一種使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法
2023-10-27 01:09:12 1
專利名稱：一種使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法
技術領域：
本發明涉及自來水廠廢水汙泥變廢為寶，解決汙泥對環境汙染的技術領域。
背景技術：
近年來，由於人口的密集增長、工業化和城市化進程的加快，產生了大量的廢物和副產品，如汙泥、煤灰和泥漿等，廢水汙泥的處理成為一個不斷增長的經濟和環境的負擔。傳統的汙泥處理方法一般是先處理後處置，即先進行濃縮、調質、脫水、幹化等處理，然後再進行衛生填埋、土地利用和焚燒處置。但這些方法都存在對環境汙染的風險，經濟效益也很低。現在已經有很多新興的汙泥處理技術得到發展，如汙泥制油、熔化、制陶瓷、製造活性炭、溼式氧化和超臨界水氧化等。這些處理技術將垃圾變廢為寶，解決了汙泥處理問題，具有很大的經濟效率，而且對環境的汙染也小，應用前景光明。·
汙水汙泥含有大量的Fe203、P2O5, SiO2和ZnO，它們是玻璃網狀結構的建設者和中間體。因此，可把它作為一種原料來源生產玻璃陶瓷。利用汙泥制陶瓷，是近年來汙泥處理的一種新技術，國內對此已經有了一定的研究。如以蘇州河底泥替代普通粘土燒制陶粒的研究，已經取得初步成功並日益成熟，目前可利用不同的汙泥製成不同陶粒。然而用汙泥制瓷或微晶玻璃的研究在國內少見報導。2010年華南理工大學利用65wt%拋光磚汙泥，添加適量的氧化鈣、石英、純鹼、碳酸鋇及氧化鋅等採用顆粒燒結法可製備出表面光滑細膩平整，有漂亮析晶花紋，結構緻密的裝飾用微晶玻璃。日本Tsukishima Kikai有限公司Hisashi Endo等在1991年到1995年間對用汙泥制陶瓷進行了基礎理論研究和半工業性試驗設備的研究，開發了將汙泥轉換為熔渣(微晶玻璃)的熔化工藝技術並將其工業化。Syaharudin Zaibon等人混合廢水汙泥和鈉鈣矽玻璃制微晶玻璃成功，成品中具有玻璃相。
發明內容
本發明的目的在於提供一種利用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法。本發明的技術方案是一種使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下
(1)將自來水廠廢水汙泥烘乾，將烘乾後的自來水廠廢水汙泥與長石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨後過80-120目的篩子，混合均勻，所述廢水汙泥的重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的10-30%，長石、氧化鋁、氧化鈣的總重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的70-90%，所述長石、氧化鋁、氧化鈣的重量比為40-65 :1-8 :15_26，得到混合料；
(2)將混合料投入電阻爐中，在1400-1500°C的條件下保溫2-3小時，熔化並水淬，研磨後過80-120目篩，得到玻璃料；
(3)將玻璃料壓製成型，在600-1000°C的條件下燒結3-4小時，得到玻璃陶瓷。所述步驟(I)中廢水汙泥的重量優選佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的20%，長石、氧化鋁、氧化鈣的總重量優選佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的80%。
所述步驟(I)中長石、氧化鋁、氧化鈣的重量比優選為45-50 :2-6 :15_20。所述步驟(I)中自來水廠廢水汙泥在恆溫箱中在110_130°C的條件下加熱24-36小時。本發明的有益效果是長石的主要組分為二氧化矽，氧化鋁為玻璃網絡主要構成物和CaO，Na2O, K2O作為玻璃燒結溫度的調節劑。廢水汙泥也包含了 SiO2, Al2O3和P2O5作為玻璃網絡的主要構成物，同時含有的Fe2O3作為一個玻璃網絡的中間體。將自來水廠廢水汙泥在恆溫箱中於120°C加熱24-36小時，乾燥後和長石、CaO和Al2O3混合，進行球磨、水淬、成型、燒結，從而把廢物變成更加穩定和毒性小的材料，獲得玻璃陶瓷產品。本發明工藝簡單、原料成本低，可獲得強度為100-200MPa的玻璃陶瓷材料，適用於工業規模。本發明可用於機械製造、化學、工業及建築等領域。
具體實施方式
實施例I
自來水廠廢水汙泥按重量比10%的比例分別和90%的長石和氧化鈣、氧化鋁粉混合物配料。廢水汙泥預先在恆溫箱中於120°C加熱36小時，烘乾。以上混合料研磨均勻，並過100目篩。然後球磨24小時。上述混合料放入氧化鋁坩堝中在電阻爐中於1400°C熔化並保溫3小時。然後水淬、研磨後過100目篩。將上述玻璃料模壓成型。再移入電阻爐中於900°C燒結並保溫3. 5小時析晶，獲得玻璃陶瓷。該玻璃陶瓷強度為139MPa。實施例2
自來水廠廢水汙泥按重量比15%的比例分別和85%的長石和氧化鈣、氧化鋁粉混合物配料。廢水汙泥預先在恆溫箱中於120°C加熱36小時，烘乾。以上混合料研磨均勻，並過100目篩。然後球磨24小時。上述混合料放入氧化鋁坩堝中在電阻爐中於1450°C熔化並保溫2. 5小時。然後水淬、研磨後過100目篩。將上述玻璃料模壓成型。再移入電阻爐中於900°C燒結並保溫3小時析晶，獲得玻
璃陶瓷。該玻璃陶瓷強度為105MPa。實施例3
一種使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下
(1)將自來水廠廢水汙泥在恆溫箱中在110°C的條件下加熱24小時，將烘乾後的自來水廠廢水汙泥與長石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨後過80目的篩子，混合均勻，所述廢水汙泥的重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的10%，長石、氧化鋁、氧化鈣的總重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的90%，所述長石、氧化鋁、氧化鈣的重量比為65 1 26，得到混合料；
(2)將混合料投入電阻爐中，在1400V的條件下保溫2小時，熔化並水淬，研磨後過80目篩，得到玻璃料；(3)將玻璃料壓製成型，在600°C的條件下燒結3小時，得到玻璃陶瓷。實施例4
