[發(fā)明專利]粉煤灰?廢棄玻璃粉無機(jī)聚合物淤泥固化材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510540101.2
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105152585B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙暉;杜楊;韓穎;王潘繡;徐海生
• 申請（專利權(quán)）人: 金陵科技學(xué)院
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B22/14;C04B22/06;C04B18/20
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 戴朝榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體廢棄物循環(huán)再生利用和固化污染物材料制備領(lǐng)域。具體涉及一種粉煤灰-廢棄玻璃粉無機(jī)聚合物淤泥固化材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著我國港口、航道、近海和海洋工程建設(shè)的迅速發(fā)展，每年各類工程清理出的淤泥數(shù)量不斷增加，2010年僅我國珠江三角洲地區(qū)產(chǎn)生的淤泥總量就達(dá)8000萬m³。淤泥中含有大量有毒的重金屬元素，若不采取措施直接進(jìn)行傾倒處理會污染土壤和水體，進(jìn)而嚴(yán)重危害人們的身體健康。傳統(tǒng)的傾倒處理淤泥的方式有很大的局限性且處理成本較高，已無法滿足實(shí)際需要。尋找更為有效、更加經(jīng)濟(jì)的方法去處置日益增加的淤泥廢物已成為世界各國普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

上世紀(jì)九十年代開始，日本等國開始使用粉煤灰-水泥無機(jī)聚合物對淤泥進(jìn)行固化處理。此種淤泥固化方法主要是在淤泥中摻入水泥、粉煤灰、石灰等無機(jī)固化材料，通過攪拌、混合和養(yǎng)護(hù)后，固化材料與淤泥發(fā)生一系列的水解和水化反應(yīng)使得原本無強(qiáng)度的淤泥變成具備一定力學(xué)性能的固結(jié)體。固化材料添加到淤泥中，在淤泥顆粒表面包裹上一層不可逆轉(zhuǎn)的膠凝物質(zhì)硬化殼，使淤泥顆粒具備一定的水穩(wěn)定性和強(qiáng)度穩(wěn)定性。同時具有膠凝性質(zhì)的水化產(chǎn)物在淤泥顆粒之間形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即構(gòu)成了淤泥的骨架，結(jié)晶類的水化產(chǎn)物填充網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙，導(dǎo)致淤泥內(nèi)部變得致密。由于包裹在淤泥顆粒上的凝結(jié)硬化殼和淤泥顆粒之間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成有效降低了淤泥中重金屬活性，從而減少了重金屬從固結(jié)體滲出的可能性。使用粉煤灰-水泥無機(jī)聚合物對淤泥進(jìn)行固化是一種非常有效的處理淤泥方法。但是，目前使用的粉煤灰-水泥無機(jī)聚合物固化淤泥還存在一些問題，如制備此種無機(jī)聚合物需大量使用水泥，粉煤灰、磨細(xì)礦渣等工業(yè)廢棄物取代水泥的比例較低，粉煤灰-水泥無機(jī)聚合物固化淤泥所形成固結(jié)體強(qiáng)度發(fā)展緩慢，固結(jié)體干縮大、易開裂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)粉煤灰-水泥無機(jī)聚合物淤泥固化材料大量使用水泥、固結(jié)體強(qiáng)度發(fā)展緩慢且干縮大、易開裂等難題。提供了一種完全不使用水泥、只使用廢棄物、固化速度快、固結(jié)體體積穩(wěn)定性好的粉煤灰-廢棄玻璃粉無機(jī)聚合物淤泥固化材料的制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種粉煤灰-廢棄玻璃粉無機(jī)聚合物淤泥固化材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)對廢棄玻璃進(jìn)行分揀、清洗、晾干、粉碎處理后，過篩去除廢棄玻璃中的雜質(zhì)與形狀不規(guī)則的顆粒；然后將廢棄玻璃顆粒放入球磨機(jī)中球磨30-60分鐘后得磨細(xì)廢棄玻璃粉待用；

(2)將氫氧化鈉與焦亞硫酸鈉溶解在拌和水中，控制攪拌速度和水溶液pH值，使其形成均一溶液；

(3)將膠凝材料、廢棄聚丙烯地毯纖維放入裝有攪拌器的容器中以30轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度混合1-2分鐘，所述膠凝材料為粉煤灰和磨細(xì)廢棄玻璃粉。然后將含有氫氧化鈉與焦亞硫酸鈉的拌和水溶液加入到容器中，在30轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下繼續(xù)攪拌1-2小時。為避免無機(jī)聚合物在容器底部層積，需使用鐵鏟對無機(jī)聚合物漿體進(jìn)行人工攪拌1-2次。最后，60轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下加速拌合0.5小時，去除無機(jī)聚合物漿體中氣泡，制備出粉煤灰-廢棄玻璃粉無機(jī)聚合物固化材料。

進(jìn)一步，所述步驟(2)中氫氧化鈉用量為拌合水重量的8％，焦亞硫酸鈉用量為拌合水重量的4.5％。

進(jìn)一步，所述步驟(2)中控制拌速度在30轉(zhuǎn)/分鐘和水溶液pH值控制在12以上。

進(jìn)一步，所述步驟(3)中廢棄聚丙烯地毯纖維為膠凝材料用量的0.5％。

本發(fā)明制備的粉煤灰-廢棄玻璃粉無機(jī)聚合物淤泥固化材料有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)與傳統(tǒng)的粉煤灰-水泥無機(jī)聚合物淤泥固化材料相比，雖然新型粉煤灰-廢棄玻璃粉無機(jī)聚合物由于氫氧化鈉、焦亞硫酸鈉、廢棄聚丙烯地毯纖維的加入，每生產(chǎn)一噸此種固化材料需增加原材料費(fèi)用10元。但粉煤灰-廢棄玻璃粉無機(jī)聚合物淤泥固化材料中，粉煤灰和廢棄玻璃粉完全取代水泥，每生產(chǎn)一噸此種固化材料僅水泥材料費(fèi)用的節(jié)約可達(dá)25元。綜合計算，生產(chǎn)一噸粉煤灰-廢棄玻璃粉無機(jī)聚合物淤泥固化材料可節(jié)約原材料費(fèi)用15元。以每年生產(chǎn)此種新型固化材料10000噸計算，可節(jié)約原材料成本15萬元。

(2)制備粉煤灰-廢棄玻璃粉無機(jī)聚合物淤泥固化材料完全不使用水泥，減少了水泥生產(chǎn)過程中CO₂等溫室氣體和工業(yè)粉塵排放對環(huán)境的影響。利用磨細(xì)廢棄玻璃粉來制備淤泥固化材料大量消耗了廢棄玻璃，避免了傳統(tǒng)填埋方法處理廢棄玻璃需占用大量土地和對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染的問題。廢棄玻璃作為一種資源用于制備淤泥固化材料是循環(huán)使用廢棄玻璃廢物的最佳途徑。