本發(fā)明涉及一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)工業(yè)化的日益推進(jìn)，與gdp的增長(zhǎng)一起來(lái)的還有各種工業(yè)生產(chǎn)中無(wú)法避免的垃圾廢棄物，而如何妥善處理這些廢棄物，亦是決定我國(guó)工業(yè)化水平的重要因素。電鍍行業(yè)是我國(guó)重要的基礎(chǔ)性加工行業(yè)，在整個(gè)電鍍生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水(為去油除銹而產(chǎn)生的酸堿廢水)，這些廢水當(dāng)中含有大量重金屬元素如：cu、cr、ni、zn、cd等。而對(duì)電鍍廢水的處理工藝多采用化學(xué)法（酸堿中和、絮凝沉淀法等），此辦法處理的電鍍廢水就會(huì)得到各種各樣的“終態(tài)”沉淀物，這些沉淀物統(tǒng)稱為電鍍污泥。電鍍污泥中含有大量的重金屬，被列為國(guó)家危險(xiǎn)廢物（《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》hw17、hw21類）。我國(guó)電鍍企業(yè)大量分布，每年大約會(huì)產(chǎn)生1000萬(wàn)噸的電鍍污泥，大量電鍍污泥以固體廢棄物的形式堆存，不僅會(huì)侵占土地而且容易污染土壤和水體，帶來(lái)了巨大的環(huán)境壓力和環(huán)境問(wèn)題，而我國(guó)的電鍍企業(yè)存在對(duì)電鍍污泥處理不完善的問(wèn)題，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。因此尋找電鍍污泥無(wú)害化資源化的處理技術(shù)至關(guān)重要。
固體廢棄物一般都采用填埋或者堆放的處理方式，其危害潛伏期可能幾十年甚至幾百年才被發(fā)現(xiàn)，因此它對(duì)環(huán)境的污染通常表現(xiàn)為隱性，但同時(shí)又是長(zhǎng)期、持續(xù)的。關(guān)于電鍍污泥的處理，除了一部分回收利用其中的有用成分外，其余大部分都需進(jìn)行固化/穩(wěn)定化處理。固化法是指通過(guò)化學(xué)或者物理方法，將廢棄物固定或者包容在堅(jiān)固的固化體中，以降低或消除有害成分的溶出特性。常用的固化劑有水泥、瀝青、玻璃、石灰和高分子塑料等，因而固化/穩(wěn)定化技術(shù)可以按照固化劑的不同而細(xì)分為水泥基固化、玻璃化固化、石灰固化和高分子固化。
相較其他固化材料，玻璃由于具有良好的致密性、耐蝕性和不透水等特性，這些結(jié)構(gòu)和組成優(yōu)點(diǎn)都決定了玻璃作為固化材料極為穩(wěn)定，可安全地進(jìn)行處置，玻璃固化技術(shù)在處理高放核廢料的文獻(xiàn)已有相關(guān)報(bào)道，見以下參考文獻(xiàn)：①藺海艷等.硼硅酸鹽玻璃固化體結(jié)構(gòu)與化學(xué)穩(wěn)定性研究，中國(guó)陶瓷，2013，49(11)。該文獻(xiàn)以sio2、al2o3、h3bo3、na2co3、k2co3、li2co3、caco3和zno為原料，以gd2o3和ceo2為模擬放射性核素，采用正交試驗(yàn)法研究了成分不同的硼硅酸鹽玻璃固化體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性。結(jié)果表明，經(jīng)900℃和1200℃熔融制得塊體后，試樣在90℃水中的化學(xué)穩(wěn)定性較好，浸泡后表面被侵蝕程度最低且表面成分無(wú)明顯變化，浸泡56天的質(zhì)量損失速率僅為1.49×10-8g·cm-2·min-1，未檢出模擬核素ce和gd的浸出。
近年來(lái)，采用玻璃固化技術(shù)在處理城市污泥的文獻(xiàn)已有相關(guān)報(bào)道，它主要是借助熔融固化技術(shù)將有害廢物和細(xì)小的玻璃質(zhì)混合，經(jīng)混合造粒成型后，在高溫下熔融一段時(shí)間，待有害物的物理和化學(xué)狀態(tài)改變后，降溫使其固化，形成玻璃固化體，借助玻璃體的致密結(jié)晶結(jié)構(gòu)，確保重金屬的穩(wěn)定。見以下參考文獻(xiàn)：
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，提供一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法。
