции по очистке получаемого продукта от токсичных примесей.
Известна керамическая масса для изготовления кирпича, включающая, мас. %: глину 92-98, отходы обогащения медных руд 2-8. (Патент РФ №2099306, МПК6 C04B 33/00, опубл. 20.12.1997).
К недостаткам изобретения относится то, что изделия из известной керамической массы обладают невысокими прочностными характеристиками.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ утилизации отходов алюмохромового катализатора с получением керамики из легкоплавких глин (патент №1682348, кл. C04B 33/00, дата публикации 07.10.1991, авторы Женжурист И.А. и др., SU, прототип). Известный способ включает смешение легкоплавкой глины (суглинка), бентонита и отхода алюмохромового катализатора, содержащего шестивалентный хром, приготовление формовочной смеси, прессование и обжиг изделий при 1050°С. Прочность получаемых изделий составляет до 20 МПа.
Заявленный способ отличается от известного тем, что в шихте содержится меньше алюмохромового катализатора (0,5-12 мас. %), а также тем, что изделия изготавливают методом пластического формования. При этом достигается повышение прочности изделий.
Задачей предлагаемого изобретения является нейтрализация опасного шестивалентного хрома (далее Cr(VI)), содержащегося в многотоннажных отходах алюмохромового катализатора, который по степени опасности относится к I группе, согласно ГОСТ 12.1.007-76, путем капсулирования Cr(VI) в теле обожженной керамики на основе легкоплавких шихт. При этом обеспечивается полная экологическая чистота готового продукта, например, в виде облицовочной фасадной керамической плитки. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, выражается в получении высокопрочного керамического заполнителя тяжелых бетонов, клинкерной плитки и кирпича, отличающихся экологической чистотой с очень низким содержанием Cr(VI) и высокими физико-механическими характеристиками.
Поставленная задача решается тем, что способ обезвреживания отходов алюмохромового катализатора (далее АХО), включающий их введение в состав глиняной шихты и последующий обжиг, отличается тем, что предварительно сухая легкоплавкая глина размалывается в лабораторной шаровой мельнице при соотношении «шары:глина=1:1-5» в течение 15-30 минут до фракции менее 16 мм, затем в шихту добавляется 0,5-12 мас. % АХО и повторно производится перемешивание шихты «глина+АХО» в шаровой мельнице при соотношении «шары:(глина+АХО)=1:1» в течение 5-10 минут с последующим приготовлением пластичной сырьевой смеси с добавлением воды в количестве 19-23%, выдержке полученной сырьевой смеси в герметичных полиэтиленовых мешках в течение 24 часов при температуре 25-35°С, изготовлением керамического изделия пластического формования при давлении прессования 1,5-2,0 МПа, сушке сформованного керамического изделия в течение 24 часов при комнатной температуре, а затем в течение 12-24 часов при температуре 30-100°С до остаточной влажности менее 4%, обжиге при подъеме температуры со скоростью 1-5°С/мин до 960-1160°С, выдержке при максимальной температуре в течение 2-3 часов с последующим остыванием в течение 24 часов со скоростью 1°С/мин.
Отличием изобретения от прототипа является следующее:
- используется двухкомпонентная смесь, в которой в качестве добавки используется отход алюмохромового катализатора в количестве 0,5-12 мас. %, что позволяет снижать себестоимость получаемого готового изделия;
- сырцы сушатся в течение 12-14 часов при температуре 30-100°С до остаточной влажности 4%;
- при этом состав шихты сформирован в следующем соотношении, мас. %:
глина 88-99,5
отход алюмохромового катализатора 0,5-12.
В отличие от заявляемого изобретения в прототипе шихта представляет из себя двухкомпонентную смесь, состоящую из легкоплавкой глины следующего химического состава: SiO2 - 60-70, TiO2 - 0,5-1, Al2O3 - 10-15, Fe2O3 - 2-7, MnO - 0,1-1, СаО - 2-4, MgO - 1-5, Na2O - 1-4, K2O - 2-5, P2O5 - 0,1-0,5, SO3 - 0,09, п.п.п. - 6,10 и 0,5-12 мас.% и отхода алюмохромового катализатора следующего химического состава, мас.%: Cr2O3 - 10-25, γ-Al2O3 - 73-89, K2O - 1-2, SiO2 - 0-6, примеси железа - до 0,5-0,7, примеси никеля, меди, цинка, титана - до 0,2, насыпной плотностью 1,3-1,5 г/см3, влажностью 0,9-5,0%. Многокомпонентный состав шихты в прототипе обуславливает сложную воспроизводимость физико-механических свойств. В результате использования в прототипе природных сырьевых материалов, доставка которых требует дополнительных транспортных расходов, повышается себестоимость готового изделия.
