專利名稱：一種使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自來(lái)水廠廢水污泥變廢為寶，解決污泥對(duì)環(huán)境污染的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于人口的密集增長(zhǎng)、工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，產(chǎn)生了大量的廢物和副產(chǎn)品，如污泥、煤灰和泥漿等，廢水污泥的處理成為一個(gè)不斷增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的負(fù)擔(dān)。傳統(tǒng)的污泥處理方法一般是先處理后處置，即先進(jìn)行濃縮、調(diào)質(zhì)、脫水、干化等處理，然后再進(jìn)行衛(wèi)生填埋、土地利用和焚燒處置。但這些方法都存在對(duì)環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)效益也很低?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多新興的污泥處理技術(shù)得到發(fā)展，如污泥制油、熔化、制陶瓷、制造活性炭、濕式氧化和超臨界水氧化等。這些處理技術(shù)將垃圾變廢為寶，解決了污泥處理問題，具有很大的經(jīng)濟(jì)效率，而且對(duì)環(huán)境的污染也小，應(yīng)用前景光明。·
污水污泥含有大量的Fe203、P2O5, SiO2和ZnO，它們是玻璃網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的建設(shè)者和中間體。因此，可把它作為一種原料來(lái)源生產(chǎn)玻璃陶瓷。利用污泥制陶瓷，是近年來(lái)污泥處理的一種新技術(shù)，國(guó)內(nèi)對(duì)此已經(jīng)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(jīng)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國(guó)內(nèi)少見報(bào)道。2010年華南理工大學(xué)利用65wt%拋光磚污泥，添加適量的氧化鈣、石英、純堿、碳酸鋇及氧化鋅等采用顆粒燒結(jié)法可制備出表面光滑細(xì)膩平整，有漂亮析晶花紋，結(jié)構(gòu)致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(duì)用污泥制陶瓷進(jìn)行了基礎(chǔ)理論研究和半工業(yè)性試驗(yàn)設(shè)備的研究，開發(fā)了將污泥轉(zhuǎn)換為熔渣(微晶玻璃)的熔化工藝技術(shù)并將其工業(yè)化。Syaharudin Zaibon等人混合廢水污泥和鈉鈣硅玻璃制微晶玻璃成功，成品中具有玻璃相。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下
(1)將自來(lái)水廠廢水污泥烘干，將烘干后的自來(lái)水廠廢水污泥與長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨后過(guò)80-120目的篩子，混合均勻，所述廢水污泥的重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的10-30%，長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣的總重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的70-90%，所述長(zhǎng)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(shí)，熔化并水淬，研磨后過(guò)80-120目篩，得到玻璃料；
(3)將玻璃料壓制成型，在600-1000°C的條件下燒結(jié)3-4小時(shí)，得到玻璃陶瓷。所述步驟(I)中廢水污泥的重量?jī)?yōu)選占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的20%，長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣的總重量?jī)?yōu)選占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的80%。
所述步驟(I)中長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣的重量比優(yōu)選為45-50 :2-6 :15_20。所述步驟(I)中自來(lái)水廠廢水污泥在恒溫箱中在110_130°C的條件下加熱24-36小時(shí)。本發(fā)明的有益效果是長(zhǎng)石的主要組分為二氧化硅，氧化鋁為玻璃網(wǎng)絡(luò)主要構(gòu)成物和CaO，Na2O, K2O作為玻璃燒結(jié)溫度的調(diào)節(jié)劑。廢水污泥也包含了 SiO2, Al2O3和P2O5作為玻璃網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)成物，同時(shí)含有的Fe2O3作為一個(gè)玻璃網(wǎng)絡(luò)的中間體。將自來(lái)水廠廢水污泥在恒溫箱中于120°C加熱24-36小時(shí)，干燥后和長(zhǎng)石、CaO和Al2O3混合，進(jìn)行球磨、水淬、成型、燒結(jié)，從而把廢物變成更加穩(wěn)定和毒性小的材料，獲得玻璃陶瓷產(chǎn)品。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、原料成本低，可獲得強(qiáng)度為100-200MPa的玻璃陶瓷材料，適用于工業(yè)規(guī)模。本發(fā)明可用于機(jī)械制造、化學(xué)、工業(yè)及建筑等領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例I
自來(lái)水廠廢水污泥按重量比10%的比例分別和90%的長(zhǎng)石和氧化鈣、氧化鋁粉混合物配料。廢水污泥預(yù)先在恒溫箱中于120°C加熱36小時(shí)，烘干。以上混合料研磨均勻，并過(guò)100目篩。然后球磨24小時(shí)。上述混合料放入氧化鋁坩堝中在電阻爐中于1400°C熔化并保溫3小時(shí)。然后水淬、研磨后過(guò)100目篩。將上述玻璃料模壓成型。再移入電阻爐中于900°C燒結(jié)并保溫3. 5小時(shí)析晶，獲得玻璃陶瓷。該玻璃陶瓷強(qiáng)度為139MPa。實(shí)施例2
自來(lái)水廠廢水污泥按重量比15%的比例分別和85%的長(zhǎng)石和氧化鈣、氧化鋁粉混合物配料。廢水污泥預(yù)先在恒溫箱中于120°C加熱36小時(shí)，烘干。以上混合料研磨均勻，并過(guò)100目篩。然后球磨24小時(shí)。上述混合料放入氧化鋁坩堝中在電阻爐中于1450°C熔化并保溫2. 5小時(shí)。然后水淬、研磨后過(guò)100目篩。將上述玻璃料模壓成型。再移入電阻爐中于900°C燒結(jié)并保溫3小時(shí)析晶，獲得玻
璃陶瓷。該玻璃陶瓷強(qiáng)度為105MPa。實(shí)施例3
一種使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下
