申请日2018.03.26
公开(公告)日2018.06.22
IPC分类号C03C10/00; C03C6/04
摘要
本发明提供了一种二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法，该方法使用60%wt左右的废水污泥和一定比例的二氧化硅、长石、氧化铝、氧化钙为原料，充分混合、球磨后过筛、成型、随炉升温熔化、盐水淬火和随炉升温埋烧烧结，从而形成玻璃陶瓷。该方法原料配比简单，工艺可重复性好，制得玻璃陶瓷密度较高。
权利要求书
1.一种二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于步骤如下：
(1)将烘干废水污泥和二氧化硅、长石、氧化铝、氧化钙充分研磨并混合均匀，得到混合料;
(2)将步骤(1)的混合料在烧结炉中加热到1000-1300℃保温1-3h，烧结后盐浴水淬、获得玻璃料;
(3)将步骤(2)得到的玻璃料进行埋烧，得到玻璃陶瓷。
2.根据权利要求1所述的二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(1)中废水污泥在100-120℃下加热20-36h，得到烘干废水污泥。
3.根据权利要求1所述的二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中烘干废水污泥占烘干废水污泥、二氧化硅、长石、氧化铝、氧化钙总质量的50-80%;二氧化硅、长石、氧化铝、氧化钙中各物质的质量比为(10-15)：(10-15)：(50-60)：(20-30)。
4.根据权利要求1所述的二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中物料研磨30-36h，过100-150目筛子，得到混合料。
5.根据权利要求1所述的二氧化硅污泥 玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中以质量比为1:1的SiO2和Al2O3的混合料作为埋料，将玻璃料置于埋料中埋烧。
6.根据权利要求1所述的二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中埋烧的温度为800-1000℃，时间为1-4h。
说明书
一种二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法
技术领域
本发明涉及自来水厂污泥处理领域，具体涉及一种二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法。
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。西方国家的经济发达，对于污泥的处理起步较早，对于污泥的处理技术先进，处理污泥的程度较其他国家高，他们大体上是以间接热干化或者填埋、农用为主。对于我们亚洲来说，较为发达的国家日本他们主要采用的是焚烧。而我们国家尽管起步晚，但是经过近些年的努力，我们还是总结了污泥填埋、污泥焚烧、污泥海洋处理、污泥农用等各种因地制宜的方法(当然国外大多数国家也是用这些方式处理污泥)。
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。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。
在专利ZL201210396941.2一种使用自来水厂废水污泥制备玻璃陶瓷的方法中，通过向自来水厂废水污泥中添加一定比例的长石、少量MgO和Al2O3，可制得玻璃陶瓷，但其烧结温度需要保持在1400-1500℃，而且要经过淬火后的玻璃了得研磨工序，工作量比较大。
发明内容
本发明提出了一种二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法，通过向污泥中添加较高比例的二氧化硅和一定比例的长石、少量CaO和Al2O3，可制得玻璃陶瓷，工艺为埋烧烧结，无须进行玻璃料的研磨，工艺简单，可规模化生产。
实现本发明的技术方案是：一种二氧化硅污泥玻璃陶瓷的制备方法，步骤如下：
(1)将烘干废水污泥和二氧化硅、长石、氧化铝、氧化钙充分研磨并混合均匀，得到混合料;
(2)将步骤(1)的混合料在烧结炉中加热到1000-1300℃保温1-3h，烧结后盐浴水淬、获得玻璃料;
(3)将步骤(2)得到的玻璃料进行埋烧，得到玻璃陶瓷。
步骤(1)中废水污泥在100-120℃下加热20-36h，得到烘干废水污泥。
所述步骤(1)中烘干废水污泥占烘干废水污泥、二氧化硅、长石、氧化铝、氧化钙总质量的50-80%，二氧化硅、长石、氧化铝和氧化钙占烘干废水污泥、二氧化硅、长石、氧化铝、氧化钙总质量的20-50%;二氧化硅、长石、氧化铝、氧化钙中各物质的质量比为(10-15)：(10-15)：(50-60)：(20-30)。
所述步骤(1)中物料研磨30-36h，过100-150目筛子，得到混合料。
所述步骤(3)中以质量比为1:1的SiO2和Al2O3的混合料作为埋料，将玻璃料置于埋料中埋烧。
所述步骤(3)中埋烧的温度为800-1000℃，时间为1-4h。
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，此外加入较高比例二氧化硅作为黏结相和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。
本发明的有益效果是：本发明利用二氧化硅、长石组成的瓷料和废水污泥的混合物为原料，从而把废物变成更加稳定和毒性小的材料，并使之成为玻璃陶瓷;本发明以较高比例的二氧化硅和一定比例的长石和60wt%左右废水污泥为主要原料制备玻璃陶瓷。本发明工艺简单、原料成本低，获得玻璃陶瓷密度高等特点，适用于工业规模。