С целью оценки физико-механических характеристик были изготовлены контрольные образцы цилиндры размером 16×16 мм, сформованные на основе шихт, состоящих из легкоплавкой глины Сарай-Чекурчинского месторождения (далее глина С-Ч) и добавки в виде отходов АХО, которые вводились в количестве 0,5; 1,5; 6 и 12 мас.% от расхода глины. Формовочная влажность шихты составляла 19-23%. Исследуемые составы приведены в таблице 1.
Анализ результатов проведенных исследований влияния добавки АХО на водопоглощение керамического черепка показал, что при 960°С небольшая дозировка АХО, равная 0,5 мас. %, способствует снижению водопоглощения черепка с 15,4 до 11,5% (на 25,32%). При дальнейшем увеличении дозировки АХО до 1,5; 6 и 12% водопоглощение несколько увеличивается, но остается меньше, чем для состава без АХО, соответственно на 16,23; 12,34 и 5,84%. Повышение температуры до 1060°С и количества АХО от 0,5 до 12% приводит почти к линейному увеличению водопоглощения с 9,8 до 13,3%. Можно констатировать, что при низких температурах (960 и 1060°С) АХО практически не вступает в твердофазовые превращения с глинистыми минералами и продуктами их разрушения.
При увеличении температуры до 1160°С характер результатов резко меняется. При увеличении дозировки АХО до 12% водопоглощение увеличивается до 3,3%. Следовательно, одним из эффективных приемов регулирования водопоглощения является температура обжига, т.к. ее увеличение с 960 до 1060°С в среднем приводит к снижению водопоглощения примерно в 1,15-1,2 раза, а при 1160°С в 8 раз. Увеличение обжига от 1060 до 1160°С приводит к снижению водопоглощения в 4-8,7 раз.
Данные водопоглощения образцов взаимосвязаны с показателями плотности и предела прочности при сжатии черепка.
При 960°С с увеличением дозировки от 0 до 12% наблюдается снижение плотности с 1,91 до 1,81 г/см3. При 1060°С при увеличении дозировки до 12% наблюдается снижение плотности с 1,93 до 1,73 г/см3. Наибольшая плотность черепка (2,13 г/см3) достигается с 6% АХО при 1160°С. Это, видимо, связано с тем, что огнеупорная добавка в виде отхода катализатора начинает спекаться при более высоких температурах, чем 960 и 1060°С.
Анализ результатов показал, что введение добавки АХО способствует повышению прочности во всем интервале дозировок от 0 до 12%. При этом при 0,5% наблюдается скачкообразное увеличение прочности: с 47,7 МПа до 87,4 МПа (на 83,22%). В интервале (1,5-12%) АХО прочность образцов остается выше контрольного на 28,72-56,81% и равна 61,4-74,8 МПа.
Таким образом, можно утверждать, что за счет введения в легкоплавкую шихту на основе глины С-Ч добавки АХО в интервале от 0,5 до 12 мас. % от расхода глины, можно целенаправленно регулировать изменения водопоглощения, средней плотности и прочности обожженных образцов. При этом установлено, что наилучшие свойства образцов обеспечиваются при температуре обжига 1160°С. Оптимальная дозировка АХО равна 0,5 мас.%, обеспечивающая наивысшую прочность черепка (87,41 МПа).
Такая высокая прочность черепка позволила изготовить на основе разработанных оптимальных составов шихт с добавкой АХО образцы фасадной клинкерной плитки и кирпича марок по прочности «500», «600», «700».
Для оценки экологической чистоты разработанных материалов у контрольных образцов было определено содержания Cr(VI), приведенные в таблице 2.