發(fā)明目的通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)：一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，所述的制備方法包括如下步驟：
（1）取水玻璃溶液和烘干電鍍污泥，將其置于造粒機(jī)中攪拌造粒2-50min，后置于80-100℃的烘箱內(nèi)干燥6-10h后得到粒狀電鍍污泥顆粒；
（2）取玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土，將玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土放入球磨機(jī)中干混球磨30-300min，然后加入含有水玻璃、羧甲基纖維素鈉和三聚磷酸鈉的混合溶液中，攪拌10-120min，得到含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的懸濁液；
（3）在步驟（2）所述的含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的懸濁液中加入步驟（1）得到的粒狀電鍍污泥顆粒，于常溫下攪拌2-20min，使玻璃粉、高嶺土與膨潤(rùn)土的懸濁液在粒狀電鍍污泥顆粒表面充分包裹得到復(fù)合粒子，然后將復(fù)合粒子置于110-130℃的烘箱內(nèi)分散干燥8-12h后，再置于馬弗爐中400-1200℃溫度下煅燒3-4h，即玻璃質(zhì)固化粒狀電鍍污泥顆粒。
進(jìn)一步的，步驟（1）所述烘干電鍍污泥與水玻璃溶液的質(zhì)量比為1：0.2-2；所述水玻璃溶液的濃度為1-15wt.%。
進(jìn)一步的，步驟（2）所述玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土質(zhì)量比為1：0.05-0.3：0.05-0.3，所述水玻璃、羧甲基纖維素鈉和三聚磷酸鈉的混合溶液濃度分別為1-15wt.%、0.02-0.5wt.%和0.01-0.6wt.%，所述玻璃粉與混合溶液的質(zhì)量比為1：0.2-1.2。
進(jìn)一步的，步驟（3）所述粒狀電鍍污泥顆粒與懸濁液的質(zhì)量比為1：0.2-2.5。
進(jìn)一步的，步驟（3）中，所述馬弗爐的煅燒溫度優(yōu)選為550-750℃。
一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，（1）分別稱取80g濃度為5wt.%水玻璃溶液和100g烘干的電鍍污泥，置于造粒機(jī)中攪拌造粒30min，再置于80℃的烘箱內(nèi)干燥6h后得到粒狀電鍍污泥顆粒；（2）分別稱20g粒度400目的玻璃粉、2g400目的高嶺土與7g400目的膨潤(rùn)土，將玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土放入球磨機(jī)中干混球磨240min，然后加入13ml含有6wt.%水玻璃、0.1wt.%羧甲基纖維素鈉和0.3wt.%三聚磷酸鈉的混合溶液中，攪拌30min，得到含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液；（3）在步驟（2）所述的含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液中加入步驟（1）得到的粒狀電鍍污泥顆粒，于常溫下攪拌3min，使玻璃粉與膨潤(rùn)土的懸濁液在污泥粒子表面充分包裹得到復(fù)合粒子，然后將復(fù)合粒子置于110℃的烘箱內(nèi)干燥10h后，再置于馬弗爐中800℃溫度下煅燒4h，即玻璃質(zhì)固化電鍍污泥粒子。
一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，（1）分別稱取65g濃度為6wt.%水玻璃溶液和100g烘干的電鍍污泥，置于造粒機(jī)中攪拌造粒15min，再置于90℃的烘箱內(nèi)干燥8h后得到粒狀電鍍污泥顆粒；（2）分別稱19g粒度400目的玻璃粉、3g400目的高嶺土與7g400目的膨潤(rùn)土，將玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土放入球磨機(jī)中干混球磨30min，然后加入14ml含有7wt.%水玻璃、0.2wt.%羧甲基纖維素鈉和0.2wt.%三聚磷酸鈉的混合溶液中，攪拌60min，得到含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液；（3）在步驟（2）所述的含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液中加入步驟（1）得到的粒狀電鍍污泥顆粒，于常溫下攪拌8min，使玻璃粉與膨潤(rùn)土的懸濁液在污泥粒子表面充分包裹得到復(fù)合粒子，然后將復(fù)合粒子置于130℃的烘箱內(nèi)干燥8h后，再置于馬弗爐中700℃溫度下煅燒3h，即玻璃質(zhì)固化電鍍污泥粒子。
