重金属污泥制砖实例

01重金属污泥直接制砖

① 制青砖

石灰中和法所产生的以铬为主的污泥与黏土、红陵土混合制成砖坯（污泥20%，黏土40%，红陵土40%），经自然风干，在40～180℃下焙烘，最后于950℃下烧结成砖。对成品砖进行机械强度和浸出试验，结果发现，机械强度比普通标准砖好，但浸出液中发现有六价铬的存在。在国内研究者将电镀污泥与黏土按15%～30%制红砖，20%～40%制青砖，并且对样品进行浸出试验。结果表明，在不同pH值条件下，红砖溶出Cr6 较多，而青砖溶出Cr6 极少，而且温度对Cr6 的溶出无影响，表明在采用合适的配比的条件下，青砖是安全可行的。这主要是烧红砖时用单一的氧化火焰，污泥中的三价铬有部分会被氧化成六价铬。如果烧制的是青砖，开始用氧化火焰，最后用还原火焰，窑内充满CO，而且用水冷却时，水因高温蒸发并与CO反应生成含H2、CH4的水煤气，这样CO、H2、CH4等还原气氛阻止三价铬的氧化，使铬以Cr2O3形式固定在砖块中，因此烧制的青砖浸出试验很少发现六价铬。因此采用较小的污泥掺入比、用机制法制取青砖，是能制出对铬固化效果好且符合质量要求的青砖。

对含铬重金属污泥进行手工制砖试验。重金属污泥中含铬约3%，以污泥含量为15%、20%、30%制红砖和20%、30%、40%制青砖，结果如下。

a.制成的红砖及其碎块在pH值为1、3、5、7、9的水中浸泡，六价铬的溶出量很大。

b.制成的青砖及其碎块在pH值为1、3、5、7的水中浸泡，铬的溶出量极小，检不出；在0.5mol/L硫酸中浸泡，三价铬有微量浸出。温度对青砖中铬的溶出量影响极小。

c.当污泥掺和量大于20%时，手工砖的强度达不到要求。

② 煤渣砖

含多种重金属的污泥可与煤渣混合制煤渣砖，在掺入量适宜和蒸汽养护的条件下，效果良好。重金属在砖中能稳定地固化，从而有效地防止重金属离子的二次污染。上海轻工业研究所与多家单位合作，进行了利用电镀污泥烧制煤渣砖的研究，结果表明，在煤渣蒸养法制砖的过程中，原料中掺入具有一定含水量的电镀污泥，可使重金属固定在煤渣砖中，砖的性能完全符合建材标准，是一种可靠的固化方法。而且电镀污泥不需要烘干、粉碎、过筛等预处理，甚至可直接利用不经脱水的电镀污泥，工序简单经济，容易推广应用。直接用电镀污泥和煤渣混合制成煤渣砖，其配比为：煤渣75%，电镀污泥15%，石灰8%，磷石膏2%（见图2-4）。煤渣砖的原料呈碱性，电镀混合污泥中的重金属大多以氢氧化物形式存在，因此这些重金属污泥在砖中可以稳定固化。

掺入电镀污泥的煤渣砖采用中性水、pH=2.3的酸性水、pH=11.8的碱性水进行浸出试验，结果表明，铜、镍、铬、铁、锌、铅和镉等重金属的浸出浓度符合国家工业废水排放标准，重金属的溶出率很低，约为十万分之一。

采用下述配方制备的煤渣砖的强度可达200号砖标准。按下述配方配料：生石灰8%～12%，石膏1%～3%，煤渣85%，电镀污泥3%。其工艺流程如下。a.混合配料后加水，用轮碾机破碎。b.进行陈化处理。c.用八孔制砖机制砖。d.送入蒸汽窑中通蒸汽养护。e.冷却后即得成品。

02焚烧灰渣制砖

另外，也可用重金属污泥的焚烧灰制砖。利用污泥焚烧灰渣制砖时，灰渣的化学成分与制砖黏土的比较接近。因此可以通过两种途径实现烧结砖制造：其一为与黏土等掺和料混合烧砖；其二为不加掺和料单独烧砖。

污泥焚烧灰制造非建筑承重用的地砖，是一种基本利用焚烧灰单一原料的污泥建材利用方法，该法无须掺和大量黏土，因此有符合相关建材技术政策的优势，但其工艺与一般黏土砖制作工艺有很大的差异。

其主要工艺如下。

① 原料

原料为污泥焚烧灰。原料特性对烧制质量的主要影响因素有以下三点。

a.灰渣的平均粒径。灰渣粒径应小于30μm，否则成品会出现丝状裂痕，流化床污泥焚烧炉的灰渣要好于炉排炉。b.灰渣残余有机物质和水分的含量。灰渣中残余有机物质和水分的含量均控制在10%以下为宜，而据日本研究者报道，灰渣此两项成分的含量均控制在1%左右，以避免由原料有机物质和水分引起的成品开裂现象。c.严格控制灰渣的CaO含量。灰渣中CaO含量应小于15%，如果含量过高，会使烧制成品出现丝状裂痕，影响产品质量，因此，污泥前处理时不宜采用石灰作为脱水调节剂。

② 制坯

制坯方法对成品质量有明显影响，因此，制坯要采用细灰注模、冲压成型的工艺，核心的质量控制参数是坯体密度和保证坯体内无空气。控制的方法如下：灰的平均粒径控制在20μm左右，冲头压强为100MPa，坯体密度为1.6g/cm3，模具内应施加26kPa的真空度，以保证坯体内空气可顺利释放。

用重金属污泥制砖的种类和工艺主要有三种。a.重金属污泥和黏土等材料混合后高温烧结，制备烧结青砖效果最好，因青砖的浸出毒性低。b.重金属污泥和煤渣等材料混合后可制得煤渣砖。c.污泥灰和水泥等材料混合后制备免烧砖。

另外，重金属污泥和水泥等材料混合后制备免烧砖。利用污泥制备烧结砖的主要优点为：烧结之后，可以将污泥中的重金属固定；污泥烧失量大，烧结后砖体呈多孔结构，隔热、隔声，透气性好，砖体较轻。其缺点是污泥和粉煤灰都属于瘠料，难以单独混合成型。在污泥掺量不太高，加入大量黏土的情况下，才有可能达到有效成型，但黏土消耗多，造成黏土资源紧缺。