Если учесть, что в самих отходах АХО концентрация Cr(VI) составляет 25 мг/г, т.е. превышение нормы ПДК в сто раз, то за счет их введения в состав легкоплавкой шихты на глине С-Ч в количестве (0,5-12) мас. % от расхода глины и последующего капсулирования в теле обожженной при 960-1160°С керамики содержание Cr(VI) снижается в 102-424 раза.
Из данных, приведенных в таблице 2, видно, что наличие Cr(VI) обнаружено во всех образцах, даже в тех, в составы шихт которых добавка АХО не вводилась. Видимо, в исходном сырье - легкоплавкой С-Ч глине - также имеются включения Cr(VI), которые в температурном интервале 960-1160°С не полностью капсулируются в обожженном черепке даже при 1160°С. Кроме того, для образцов на основе шихт из чистых легкоплавких глин с увеличением температуры обжига с 960°С до 1160°С почти в два раза снижается содержание Cr(VI). Во всех образцах, обожженных при 960-1160°С, содержание Cr(VI) в 2-4 раза превышает нормативные ПДК.
Несколько иная картина наблюдается при введении в состав шихты на легкоплавкой глине добавки АХО. При этом увеличение дозировки АХО с 1,5% до 12 мас. % способствует увеличению Cr(VI) в образцах с 0,142 до 0,244 мг/г или в 1,72 раза.
Конкретное осуществление изобретения иллюстрируют следующие примеры.
Пример 1. Глина в количестве 88 мас. % смешивается с АХО в количестве 12 мас. % в шаровой мельнице в течение 5-10 минут с последующим приготовлением пластичной сырьевой смеси с добавлением воды в количестве 19-23%, выдержке полученной сырьевой смеси в герметичных полиэтиленовых мешках в течение 24-36 часов при температуре 25-35°, изготовлением керамического изделия пластического формования при давлении прессования 1,5-2,0 МПа, сушке сформованного керамического изделия в течение 18-24 часов при комнатной температуре, а затем в течение 12-24 часов при температуре 30-100°С до остаточной влажности менее 4%, обжиге при подъеме температуры со скоростью 1-2°С/мин до 960°С, выдержке при максимальной температуре в течение 2-3 часов с последующим остыванием в течение 18-24 часов со скоростью 1-5°С/мин. Полученное по такому способу керамическое изделие обладает прочностью 15-20 МПа.
Пример 2. Технология, аналогичная технологии, приведенной в примере 1, за исключением только того, что глина в количестве 94 мас.% смешивается с АХО в количестве 6 мас.%, а сформованное изделие обжигается при температуре до 1060°С. Полученное таким способом керамическое изделие обладает прочностью 25-30 МПа, что на 55-60% выше показателя в примере 1. Так же образцы, полученные по указанному способу обладают средней плотностью 1,83-1,88 г/см.
Пример 3. Технология, аналогичная технологии, приведенной в примере 1, за исключением только того, что глина в количестве 98,5 мас. % смешивается с АХО в количестве 1,5 мас.%, а сформованное изделие обжигается при температуре до 1160°С. Полученное таким способом керамическое изделие обладает прочностью 70-75 МПа, что в 4-4,5 раза выше результата, полученного в примере 1. Показатель водопоглощения образцов по массе составляет 13%.
Пример 4. Технология, аналогичная технологии, приведенной в примере 1, за исключением только того, что глина в количестве 88 мас. % смешивается с АХО в количестве 12 мас. %, а сформованное изделие обжигается при температуре до 1160°С. Полученное таким способом керамическое изделие обладает прочностью 60-65 МПа, что в 3,5-4 раза выше результата, полученного в примере 1. Образцы, полученные по указанному способу обладают средней плотностью 2,04-2,08 г/см3, что на 11% выше плотности образцов, указанных в примере 2. Показатель водопоглощения образцов по массе составляет 14-15%, что на 15% выше показателя, полученного в примере 3.
Как видно из приведенных примеров, прочность и водонепроницаемость образцов, полученных по предлагаемому составу и технологии приготовления, превосходят соответствующие показатели образцов прототипа.
