氟化钙污泥资源化利用作业docx文档格式.docx
《氟化钙污泥资源化利用作业docx文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氟化钙污泥资源化利用作业docx文档格式.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
14.60
2.49
ND
82.20
0.015
0.003
0.00
2.31
C廠
57.20
7.88
22.10
5.63
0.009
0.08
0.20
1.96
直接填埋存在不经济性和不安全性，且其氟化钙含量很高，与萤石相似，氟化钙污泥资源化利用方式也以萤石的相关用途作为出发点
一•萤石的直接利用
i套矿
华工业甬
CaF2（%）
SiO2（%）
CaCO3（%）
PbS（%）
冶金級
>
80-85
<
5
4-5
0.7
陶瓮級
95
3
1
0.12（Fe2O3）
酸級
97・98
-
萤石制造氢氟酸
世界上一半以上的萤石用于制造氢氟酸，氢氟酸制造是氟化工行业的基础
工业上釆用萤石（CaF2）和浓硫酸为原料反应生产氟化氢，反应方程式如下：
4CaFi+H3SOi-2HF|+CaSO4
大部分的SQ转化为SF4,小部分残留在石膏残渣中。
CaCO3-AI2O3和Fe2C）3与硫酸的作甩生成出0和CO?
对设备的腐蚀和炉气的后续处理,有不利的影响，硫化物反应生成的H2S,在还原性气体中转化为硫蒸汽O温度降低时，元素硫凝集在管道和设备中，必须定期处理
氟化工产业结构
二•氟化钙污泥资源化利用方向
21•水泥添料
22制作陶瓷
23作为萤石替代剂应用丁-铁水脱硫
24作为飞灰稳定化的添加剂
25和生活污泥共懒烧
26直接浮选浓缩
2.1水泥添料
☆水泥原料包括石灰石、黏土、矽砂、铁渣及石膏，CaF?
在硅酸盐水泥制作中的矿化作斥和为熔作用常被应用，考虑将氟化钙污泥预处理后作为水泥添料
☆存在两个问题
1.水泥制作过程中，经过1450°
C高温，需要考虑氟化氢气体及氯化氢气体的挥发
（由于污泥中氯含量为1・5%-3・0%,需要考虑氯化氢气体逸出问题）2•作为添料，是否会影响水泥的性能
有研究表明，纯氟化钙含量超过0.5%时，早期抗压强度降低，但最后的抗压强度略有提高。
而日本的特殊水泥JetCement,原料中加入大量的CaF?
产生的水泥形成大量氟铝钙化物，能在短期达到较高强度。
2.2制作陶瓷
1•再利用原理
•*研究发现，当Ca&
处于高温Si。
?
系物质时，其可仃效降低熔点以仪张低調温」厦瞇的黏度，此乃因SiO4晶体中之氧离子极易与氟离了在高温产生置换（因氟离子半径0.136nm与氧离了半径0.140nm相仿所致），故而破坏SiO4系的晶体结构及引发物理及化学结构改变。
•*单独污泥烧结反应得知，未添加任何矿物催化剂（矿化剂）时，其在1,100°
CIX间温度仍属于安定化合物，但烧结情况并不理想。
当添加矿化剂后其因化学莫耳比（mole）不同，而有明显降低高温矿物相反应现象，例如将Ca&
与CaCO3以重量比1：
1混合时，其高温反应温度约可降低200°
Co当Ca&
与CaCO3以1：
1重量比混合时，其中CaF?
由630°
C起即有明显的吸热反应直至819°
C止，显示此温度区间之烧成物质矿物相已起变化反应，是故捉供具低软化点Z高硅质物质（SiO2）,将有助于形成氟硅化盐之高温化合物质，稳定高温下氟的活性，形成稳定矿物结晶相
2■再生产流程
（3）製程三
3■资源化陶瓷成品的检测
以陶瓷烧结技术并添加含氟化钙污泥做为原料使用，其所制成之陶瓷体其抗折强度可达33.1kgf/cm,吸水率<
1.0%,耐酸殓性佳，建材产品品质可符合CNS13431窑烧花岗石面砖及日本JISA50209标准。
而TCLP（ToxicityCharacteristicLeachingProcedure）毒物溶出藏验结果中有关Cr、Cu、Pb>
Zn、Cd、Hg、As等含量也远低于EPA环保法规限值
Item/（mg/L）
Cu
Cr
Cd
Pb
As
Hg
C严
資源化瓷磚
0・0了
0-23
0-009
0-02
EPA限俺
15-0
5-0
5.0
0-2
2-5
资源化瓷砖经耐酸、耐殓试验，产品表面无任何外观变化，町符合CNS13431中国国家品质规范标准。
而有关资源化瓷砖于纯水中浸泡24小时后其氟盐再溶出量亦仅0.71ppm,远低于放流水15ppm之EPA限值。
此外，在10%KOH殓性溶液中浸泡24小时其氟盐溶出量仅为3.1ppm,在10%H2SO4酸性溶液中浸泡24小时后其氟盐亦仅为147ppm。
ITEM
純水
10%KOH（SOL）
10%HS04（SOL）
F'
ug/g
0.71
3.1
47
Fng/crtf
0.86
!
