申请日2015.08.05
公开(公告)日2015.12.02
IPC分类号C04B7/24
摘要
本发明涉及高岭土印染污泥地质聚合物材料，包括胶凝材料和复合激发剂，复合激发剂与胶凝材料的质量比为0.4-1.0：1;胶凝材料为高岭土和干化印染污泥的共混煅烧产物，干化印染污泥与高岭土的质量比为1:3-7，干化印染污泥为经石灰和铁盐调质并干化的印染污泥，复合激发剂为钠水玻璃和氢氧化钠配制而成，且复合激发剂的模数为1-2。本发明提供了一种印染污泥资源化利用的有效途径，克服了印染污泥经化学调质干化后增量组分的回收利用难题，使其本身成为地质聚合物材料而非简单填充料，并实现了重金属污染物的封固。
权利要求书
1.高岭土印染污泥 地质聚合物材料，其特征在于：包括胶凝材料和复合激发剂，所述复合激发剂与胶凝材料的质量比为0.4-1.0：1;所述的胶凝材料为高岭土和干化印染污泥的共混煅烧产物，所述干化印染污泥与高岭土的质量比为1:3-7，所述的干化印染污泥为经石灰和铁盐调质并干化的印染污泥，所述复合激发剂为钠水玻璃和氢氧化钠配制而成，且复合激发剂的模数为1-2。
2.如权利要求1所述高岭土印染污泥地质聚合物材料，其特征在于：
所述的胶凝材料包含偏高岭土、铁-偏高岭土及煅烧印染污泥。
3.如权利要求1所述高岭土印染污泥地质聚合物材料，其特征在于：
所述的铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、氯化亚铁或氯化铁。
4.高岭土印染污泥地质聚合物材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将经石灰和铁盐调质干化的印染污泥与高岭土以1:3-7的质量比共混研磨，升温至600℃-900℃，煅烧1-3小时，冷却并磨细至10-100μm得到一种胶凝材料;
(2)将钠水玻璃和氢氧化钠混合，控制其模数为1-2，制成复合激发剂;
(3)将步骤(1)中得到的胶凝材料与步骤(2)中的复合激发剂以激发剂:胶凝材料=0.4-1.0：1的质量比混合，充分搅拌均匀，制得浆体;
(4)将步骤(3)中制得的浆体浇筑进有盖模具中，以免水分蒸发，室温养护一天后脱模，并在室温下继续养护至28d，即得高岭土印染污泥地质聚合物材料。
5.如权利要求4所述高岭土印染污泥地质聚合物材料的制备方法，其特征在于：经铁盐调质干化的印染污泥和高岭土的共混煅烧，高岭土脱羟基化形成偏高岭土，铁盐参与脱羟基化使得Fe取代部分Al形成铁-偏高岭土。
说明书
高岭土印染污泥地质聚合物材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高岭土印染污泥地质聚合物材料及其制备方法,为共混煅烧工艺和地质聚合物技术，属于无机非金属材料学科和固体废弃物治理领域。
背景技术
印染污泥是一种危险废弃物，具有成分复杂、有毒污染物含量高等特点。目前，采用填埋的处置方法比较普遍，但对环境的危害仍然相当大;也有一部分热值较高的印染污泥采用焚烧的处理方法，但是焚烧后重金属富集于灰烬中，成为棘手的危险废弃物。资源化利用是印染污泥处置的可持续方法，常规技术路线为添加石灰、铁盐等进行化学调质干化，并进一步制备成实用制品，如掺入水泥中或者配合粘土制成砖等建筑材料，其技术手段主要是将印染污泥以掺合料来使用，铁盐等无机成分参与反应或以惰性组分的形式填充在制品中。高岭土在适当温度下煅烧形成偏高岭土，偏高岭土在碱激发条件下形成类似地壳中天然矿物的铝硅酸盐网状结构，具有较高的强度和对重金属的封固作用。在高岭土转变成偏高岭土的煅烧过程中，铝原子内部实现脱羟基化形成铝氧键-Al=O，如在煅烧中引入铁盐共混煅烧，其铝氧键-Al=O可部分被铁氧键-Fe=O代替，从而得到一种新型的地质聚合物材料。
基于此,提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用高岭土深度回收利用化学干化印染污泥的工艺方法，该方法得到一种新型地质聚合物材料，能实现印染污泥的无害化和资源化利用。该方法不同于以往只是将印染污泥以填充方式利用的简单技术路线。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
高岭土印染污泥地质聚合物材料，包括胶凝材料和复合激发剂，所述复合激发剂与胶凝材料的质量比为0.4-1.0：1;所述的胶凝材料为高岭土和干化印染污泥的共混煅烧产物，所述干化印染污泥与高岭土的质量比为1:3-7，所述的干化印染污泥为经石灰和铁盐调质并干化的印染污泥，所述复合激发剂为钠水玻璃和氢氧化钠配制而成，且复合激发剂的模数为1-2。
所述的胶凝材料包含偏高岭土、铁-偏高岭土及煅烧印染污泥。
所述的铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、氯化亚铁或氯化铁。
高岭土印染污泥地质聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将经石灰和铁盐调质干化的印染污泥与高岭土以1:3-7的质量比共混研磨，升温至600℃-900℃，煅烧1-3小时，冷却并磨细至10-100μm得到一种胶凝材料;
(2)将钠水玻璃和氢氧化钠混合，控制其模数为1-2，制成复合激发剂;
(3)将步骤(1)中得到的胶凝材料与步骤(2)中的复合激发剂以激发剂:胶凝材料=0.4-1.0：1的质量比混合，充分搅拌均匀，制得浆体;
(4)将步骤(3)中制得的浆体浇筑进有盖模具中，以免水分蒸发，室温养护一天后脱模，并在室温下继续养护至28d，即得高岭土印染污泥地质聚合物材料。
经铁盐调质干化的印染污泥和高岭土的共混煅烧，高岭土脱羟基化形成偏高岭土，铁盐参与脱羟基化使得Fe取代部分Al形成铁-偏高岭土。
本发明的有益效果如下：
本发明高岭土印染污泥地质聚合物材料及其制备方法，其聚合物材料的抗压强度可达30-60MPa，其重金属浸出量符合《浸出毒性鉴别标准》GB5085.3-2007的限制要求。
本发明的制备方法不同于把经由煅烧高岭土得到的偏高岭土和印染污泥简单混合而形成地质聚合物材料的工艺，也不同于把粉煤灰和印染污泥简单混合而形成地质聚合物材料的工艺，且经过共混煅烧，干化印染污泥中的铁盐转化成氧化铁，并参与高岭土脱羟基化过程，形成铁-偏高岭土胶凝材料，未参与反应的氧化铁则以惰性组分存在，使产物呈不同程度的红色。
本发明提供了一种印染污泥资源化利用的有效途径，克服了印染污泥经化学调质干化后增量组分的回收利用难题，使其本身成为地质聚合物材料而非简单填充料，并实现了重金属污染物的封固。