一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，（1）分別稱取100g濃度為8wt.%水玻璃溶液和130g烘干的電鍍污泥，置于造粒機(jī)中攪拌造粒5min，再置于100℃的烘箱內(nèi)干燥10h后得到粒狀電鍍污泥顆粒；（2）分別稱30g粒度400目的玻璃粉、9g400目的高嶺土與2g400目的膨潤(rùn)土，將玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土放入球磨機(jī)中干混球磨300min，然后加入20ml含有15wt.%水玻璃、0.5wt.%羧甲基纖維素鈉和0.01wt.%三聚磷酸鈉的混合溶液中，攪拌120min，得到含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液；（3）在步驟（2）所述的含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液中加入步驟（1）得到的粒狀電鍍污泥顆粒，于常溫下攪拌2min，使玻璃粉與膨潤(rùn)土的懸濁液在污泥粒子表面充分包裹得到復(fù)合粒子，然后將復(fù)合粒子置于120℃的烘箱內(nèi)干燥10h后，再置于馬弗爐中1200℃溫度下煅燒3h，即玻璃質(zhì)固化電鍍污泥粒子。
一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，（1）分別稱取90g濃度為15wt.%水玻璃溶液和110g烘干的電鍍污泥，置于造粒機(jī)中攪拌造粒4min，再置于100℃的烘箱內(nèi)干燥10h后得到粒狀電鍍污泥顆粒；（2）分別稱15g粒度400目的玻璃粉、12g400目的高嶺土與12g400目的膨潤(rùn)土，將玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土放入球磨機(jī)中干混球磨160min，然后加入50ml含有7wt.%水玻璃、0.2wt.%羧甲基纖維素鈉和0.1wt.%三聚磷酸鈉的混合溶液中，攪拌20min，得到含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液；（3）在步驟（2）所述的含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液中加入步驟（1）得到的粒狀電鍍污泥顆粒，于常溫下攪拌5min，使玻璃粉與膨潤(rùn)土的懸濁液在污泥粒子表面充分包裹得到復(fù)合粒子，然后將復(fù)合粒子置于120℃的烘箱內(nèi)干燥10h后，再置于馬弗爐中500℃溫度下煅燒4h，即玻璃質(zhì)固化電鍍污泥粒子。
一種所述方法制得玻璃質(zhì)固化電鍍污泥粒子的應(yīng)用，玻璃質(zhì)固化電鍍污泥粒子替代石子、沙子、粘土，應(yīng)用于混凝土集料、鋪路、制磚。
本發(fā)明的有益效果在于：本技術(shù)采用的核殼包裹和低溫煅燒固化的方法，避免了復(fù)合材料制備過(guò)程中產(chǎn)生大量有害揮發(fā)性含重金屬?gòu)U氣，具有成本低、節(jié)能效果好的優(yōu)點(diǎn)，且采用低熔點(diǎn)磷酸鹽玻璃與粘土高嶺土、膨潤(rùn)土復(fù)合，可降低固化層的玻璃粉消耗增加固化層的懸浮性和固化效果。本發(fā)明制備的具有強(qiáng)固化性和高硬度的玻璃質(zhì)固化電鍍污泥粒子可替代部分石子、沙子、粘土，應(yīng)用于混凝土集料、鋪路、制磚等建筑材料。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
針對(duì)目前電鍍污泥危害大、玻璃固化工藝溫度要求高、玻璃原料消耗大導(dǎo)致成本較高的缺陷，本發(fā)明提供了一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，主要是用低熔點(diǎn)的磷酸鹽玻璃作為固化玻璃，采用新型制備方法用于彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)。
結(jié)合附圖1，實(shí)施例1，本發(fā)明的一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，所述的制備方法包括如下步驟：