4.0
185
2.3作为萤石替代剂应用于铁水脱硫
*由于钢材含硫份会影响钢材的质量，因此于炼铁过程中必须进行铁水脱硫。
铁水脱硫的原理主要是利用石灰进行脱硫（Desulfurization），主要反应方程式如下所示：
FC—i・・0—
SilicaNetwork
Silica"
Group
o
•中钢所订定铁水脱硫制程使用氟化钙污泥质量规范
管制項目
標準值
原定螢石收料規範
有效氟化鈣（CaF2%-SiO2）
255%
CaF2^80%,SiO2^18%
硫（S）含量
W1.0%
水分（包括Ca（0H）2的H20含量）
S2.0%
粒度
2-lOniiii
2〜10mm
轉桶强度試驗（<
limn粒度重量比）
15%
W15%
•由于污泥来源质量不甚稳定，故氟化钙污泥应先经由适当之前处理，处理过程中需要注意两个方面：
a.由于炼钢制程对水分控制严格，因此采用烧结方式造粒才能避免结晶水存在，此外，污泥烧结物应在输送与储存的过程有防潮措施。
b.氟化钙污泥前处理过程中，唯恐造成二次污染，需加装处理氟及氯化氢气体的装置。
预处理过程:
污泥均质化T烧结处理-适当之破碎、造粒及筛分-送至炼钢厂比照萤石添加使用
萤石的添加使用的流程
2.4作为飞灰稳定化的添加剂
大量有毒有害物质用焚烧的方法进行处理，使得垃圾焚烧飞灰的量很大，有研究表明，在飞灰中添加30%的白波特兰水泥和10%的石灰可以使得飞灰稳固后的强度达到要求，达到450kN/m2o（KimandLee,2001）
Young-JuKim等研究了用氟化钙污泥作为添加剂对飞灰进行稳定化
1•飞灰的重金属含量超标
Parameter
Pb2+Cu2+
AsuHg2+Cd2+Cr6+CNOrg-PTCEPCE
Standardlimitfl（ing/L）
Flyashft（mg/L）
3.03.0
34」5.4
1.50.0050.3I.5I.OI.O0.3（）」
1.20.0080.41.80.5NDNDND
2•耐压强度和凝固时间测试
作为添加剂分别用于氢氧化钙，波特兰水泥，波特兰白水泥和快駛水泥,实验结果如图示
Fig.1.Profileofsolidificationofflyash（80%byweight）withCa（OH）2andG1F2sludgeregardingcompressivestreti^th.
Fig.3.Profileofsolidificaiionofflyash（80%byweight）withPcementandCaF2sludgeregardingcompressivestrength.
§
u<
D
O
•厉
sO
a.
E
600-
8如图唏明'
定化
250-
500・
200-
150•
100-
CM
―•—Ca（OH）220%,CaF20%
—Ca（OH）215%,CaF25%—a—Ca（OH）210%,CaF210%
Ca（OH）25%,CaF215%
2
400-
—.PC20%,
-.PC15%,
CaF20%
CaF25%
0%
%
f300-
2200・
氟化每污泥
）穏虚启"
强度大$
煞湫多的Cap%teitte
■
ft
A
比和5
和wilh
因为白水泥樹咖过禮皈翱爲觀輝峨咸齡©
KfesiO融隔鬲反站箴3耀爲9棗命钙铝酸盐,因此水化过程加速,窃绸澤度得劉增瞭。
井且和普通施沱白水泥
1=
300-
200-
100-
4
—・HESP20%,CaFz0%-.HESP15%,CaR5%t—・HESP10%,Cab10%
.HESP5%,CaF215%
K
•SiQ含
启400-sG
-1总300-
冋,
有利于凝固稳定化。
=1□耳=
WP5%tCaF215%
—-WP20%tCaF20%
—■--WP15%,CaF25%
CaF/0%
Reactiontime（days）
«
K
3.TCLP测试
Heavymetalionsandlluoridesinleachate（mg/L）
Compositionofsolidiiiedmaterials
Water（mL）
[Cu2+
Pb2+
C（卩+
Cr6+
F1-
Flyash,80%
Ca（OH）25%,CaF215%
600
5.31
25.3（）
0.07
0.12
4.64
Ca（OH）210%,CaF210%
660
4.43
23.14
0.05
0.10
4.15
Ca（（）H）215%,CaF25%
700
3.91
9.1（）
0.03
（）.（）8
HESPcement5%,CaF215%
60（）
（）.15
12.8（）
0.（）4
4.09
HESPcement10%,CaF210%
570
（）.12
8.60
0.06
4.01
HESPcemenl15%,CaF25%
58（）
（）.07
0.29
Pcement5%,CaF?
15%
400
升级会员 