申请日2012.10.18
公开(公告)日2013.01.23
IPC分类号C03C6/00; C03C10/00
摘要
本发明公开了一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法，它的步骤如下：(1)将烘干后的自来水厂废水污泥与长石、氧化铝、氧化钙研磨，混合均匀，所述废水污泥的重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的10-30%，得到混合料;(2)将混合料投入电阻炉中，在1400-1500℃的条件下保温2-3小时，熔化并水淬，研磨后过80-120目筛，得到玻璃料;(3)将玻璃料压制成型，在600-1000℃的条件下烧结3-4小时，得到玻璃陶瓷。本发明工艺简单、原料成本低，可获得强度为100-200MPa的玻璃陶瓷材料，适用于工业规模。本发明可用于机械制造、化学、工业及建筑等领域。
权利要求书
1. 一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法，其特征在于，它的步骤如下：
(1)将自来水厂废水污泥烘干，将烘干后的自来水厂废水污泥与长石、氧化铝、氧化钙研磨，研磨后过80-120目的筛子，混合均匀，所述废水污泥的重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的10-30%，长石、氧化铝、氧化钙的总重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的70-90%，所述长石、氧化铝、氧化钙的重量比为40-65：1-8：15-26，得到混合料;
(2)将混合料投入电阻炉中，在1400-1500 ℃的条件下保温2-3小时，熔化并水淬，研磨后过80-120目筛，得到玻璃料;
(3)将玻璃料压制成型，在600-1000℃的条件下烧结3-4小时，得到玻璃陶瓷。
2. 根据权利要求1所述的使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法，其特征在于：所述步骤(1)中废水污泥的重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的20%，长石、氧化铝、氧化钙的总重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的80%。
3. 根据权利要求1所述的使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法，其特征在于：所述步骤(1)中长石、氧化铝、氧化钙的重量比为45-50：2-6：15-20。
4. 根据权利要求1所述的使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法，其特征在于：所述步骤(1)中自来水厂废水污泥在恒温箱中在110-130℃的条件下加热24-36小时。
说明书
一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法
技术领域
本发明涉及自来水厂废水污泥变废为宝，解决污泥对环境污染的技术领域。
背景技术
近年来，由于人口的密集增长、工业化和城市化进程的加快，产生了大量的废物和副产品，如污泥、煤灰和泥浆等，废水污泥的处理成为一个不断增长的经济和环境的负担。传统的污泥处理方法一般是先处理后处置，即先进行浓缩、调质、脱水、干化等处理，然后再进行卫生填埋、土地利用和焚烧处置。但这些方法都存在对环境污染的风险，经济效益也很低。现在已经有很多新兴的污泥处理技术得到发展，如污泥制油、熔化、制陶瓷、制造活性炭、湿式氧化和超临界水氧化等。这些处理技术将垃圾变废为宝，解决了污泥处理问题，具有很大的经济效率，而且对环境的污染也小，应用前景光明。
污水污泥含有大量的Fe2O3、P2O5， SiO2 和ZnO，它们是玻璃网状结构的建设者和中间体。因此，可把它作为一种原料来源生产玻璃陶瓷。利用污泥制陶瓷，是近年来污泥处理的一种新技术，国内对此已经有了一定的研究。如以苏州河底泥替代普通粘土烧制陶粒的研究，已经取得初步成功并日益成熟，目前可利用不同的污泥制成不同陶粒。然而用污泥制瓷或微晶玻璃的研究在国内少见报道。2010年华南理工大学利用65wt% 抛光砖污泥，添加适量的氧化钙、石英、纯碱、碳酸钡及氧化锌等采用颗粒烧结法可制备出表面光滑细腻平整，有漂亮析晶花纹，结构致密的装饰用微晶玻璃。日本Tsukishima Kikai有限公司 Hisashi Endo等在1991年到1995年间对用污泥制陶瓷进行了基础理论研究和半工业性试验设备的研究，开发了将污泥转换为熔渣(微晶玻璃)的熔化工艺技术并将其工业化。Syaharudin Zaibon等人混合废水污泥和钠钙硅玻璃制微晶玻璃成功，成品中具有玻璃相。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法。
本发明的技术方案是：一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法，它的步骤如下：
(1)将自来水厂废水污泥烘干，将烘干后的自来水厂废水污泥与长石、氧化铝、氧化钙研磨，研磨后过80-120目的筛子，混合均匀，所述废水污泥的重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的10-30%，长石、氧化铝、氧化钙的总重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的70-90%，所述长石、氧化铝、氧化钙的重量比为40-65：1-8：15-26，得到混合料;
(2)将混合料投入电阻炉中，在1400-1500 ℃的条件下保温2-3小时，熔化并水淬，研磨后过80-120目筛，得到玻璃料;
(3)将玻璃料压制成型，在600-1000℃的条件下烧结3-4小时，得到玻璃陶瓷。