一種使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下
(1)將自來水廠廢水汙泥在恆溫箱中在130°C的條件下加熱36小時，將烘乾後的自來水廠廢水汙泥與長石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨後過120目的篩子，混合均勻，所述廢水汙泥的重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的30%，長石、氧化鋁、氧化鈣的總重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的70%，所述長石、氧化鋁、氧化鈣的重量比為40 1 26，得到混合料；
(2)將混合料投入電阻爐中，在1500°C的條件下保溫3小時，熔化並水淬，研磨後過120目篩，得到玻璃料；
(3)將玻璃料壓製成型，在1000°C的條件下燒結4小時，得到玻璃陶瓷。實施例5 一種使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下
(1)將自來水廠廢水汙泥在恆溫箱中在110-130°C的條件下加熱24-36小時，將烘乾後的自來水廠廢水汙泥與長石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨後過100目的篩子，混合均勻，所述廢水汙泥的重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的20%，長石、氧化鋁、氧化鈣的總重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的80%，所述長石、氧化鋁、氧化鈣的重量比為50 4 :26，得到混合料；
(2)將混合料投入電阻爐中，在1450°C的條件下保溫3小時，熔化並水淬，研磨後過1000目篩，得到玻璃料；
(3)將玻璃料壓製成型，在800°C的條件下燒結4小時，得到玻璃陶瓷。實施例6
一種使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下
(1)將自來水廠廢水汙泥在恆溫箱中在110-130°C的條件下加熱24-36小時，將烘乾後的自來水廠廢水汙泥與長石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨後過80-120目的篩子，混合均勻，所述廢水汙泥的重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的10-30%，長石、氧化鋁、氧化鈣的總重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的70-90%，所述長石、氧化鋁、氧化鈣的重量比為40-65 :1-8 :15-26，得到混合料；
(2)將混合料投入電阻爐中，在1400-1500°C的條件下保溫2-3小時，熔化並水淬，研磨後過80-120目篩，得到玻璃料；
(3)將玻璃料壓製成型，在600-1000°C的條件下燒結3-4小時，得到玻璃陶瓷。
權利要求
1.一種使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法，其特徵在於，它的步驟如下 (1)將自來水廠廢水汙泥烘乾，將烘乾後的自來水廠廢水汙泥與長石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨後過80-120目的篩子，混合均勻，所述廢水汙泥的重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的10-30%，長石、氧化鋁、氧化鈣的總重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的70-90%，所述長石、氧化鋁、氧化鈣的重量比為40-65 :1-8 :15_26，得到混合料； (2)將混合料投入電阻爐中，在1400-1500°C的條件下保溫2-3小時，熔化並水淬，研磨後過80-120目篩，得到玻璃料； (3)將玻璃料壓製成型，在600-1000°C的條件下燒結3-4小時，得到玻璃陶瓷。
2.根據權利要求I所述的使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法，其特徵在於所述步驟(I)中廢水汙泥的重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的20%，長石、氧化鋁、氧化鈣的總重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的80%。
3.根據權利要求I所述的使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法，其特徵在於所述步驟(I)中長石、氧化鋁、氧化鈣的重量比為45-50 :2-6 :15-20。
4.根據權利要求I所述的使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法，其特徵在於所述步驟(I)中自來水廠廢水汙泥在恆溫箱中在110-130°C的條件下加熱24-36小時。
全文摘要
本發明公開了一種使用自來水廠廢水汙泥製備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下(1)將烘乾後的自來水廠廢水汙泥與長石、氧化鋁、氧化鈣研磨，混合均勻，所述廢水汙泥的重量佔廢水汙泥、長石、氧化鋁、氧化鈣總重量的10-30%，得到混合料；(2)將混合料投入電阻爐中，在1400-1500℃的條件下保溫2-3小時，熔化並水淬，研磨後過80-120目篩，得到玻璃料；(3)將玻璃料壓製成型，在600-1000℃的條件下燒結3-4小時，得到玻璃陶瓷。本發明工藝簡單、原料成本低，可獲得強度為100-200MPa的玻璃陶瓷材料，適用於工業規模。本發明可用於機械製造、化學、工業及建築等領域。
文檔編號C03C6/00GK102887642SQ20121039694
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月18日 優先權日2012年10月18日
發明者張小立 申請人:中原工學院