Более высокие физико-механические характеристики образцов керамики по сравнению с образцами прототипа обусловлены тем, что в процессе обжига продукты разложения глинистой составляющей шихты взаимодействуют с оксидами алюминия, кальция, железа и магния, которые присутствуют в добавочных материалах и отходах. Это способствует частичному появлению пиропластичной фазы, которая ускоряет протекание твердофазных реакций с преимущественным формированием муллита, гематита, анортита, авгита и др. Сравнивая рентгенограммы РФА для образцов из чистой С-Ч глины, обожженных при трех различных температурах, можно сделать вывод, что с увеличением температуры обжига наблюдается более полное наполнение структуры черепка и стеклофазы кристаллами муллита, гематита и уменьшение доли кремнезема и полевых шпатов ввиду частичного их оплавления по контуру минерала и перехода в стеклофазу (рисунок 1).
Более высокие показатели водонепроницаемости образцов керамики данного изобретения по сравнению с образцами прототипа обусловлены тем, что с увеличением дозировки АХО от 1,5 до 12% общее количество пор снижается, следовательно, структура становится более плотной. Так, при отсутствии добавки АХО средняя плотность черепка, обожженного при 1160°С, равна 2,05 г/см3, при 0,5% АХО - 2,07 г/см3, при 1,5% АХО - 2,09 г/см, при 6% АХО достигает 2,17 г/см3. Это связано, во-первых, с большим объемом кристаллических новообразований, формирующихся при высокотемпературном обжиге легкоплавкой шихты в присутствии добавки АХО, во-вторых, с более полным наполнением межзернового пространства новообразованиями, в третьих, с увеличением плотности стеклофазы за счет ее армирования кристаллами. Следует отметить, что дальнейшее увеличение АХО до 12% снижает плотность до 2,06 г/см3.
Claims (8)
- Способ утилизации отходов алюмохромового катализатора, заключающийся в получении высокопрочной керамики на основе легкоплавких глин и отходов алюмохромового катализатора, отличающийся тем, что керамику изготавливают из шихты в виде смеси 88-99,5 мас. % легкоплавкой глины и 0,5-12 мас. % отходов алюмохромового катализатора методом пластического формования, включающим следующие этапы:
- - на первом этапе сухая легкоплавкая глина размалывается в шаровой мельнице в течение 15-30 минут до фракции менее 16 мм;
- - на втором этапе производится смешение глины с 0,5-12 мас. % отходов алюмохромового катализатора путем совместного помола в шаровой мельнице в течение 5-10 минут;
- - на третьем этапе приготавливается пластичная сырьевая смесь с добавлением воды в количестве 19-23%;
- - на четвертом этапе осуществляется формование из полученной сырьевой смеси полуфабриката методом пластического формования при давлении прессования 1,5-2,0 МПа;
- - на пятом этапе производится сушка полученных полуфабрикатов при температуре 30-100°С до остаточной влажности менее 4%;
- - на шестом этапе производится обжиг при подъеме температуры со скоростью 1-2°С/мин до 1160°С, выдержке при максимальной температуре в течение 2-3 часов с последующим остыванием в течение 24 часов со скоростью 1°С/мин,
- при этом легкоплавкая глина имеет следующий химический состав, мас. %: SiO2 - 60-70, TiO2 - 0,5-1, Al2O3 - 10-15, Fe2O3 - 2-7, MnO - 0,1-1, CaO - 2-4, MgO - 1-5, Na2O - 1-4, K2O - 2-5, P2O5 - 0,1-0,5, SO3 - 0,09, п.п.п. - 6,10; отходы алюмохромового катализатора имеют следующий химический состав, мас. %: Cr2O3 - 10-25, γ - Al2O3 - 73-89, K2O - 1-2, SiO2 - 0-6, примеси железа - до 0,5-0,7, примеси никеля, меди, цинка, титана - до 0,2, насыпную плотность 1,3-1,5 г/см3 и влажность 0,9-5,0%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015155705A RU2620679C1 (ru) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | Способ утилизации отходов алюмохромового катализатора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015155705A RU2620679C1 (ru) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | Способ утилизации отходов алюмохромового катализатора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2620679C1 true RU2620679C1 (ru) | 2017-05-29 |
Family
