專利名稱：氟化鈣污泥再利用方法及其制品的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氟化鈣污泥再利用方法及由該方法所制成的制成品，更具體地講，本發明是有關一種將污水處理廠所產生的CaF2污泥處理/再加工成為有用產品，特別指陶瓷體的方法，可同時解決CaF2污泥的環保問題及提供有應用價值的產品的效益。
本發明人有鑒于下列事實一、由化學組成分析得知污水處理廠因使用不同中間物[CaC12及Ca(OH)2]與HF反應而有污泥組成CaF2及CaCO3含量的明顯差異，這些數據差異對于后續高溫化學反應有顯著的影響。
二、由單獨污泥燒結反應得知未添加任何礦物催化劑(礦化劑)時其在1,100℃區間溫度仍屬穩定化合物，燒結情況并不理想。當添加礦化劑(如CaCO3)時其因化學摩爾比不同，而有明顯降低反應溫度現象，以重量比CaF21∶CaCO31混合時其反應溫度約降低200℃，此可由熱差示性分析TG/DTA結果比較而得知。
三、CaF2由630℃起即有明顯吸熱反應至819℃止，顯示此溫度區間礦物相已起變化，因此提供具高硅質(SiO2)的低溫玻璃相的物質共同參與反應將有助于形成氟化鹽的高溫化合物(如Ca4F2Si2O7)可有效穩定氟于高溫下的活化性，而形成一能階的穩定型礦物結晶相。
四、添加適量高鋁(Al2O3)含量物質于配比中，可得到燒結體積的穩定性，有助于終產品的燒結成品尺寸穩定度。
五、由實驗得知CaF2污泥不適合以濕式研磨、混拌，因制造過程中需添加大量水份(約40％)，于噴霧干燥塔(Spray dryer)中瞬間最高干燥溫度達650℃以上，在高水氣含量的空氣中將激發CaF2部份轉化成水解化合物而有造成二次污染的問題。此外，干燥過程的高耗熱能需求亦不合環保與經濟原則。
六、CaF2污泥以低溫(150℃)干燥后利用干式粉碎到粒徑小于60微米可有效增加CaF2的比表面積并促使高溫反應完全。
七、CaF2污泥于常溫下無法與堿性物質起反應，若以一般方式常溫固化時并無法扼止氟離子溶于水中，此將造成二次水污染。以高溫固態液相燒結時可將氟離子取代玻璃相SiO2的氧離子而形成高能階的穩定型礦物結晶，可有效防止氟離子溶于水中污染水源。
本發明的目的是提出一種氟化鈣污泥再利用方法及其制成品，更具體地講，是提出一種將污水處理廠所產生的CaF2污泥予以處理/再加工成為有用產品(特別指陶瓷體)的方法，可同時解決CaF2污泥的環保問題及提供有應用價值的產品。
圖1是顯示本發明氟化鈣(CaF2)污泥再利用方法的流程圖。
本發明氟化鈣污泥再利用方法包括如圖1所示流程中的諸主要階段(1)、將CaF2污泥于150℃以下溫度干燥、粉碎并篩分至約60微米的粉料，成為CaF2干粉；(2)、將CaF2干粉，粘結劑和礦化劑干式混拌和造粒成A土；(3)、將長石、高嶺土、石英和粘土球磨濕式混拌，噴霧造粒，陳化成為基本土料；及(4)、將A土、粘結劑、基本土料、鍛燒高嶺土、陶石粒和陶瓷色料干式混拌，造粒，篩分，陳化，高壓成型，坯體干燥，高溫燒結而成最佳產品。
于本發明氟化鈣污泥再利用方法的第一階段中，是將CaF2污泥于150℃以下，較佳者100-150℃溫度旋窯干燥，然后密閉粉碎，并篩分取小于20mesh的粒子成為CaF2干粉。
于本發明氟化鈣污泥再利用方法的第二階段中，其中所用粘結劑為含硅、鋁及堿金屬的化合物，如SiO2，Al2O3，而所用礦化劑為CaCO3等。于此階段中，CaF2污泥，礦化劑與粘結劑經干式混拌后亦經造粒成為粒度小于20微米的粒子。
于本發明氟化鈣污泥再利用方法的第三階段中，是將長石、高嶺土、石英和粘土予以球磨濕式混拌，噴霧造粒成為90％粒子的粒度小于50微米的粒子，然后陳化成為基本土料。
于本發明氟化鈣污泥再利用方法的第四階段中，是將A土、粘結劑、基本土料、鍛燒高嶺土、陶石粒和陶瓷色料予以干式混拌，造粒，篩分取粒度小于20微米的粒子，然后陳化，用400噸級油壓機高壓成型，于150℃下將坯體干燥，再于1,000-1,280℃下高溫燒結而成最終產品。