（1）取水玻璃溶液和烘干電鍍污泥，將其置于造粒機(jī)中攪拌造粒2-50min，置于80-100℃的烘箱內(nèi)干燥6-10h后得到粒狀電鍍污泥顆粒；
（2）取玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土，將玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土放入球磨機(jī)中干混球磨30-300min，然后加入含有水玻璃、羧甲基纖維素鈉和三聚磷酸鈉的混合溶液中，攪拌10-120min，得到含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的懸濁液；
（3）在步驟（2）所述的含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的懸濁液中加入步驟（1）得到的粒狀電鍍污泥顆粒，于常溫下攪拌2-20min，使玻璃粉、高嶺土與膨潤(rùn)土的懸濁液在粒狀電鍍污泥顆粒表面充分包裹得到復(fù)合粒子，然后將復(fù)合粒子置于110-130℃的烘箱內(nèi)分散干燥8-12h后，再置于馬弗爐中400-1200℃溫度下煅燒3-4h，即玻璃質(zhì)固化粒狀電鍍污泥顆粒。
一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，步驟（1）所述烘干電鍍污泥與水玻璃溶液的質(zhì)量比為1：0.2-2；所述水玻璃溶液的濃度為1-15wt.%。
一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，步驟（2）所述玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土質(zhì)量比為1：0.05-0.3：0.05-0.3，所述水玻璃、羧甲基纖維素鈉和三聚磷酸鈉的混合溶液濃度分別為1-15wt.%、0.02-0.5wt.%和0.01-0.6wt.%，所述玻璃粉與混合溶液的質(zhì)量比為1：0.2-1.2。
一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，步驟（3）所述粒狀電鍍污泥顆粒與懸濁液的質(zhì)量比為1：0.2-2.5。
一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，步驟（3）中，所述馬弗爐的煅燒溫度優(yōu)選為550-750℃。
實(shí)施例2，本發(fā)明的一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，所述的制備方法包括如下步驟：
（1）分別稱取80g濃度為5wt.%水玻璃溶液和100g烘干電鍍污泥，置于造粒機(jī)中攪拌造粒30min，再置于80℃的烘箱內(nèi)干燥6h后得到粒狀電鍍污泥顆粒。
（2）分別稱20g粒度400目的玻璃粉、2g400目的高嶺土與7g400目的膨潤(rùn)土，將玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土放入球磨機(jī)中干混球磨240min，然后加入13ml含有6wt.%水玻璃、0.1wt.%羧甲基纖維素鈉和0.3wt.%三聚磷酸鈉的混合溶液中，攪拌30min，得到含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液。
（3）在步驟（2）所述的含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液中加入步驟（1）得到的粒狀電鍍污泥顆粒，于常溫下攪拌3min，使玻璃粉與膨潤(rùn)土的懸濁液在粒狀電鍍污泥顆粒表面充分包裹得到復(fù)合粒子，然后將復(fù)合粒子置于110℃的烘箱內(nèi)干燥10h后，再置于馬弗爐中800℃溫度下煅燒4h，即玻璃質(zhì)固化粒狀電鍍污泥顆粒。
實(shí)施例3一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，所述的制備方法包括如下步驟：（1）分別稱取65g濃度為6wt.%水玻璃溶液和100g烘干電鍍污泥，置于造粒機(jī)中攪拌造粒15min，置于90℃的烘箱內(nèi)干燥8h后得到粒狀電鍍污泥顆粒。
（2）分別稱19g粒度400目的玻璃粉、3g400目的高嶺土與7g400目的膨潤(rùn)土，將玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土放入球磨機(jī)中干混球磨30min，然后加入14ml含有7wt.%水玻璃、0.2wt.%羧甲基纖維素鈉和0.2wt.%三聚磷酸鈉的混合溶液中，攪拌60min，得到含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液。
