作為世界上重要的皮革生產(chǎn)國，環(huán)境污染已成為制約皮革工業(yè)發(fā)展的主要問題。制革工業(yè)主要受到固體廢物、廢氣和廢水的污染。數(shù)據(jù)顯示，每年生皮生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生100萬噸制革污泥，亟待解決。含鉻制革污泥危害極大，不僅因?yàn)槠渲泻屑?xì)菌、病毒、寄生蟲卵等。，也是因?yàn)殂t的危害。據(jù)資料調(diào)查，制革污泥中的鉻含量為10～40g/kg。研究制革廠含鉻污泥的處置具有重要意義。

傳統(tǒng)的污泥處置方式，如填埋、焚燒和農(nóng)用，存在土地浪費(fèi)和二次污染等缺陷。陶粒是一種新型建筑材料，是以粘土、污泥為原料，配以輔料，經(jīng)高溫?zé)贫?。陶粒具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸水率低等優(yōu)點(diǎn)。污泥制備陶粒是一種可持續(xù)的處置方法。利用普通污泥制備陶粒的文獻(xiàn)很多，但利用制革污泥制備陶粒的研究很少。制革污泥制備陶粒的原料配比和燒制溫度不同，陶粒性能會(huì)有很大差異。本文以含鉻制革污泥、粉煤灰和粘土為原料進(jìn)行陶粒制備實(shí)驗(yàn)，研究原料配比和燒結(jié)溫度對(duì)陶粒的圓柱體抗壓強(qiáng)度、堆積密度、吸水率和鉻浸出量的影響，以探索更好的工藝，實(shí)現(xiàn)含鉻制革污泥的資源化利用。

1.材料和方法

1.1主要材料和儀器

材料:漳浦縣赤湖皮革園制革廠含鉻污泥、當(dāng)?shù)責(zé)犭姀S粉煤灰、漳浦縣赤湖皮革園周邊粘土。

儀器:上海光譜元素Alpha1106可見分光光度計(jì)，上海方瑞FA2004電子分析天平，南京杰克4520A石墨爐原子吸收分光光度計(jì)。

1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

原材料的比例

萊利在研究陶粒時(shí)，發(fā)現(xiàn)了決定原料配比范圍的萊利三角，即53%~79%的SiO2，10%~25%的Al2O3，13%~26%的燒結(jié)助劑。原材料的比例設(shè)計(jì)見表1。

燒結(jié)溫度

燒結(jié)溫度對(duì)陶粒的性能起著決定性的作用。原料中SiO2和Al2O3含量越高，溫度越高能使陶粒達(dá)到一定的粘度，而污泥則需要相對(duì)較低的溫度。實(shí)驗(yàn)預(yù)熱溫度設(shè)定為300℃，燒結(jié)溫度設(shè)定為1000℃、1050℃、1100℃、1150℃和1180℃。

燒結(jié)時(shí)間

在滿足陶粒物理性能的同時(shí)，較長(zhǎng)的燒結(jié)時(shí)間會(huì)增加成本，控制時(shí)間可以降低能耗。實(shí)驗(yàn)研究表明，30min是陶粒煅燒的臨界值，此時(shí)陶粒燒結(jié)反應(yīng)已基本完成。因此，燒結(jié)時(shí)間控制在30分鐘。

陶粒的性能測(cè)試

根據(jù)《輕集料及其試驗(yàn)方法#第2部分:輕集料試驗(yàn)方法》(GB/T17431.2-2010)，測(cè)定陶粒的圓筒抗壓強(qiáng)度、體積密度和吸水率。根據(jù)《固體廢物中總鉻的測(cè)定》(GB/T15555.5-1995)，測(cè)定總鉻含量。

2.結(jié)果和討論

2.1操作條件對(duì)陶粒筒抗壓強(qiáng)度的影響

燒結(jié)時(shí)間為30min，考察了原料配比和燒結(jié)溫度對(duì)陶粒柱體抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果如圖1所示。同一溫度下，在臨界值之前，污泥比例增加，筒壓強(qiáng)度增加，超過臨界值時(shí)，污泥含量增加，筒壓強(qiáng)度降低。污泥比例低，陶粒中形成的孔隙少而小，不能形成良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；污泥增加，缸壓強(qiáng)度增加，污泥過高；陶粒中形成的孔隙大而多，不牢固，不能形成致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，陶?？箟簭?qiáng)度下降。相同配比下，隨著溫度的升高，陶粒的圓柱體抗壓強(qiáng)度逐漸增加，在1100℃之前，陶粒的圓柱體抗壓強(qiáng)度增加緩慢且較低，在1100℃之后，陶粒的圓柱體抗壓強(qiáng)度迅速增加。

2.2操作條件對(duì)陶粒堆積密度的影響

燒結(jié)時(shí)間為30min，考察了原料配比和燒結(jié)溫度對(duì)陶粒體積密度的影響。結(jié)果如圖2所示。在同一溫度下，堆密度和粉煤灰含量逐年增加，且堆密度的比例為4

2.3操作條件對(duì)陶粒吸水率的影響

燒結(jié)時(shí)間為30min，考察了原料配比和燒結(jié)溫度對(duì)陶粒吸水率的影響。結(jié)果如圖3所示。在相同溫度下，污泥中鉻含量越高，陶粒吸水率越高，污泥中揮發(fā)性組分含量越高，發(fā)泡明顯，陶?？紫堵试礁撸?jǐn)U散越好，陶粒吸水率越高。在相同配比下，陶粒的吸水率隨著溫度的升高而降低，低于1050℃時(shí)吸水率較高，高于1050℃時(shí)吸水率較低。在較高的溫度下，陶粒內(nèi)部不斷膨脹，在空間尺寸不變的情況下密度增大，陶粒表面的氣孔數(shù)量急劇減少，吸水率相應(yīng)降低。

2.4操作條件對(duì)陶粒鉻浸出量的影響

燒結(jié)時(shí)間為30min，考察了原料配比和燒結(jié)溫度對(duì)陶粒鉻浸出量的影響。結(jié)果如圖4所示。

在相同溫度下，陶粒鉻的浸出量隨著污泥中鉻含量的增加而增加。在相同比例下，隨著溫度的升高，陶粒中鉻的浸出量減少。在高溫下，鉻逐漸固定在生成的液相中或與其他礦物發(fā)生反應(yīng)，鉻的浸出量呈下降趨勢(shì)。

3.結(jié)論

(1)在相同的燒結(jié)溫度下，增加污泥含量可以提高圓柱體抗壓強(qiáng)度，增加粉煤灰含量可以提高陶粒的堆積密度，增加污泥含量可以提高陶粒的吸水率，降低污泥含量可以降低鉻的浸出量。在相同配比下，陶粒的圓柱體抗壓強(qiáng)度和體積密度可以隨著溫度的升高而增加，陶粒的吸水率和鉻浸出量隨著溫度的升高而降低。

(2)綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本和損失，當(dāng)含鉻污泥:粘土:粉煤灰= 5: 2: 3，燒結(jié)溫度為1150℃，燒結(jié)時(shí)間為30min時(shí)，陶粒效果較好，具有經(jīng)濟(jì)適用性。(來源:漳州市漳浦生態(tài)環(huán)境局)

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標(biāo)簽:  制革含鉻污泥制備陶粒的技術(shù)