所述步骤(1)中废水污泥的重量优选占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的20%，长石、氧化铝、氧化钙的总重量优选占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的80%。
所述步骤(1)中长石、氧化铝、氧化钙的重量比优选为45-50：2-6：15-20。
所述步骤(1)中自来水厂废水污泥在恒温箱中在110-130℃的条件下加热24-36小时。
本发明的有益效果是：长石的主要组分为二氧化硅，氧化铝为玻璃网络主要构成物和CaO， Na2O，K2O作为玻璃烧结温度的调节剂。废水污泥也包含了SiO2，Al2O3和P2O5作为玻璃网络的主要构成物，同时含有的Fe2O3作为一个玻璃网络的中间体。将自来水厂废水污泥在恒温箱中于120℃加热24-36小时，干燥后和长石、CaO和Al2O3混合，进行球磨、水淬、成型、烧结，从而把废物变成更加稳定和毒性小的材料，获得玻璃陶瓷产品。本发明 工艺简单、原料成本低，可获得强度为100-200MPa的玻璃陶瓷材料，适用于工业规模。本发明可用于机械制造、化学、工业及建筑等领域。
具体实施方式
实施例1
自来水厂废水污泥按重量比10%的比例分别和90%的长石和氧化钙、氧化铝粉混合物配料。废水污泥预先在恒温箱中于120℃加热36小时，烘干。以上混合料研磨均匀，并过100目筛。然后球磨24小时。
上述混合料放入氧化铝坩埚中在电阻炉中于1400℃熔化并保温3小时。然后水淬、研磨后过100目筛。
将上述玻璃料模压成型。再移入电阻炉中于900℃烧结并保温3.5小时析晶，获得玻璃陶瓷。
该玻璃陶瓷强度为139MPa。
实施例2
自来水厂废水污泥按重量比15%的比例分别和85%的长石和氧化钙、氧化铝粉混合物配料。废水污泥预先在恒温箱中于120℃加热36小时，烘干。以上混合料研磨均匀，并过100目筛。然后球磨24小时。
上述混合料放入氧化铝坩埚中在电阻炉中于1450℃熔化并保温2.5小时。然后水淬、研磨后过100目筛。
将上述玻璃料模压成型。再移入电阻炉中于900℃烧结并保温3小时析晶，获得玻璃陶瓷。
该玻璃陶瓷强度为105MPa。
实施例3
一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法，它的步骤如下：
(1)将自来水厂废水污泥在恒温箱中在110℃的条件下加热24小时，将烘干后的自来水厂废水污泥与长石、氧化铝、氧化钙研磨，研磨后过80目的筛子，混合均匀，所述废水污泥的重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的10%，长石、氧化铝、氧化钙的总重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的90%，所述长石、氧化铝、氧化钙的重量比为65：1：26，得到混合料;
(2)将混合料投入电阻炉中，在1400 ℃的条件下保温2小时，熔化并水淬，研磨后过80目筛，得到玻璃料;
(3)将玻璃料压制成型，在600℃的条件下烧结3小时，得到玻璃陶瓷。
实施例4
一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法，它的步骤如下：
(1)将自来水厂废水污泥在恒温箱中在130℃的条件下加热36小时，将烘干后的自来水厂废水污泥与长石、氧化铝、氧化钙研磨，研磨后过120目的筛子，混合均匀，所述废水污泥的重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的30%，长石、氧化铝、氧化钙的总重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的70%，所述长石、氧化铝、氧化钙的重量比为40：1：26，得到混合料;
(2)将混合料投入电阻炉中，在1500 ℃的条件下保温3小时，熔化并水淬，研磨后过120目筛，得到玻璃料;
(3)将玻璃料压制成型，在1000℃的条件下烧结4小时，得到玻璃陶瓷。
实施例5
一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法，它的步骤如下：
(1)将自来水厂废水污泥在恒温箱中在110-130℃的条件下加热24-36小时，将烘干后的自来水厂废水污泥与长石、氧化铝、氧化钙研磨，研磨后过100目的筛子，混合均匀，所述废水污泥的重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的20%，长石、氧化铝、氧化钙的总重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的80%，所述长石、氧化铝、氧化钙的重量比为50：4：26，得到混合料;
(2)将混合料投入电阻炉中，在1450 ℃的条件下保温3小时，熔化并水淬，研磨后过1000目筛，得到玻璃料;
(3)将玻璃料压制成型，在800℃的条件下烧结4小时，得到玻璃陶瓷。
实施例6
一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法，它的步骤如下：
(1)将自来水厂废水污泥在恒温箱中在110-130℃的条件下加热24-36小时，将烘干后的自来水厂废水污泥与长石、氧化铝、氧化钙研磨，研磨后过80-120目的筛子，混合均匀，所述废水污泥的重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的10-30%，长石、氧化铝、氧化钙的总重量占废水污泥、长石、氧化铝、氧化钙总重量的70-90%，所述长石、氧化铝、氧化钙的重量比为40-65：1-8：15-26，得到混合料;
(2)将混合料投入电阻炉中，在1400-1500 ℃的条件下保温2-3小时，熔化并水淬，研磨后过80-120目筛，得到玻璃料;
(3)将玻璃料压制成型，在600-1000℃的条件下烧结3-4小时，得到玻璃陶瓷。