ID=59031976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015155705A RU2620679C1 (ru) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | Способ утилизации отходов алюмохромового катализатора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2620679C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111410547A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-07-14 | 中南大学 | 一种固废基陶瓷催化膜及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1530622A1 (ru) * | 1988-03-21 | 1989-12-23 | Специализированная Проектно-Конструкторская Организация По Наладке Технологических Процессов Производства И Оказанию Помощи Предприятиям "Оргтехстром" Министерства Промышленности Строительных Материалов Латвсср | Сырьева смесь дл изготовлени облицовочных керамических изделий |
| SU1682348A1 (ru) * | 1989-07-12 | 1991-10-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых | Керамическа масса |
| WO2005097368A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-20 | Newearth Pte Ltd | Method for waste stabilisation and products obtained therefrom |
| RU2387615C1 (ru) * | 2009-03-30 | 2010-04-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Керамическая масса |
| CN102358704A (zh) * | 2011-07-21 | 2012-02-22 | 沈阳航空航天大学 | 一种利用高铬污染土壤烧结制取陶粒的方法 |
-
2015
- 2015-12-25 RU RU2015155705A patent/RU2620679C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1530622A1 (ru) * | 1988-03-21 | 1989-12-23 | Специализированная Проектно-Конструкторская Организация По Наладке Технологических Процессов Производства И Оказанию Помощи Предприятиям "Оргтехстром" Министерства Промышленности Строительных Материалов Латвсср | Сырьева смесь дл изготовлени облицовочных керамических изделий |
| SU1682348A1 (ru) * | 1989-07-12 | 1991-10-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых | Керамическа масса |
| WO2005097368A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-20 | Newearth Pte Ltd | Method for waste stabilisation and products obtained therefrom |
| RU2387615C1 (ru) * | 2009-03-30 | 2010-04-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Керамическая масса |
| CN102358704A (zh) * | 2011-07-21 | 2012-02-22 | 沈阳航空航天大学 | 一种利用高铬污染土壤烧结制取陶粒的方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111410547A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-07-14 | 中南大学 | 一种固废基陶瓷催化膜及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Change in re-use value of incinerated sewage sludge ash due to chemical extraction of phosphorus | |
| Waijarean et al. | Strength and microstructure of water treatment residue-based geopolymers containing heavy metals | |
| Mao et al. | The reuse of waste glass for enhancement of heavy metals immobilization during the introduction of galvanized sludge in brick manufacturing | |
| CN102838378B (zh) | 一种建筑固体废弃物彻底无害化、资源化处理工艺 | |
| Amaral et al. | Soil–cement bricks incorporated with eggshell waste | |
| KR102204139B1 (ko) | 무시멘트계 결합재 조성물, 및 이의 제조 방법 | |
| CN105499250A (zh) | 一种硫化脱砷渣稳定化处理方法 | |
| JP6268583B2 (ja) | 焼成物の製造方法 | |
| JP5776749B2 (ja) | セメント系固化材用コンクリートスラッジ加熱乾燥粉およびその製造方法 | |
| Gallardo et al. | Synthesis and mechanical properties of a calcium sulphoaluminate cement made of industrial wastes | |
| Raghubanshi et al. | Recycling and potential utilization of red mud (Bauxite Residue) for construction industry applications | |
| RU2620679C1 (ru) | Способ утилизации отходов алюмохромового катализатора | |
| KR101964801B1 (ko) | 레드머드 세라믹 및 이의 제조방법 | |
| CN103265171B (zh) | 一种固化含砷废料的方法及生成的固砷类水晶产品和应用 | |
| KR20220138954A (ko) | 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석 | |
| CN107473710A (zh) | 一种掺混电镀污泥制备粘土砖过程提高重金属固化效果的方法 | |
| JP4100562B2 (ja) | スピネル系複合酸化物焼成体およびその製造方法 | |
| KR101658887B1 (ko) | 금광미를 이용한 경량골재 제조 방법 | |
| WO2022012795A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines baustoffes | |
| CN103936433B (zh) | 一种利用工业废渣制备镁铝尖晶石材料的方法 | |
| CN112851169A (zh) | 一种固结铜渣中重金属元素的方法 | |
| RU2638596C1 (ru) | Шихта для изготовления кислотоупорных керамических изделий | |
| CN109836128A (zh) | 利用骨料砂岩尾矿生产的陶粒及其制备方法 | |
| Zdeb et al. | Characterisation of basic properties of mineral binders with calcined water treatment sludge | |
| KR101421042B1 (ko) | 카오린나이트 정제 후 부산물을 이용한 소성벽돌 및 그 제조방법 |