根據本發明方法制成的產品主要為陶瓷產品，包括用于下列1、陶瓷質室外鋪地或墻面建材。
2、多孔質透水陶瓷建材。
本發明要用下述實施例予以闡述，但本發明不受其所限制。
<實施例>取自污泥處理廠的CaF2污泥經分析其化學組成為 注上表中的數據是采用本技術領域常規化學和物理分析方法測定。
將CaF2污泥置于150℃以下溫度旋窯干燥，然后密閉粉碎并篩分至約60微米的粉料，成為CaF2干粉。將上面所制CaF2干粉與SiO2，Al2O3和CaCO3粘結劑和礦化劑進行干式混拌，然后造粒成為粒度小于20微米的粒子A化劑進行干式混拌，然后造粒成為粒度小于20微米的粒子A土。
將長石、高嶺土、石英和粘土球磨濕式混拌，噴霧造粒成有90％粒子的粒度小于50微米的粒子，然后，陳化成為基本土料。將上面所制A土、粘結劑、基本土料、鍛燒高嶺土、陶石粒和陶瓷色料予以干式混拌，造粒并篩分取粒度小于20微米的粒子，然后陳化，用400噸級油壓機高壓成型，于150℃下將坯體干燥，再于1,000-1,280℃下高溫燒結而成最終產品。上面所制成的陶瓷產品經分析其化學組成如下所示Al2O315.61％SiO259.39％K2O2.99％Na2O 2.28％CaO 1.57％MgO 0.22％CaF212.17％燃燒失量5.77％上面所制陶瓷產品可用下面的理論分子式表示1(RO，R2O，CaF2)∶0.56 Al2O3∶3.67 SiO2依上面所制人行鋪道磚陶瓷產品具有下列根據CNS-13431檢驗的特性
0.5％的吸水率；抗折強度可達33.1 kgf/cm；及耐酸堿檢驗無反應。
本發明氟化鈣污泥再利用方法的特征與效益在于1、CaF2污泥于原產出廠區即予榨干成泥餅塊狀，并以防封袋包裝，防止貯存及運輸過程造成漏泄污染。
2、污水處理廠的CaF2污泥依各廠產出量不同而設計成100％完全再利用的添加比例使用于原料配比中，故未來將無任何剩余的CaF2污泥須做再處理。
3、CaF2污泥與其它原料依設計配比調配后，經高溫固態液相燒結可轉換成非水溶性且穩定化的陶瓷及長石等晶相結構，具極穩定的耐候性及耐化學性等特性，是CaF2污泥安全而有效益的最終處理方式。
4、CaF2污泥經混拌后其CaF2平均含量高于60％，符合陶瓷坯體的原料要求。
5、添加CaF2污泥所成的陶瓷體的抗折強度可達33.1 kgf/cm，吸水率小于1％，耐酸堿性佳，而TCLP(Toxicity Characteristic LeachingProcedure)毒物溶出試驗結果有關Cr、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As等含量也遠低于環保法規(EPA)限值(1ppm)，顯示以高溫固態液相燒結的方法所處理的CaF2污泥是極具安全又一勞永逸的作法。
權利要求
1.一種氟化鈣污泥再利用方法，其包括下列諸階段(1)將取自污泥處理廠的CaF2污泥置于150℃以下溫度干燥、粉碎、篩分成為CaF2干粉；(2)將CaF2干粉，粘結劑和礦化劑干式混拌和造粒成A土；(3)將長石、高嶺土、石英和粘土予以球磨濕式混拌，噴霧造粒，陳化成為基本土料；及(4)將A土、粘結劑、基本土料、鍛燒高嶺土、陶石粒和陶瓷色料干式混拌，造粒，篩分，陳化，高壓成型，坯體干燥，高溫燒結而成最終產品。
2.如權利要求1所述的氟化鈣污泥再利用方法，其特征在于該污泥是以100％處理再利用。
3.一種含CaF2污泥的制品，其是用權利要求1所述的方法制成的。
4.如權利要求3所述的制品，其特征是該制品為陶瓷質室外鋪地或墻面建材，或為多孔質透水陶瓷建材。
全文摘要
本發明公開一種氟化鈣(CaF
文檔編號C04B33/04GK1374270SQ0110944
公開日2002年10月16日 申請日期2001年3月8日 優先權日2001年3月8日
發明者林火盛 申請人:全盛興資源科技股份有限公司