(1)將自來(lái)水廠廢水污泥在恒溫箱中在110°C的條件下加熱24小時(shí)，將烘干后的自來(lái)水廠廢水污泥與長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨后過(guò)80目的篩子，混合均勻，所述廢水污泥的重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的10%，長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣的總重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的90%，所述長(zhǎng)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(shí)，熔化并水淬，研磨后過(guò)80目篩，得到玻璃料；(3)將玻璃料壓制成型，在600°C的條件下燒結(jié)3小時(shí)，得到玻璃陶瓷。實(shí)施例4
一種使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下
(1)將自來(lái)水廠廢水污泥在恒溫箱中在130°C的條件下加熱36小時(shí)，將烘干后的自來(lái)水廠廢水污泥與長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨后過(guò)120目的篩子，混合均勻，所述廢水污泥的重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的30%，長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣的總重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的70%，所述長(zhǎng)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(shí)，熔化并水淬，研磨后過(guò)120目篩，得到玻璃料；
(3)將玻璃料壓制成型，在1000°C的條件下燒結(jié)4小時(shí)，得到玻璃陶瓷。實(shí)施例5 一種使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下
(1)將自來(lái)水廠廢水污泥在恒溫箱中在110-130°C的條件下加熱24-36小時(shí)，將烘干后的自來(lái)水廠廢水污泥與長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨后過(guò)100目的篩子，混合均勻，所述廢水污泥的重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的20%，長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣的總重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的80%，所述長(zhǎng)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(shí)，熔化并水淬，研磨后過(guò)1000目篩，得到玻璃料；
(3)將玻璃料壓制成型，在800°C的條件下燒結(jié)4小時(shí)，得到玻璃陶瓷。實(shí)施例6
一種使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下
(1)將自來(lái)水廠廢水污泥在恒溫箱中在110-130°C的條件下加熱24-36小時(shí)，將烘干后的自來(lái)水廠廢水污泥與長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨后過(guò)80-120目的篩子，混合均勻，所述廢水污泥的重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的10-30%，長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣的總重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的70-90%，所述長(zhǎng)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(shí)，熔化并水淬，研磨后過(guò)80-120目篩，得到玻璃料；
(3)將玻璃料壓制成型，在600-1000°C的條件下燒結(jié)3-4小時(shí)，得到玻璃陶瓷。
權(quán)利要求
1.一種使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法，其特征在于，它的步驟如下 (1)將自來(lái)水廠廢水污泥烘干，將烘干后的自來(lái)水廠廢水污泥與長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣研磨，研磨后過(guò)80-120目的篩子，混合均勻，所述廢水污泥的重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的10-30%，長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣的總重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的70-90%，所述長(zhǎng)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(shí)，熔化并水淬，研磨后過(guò)80-120目篩，得到玻璃料； (3)將玻璃料壓制成型，在600-1000°C的條件下燒結(jié)3-4小時(shí)，得到玻璃陶瓷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法，其特征在于所述步驟(I)中廢水污泥的重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的20%，長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣的總重量占廢水污泥、長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣總重量的80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法，其特征在于所述步驟(I)中長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣的重量比為45-50 :2-6 :15-20。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法，其特征在于所述步驟(I)中自來(lái)水廠廢水污泥在恒溫箱中在110-130°C的條件下加熱24-36小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用自來(lái)水廠廢水污泥制備玻璃陶瓷的方法，它的步驟如下(1)將烘干后的自來(lái)水廠廢水污泥與長(zhǎng)石、氧化鋁、氧化鈣研磨，混合均勻，所述廢水污泥的重量占廢水污泥、長(zhǎng)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(shí)，熔化并水淬，研磨后過(guò)80-120目篩，得到玻璃料；(3)將玻璃料壓制成型，在600-1000℃的條件下燒結(jié)3-4小時(shí)，得到玻璃陶瓷。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、原料成本低，可獲得強(qiáng)度為100-200MPa的玻璃陶瓷材料，適用于工業(yè)規(guī)模。本發(fā)明可用于機(jī)械制造、化學(xué)、工業(yè)及建筑等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C03C6/00GK102887642SQ20121039694
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者張小立 申請(qǐng)人:中原工學(xué)院