（3）在步驟（2）所述的含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液中加入步驟（1）得到的粒狀電鍍污泥顆粒，于常溫下攪拌8min，使玻璃粉與膨潤(rùn)土的懸濁液在粒狀電鍍污泥顆粒表面充分包裹得到復(fù)合粒子，然后將復(fù)合粒子置于130℃的烘箱內(nèi)干燥8h后，再置于馬弗爐中700℃溫度下煅燒3h，即玻璃質(zhì)固化粒狀電鍍污泥顆粒。
實(shí)施例4一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，所述的制備方法包括如下步驟：（1）分別稱取100g濃度為8wt.%水玻璃溶液和130g烘干電鍍污泥，置于造粒機(jī)中攪拌造粒5min，置于100℃的烘箱內(nèi)干燥10h后得到粒狀電鍍污泥顆粒。
（2）分別稱30g粒度400目的玻璃粉、9g400目的高嶺土與2g400目的膨潤(rùn)土，將玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土放入球磨機(jī)中干混球磨300min，然后加入20ml含有15wt.%水玻璃、0.5wt.%羧甲基纖維素鈉和0.01wt.%三聚磷酸鈉的混合溶液中，攪拌120min，得到含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液。
（3）在步驟（2）所述的含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液中加入步驟（1）得到的粒狀電鍍污泥顆粒，于常溫下攪拌2min，使玻璃粉與膨潤(rùn)土的懸濁液在粒狀電鍍污泥顆粒表面充分包裹得到復(fù)合粒子，然后將復(fù)合粒子置于120℃的烘箱內(nèi)干燥10h后，再置于馬弗爐中1200℃溫度下煅燒3h，即玻璃質(zhì)固化粒狀電鍍污泥顆粒。
實(shí)施例5一種玻璃質(zhì)固化電鍍污泥的方法，所述的制備方法包括如下步驟：（1）分別稱取90g濃度為15wt.%水玻璃溶液和110g烘干電鍍污泥，置于造粒機(jī)中攪拌造粒4min，置于100℃的烘箱內(nèi)干燥10h后得到粒狀電鍍污泥顆粒。
（2）分別稱15g粒度400目的玻璃粉、12g400目的高嶺土與12g400目的膨潤(rùn)土，將玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土放入球磨機(jī)中干混球磨160min，然后加入50ml含有7wt.%水玻璃、0.2wt.%羧甲基纖維素鈉和0.1wt.%三聚磷酸鈉的混合溶液中，攪拌20min，得到含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液。
（3）在步驟（2）所述的含有玻璃粉、高嶺土和膨潤(rùn)土的固體懸濁液中加入步驟（1）得到的粒狀電鍍污泥顆粒，于常溫下攪拌5min，使玻璃粉與膨潤(rùn)土的懸濁液在粒狀電鍍污泥顆粒表面充分包裹得到復(fù)合粒子，然后將復(fù)合粒子置于120℃的烘箱內(nèi)干燥10h后，再置于馬弗爐中500℃溫度下煅燒4h，即玻璃質(zhì)固化電鍍粒狀電鍍污泥顆粒。
對(duì)比例
對(duì)比例采用造粒法制得粒狀電鍍污泥顆粒并測(cè)試其重金屬浸出效果，制備步驟如下：
（1）分別稱取80g濃度為5wt.%水玻璃溶液和100g烘干電鍍污泥，置于造粒機(jī)中攪拌造粒30min，得到粒狀電鍍污泥顆粒。
（2）將粒狀電鍍污泥顆粒置于110℃的烘箱內(nèi)干燥10h后，再置于馬弗爐中800℃溫度下煅燒4h，即電鍍粒狀電鍍污泥顆粒。
浸出測(cè)試實(shí)驗(yàn)
采用水平震蕩法，稱取干基重量為100g的試樣，置于2l提取瓶中，加入1l水后蓋緊瓶蓋，然后垂直固定在水平振蕩裝置上，在室溫下振蕩8h后取下提取瓶，靜置16h，取浸出液體經(jīng)微孔濾膜過(guò)濾后測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
表1實(shí)施例樣品的檢測(cè)分析結(jié)果
通過(guò)表1中實(shí)施例2-5及對(duì)比例樣品的檢測(cè)分析結(jié)果可知，實(shí)施例2-5及對(duì)比例樣品在水溶液中震蕩浸出8h、靜置16h后，實(shí)施例2-5中重金屬cr、zn、cu、ni浸出率都明顯低于對(duì)比例，說(shuō)明實(shí)施例2-5樣品都具有良好的對(duì)重金屬的固化能力。
一種所述方法制得玻璃質(zhì)固化電鍍污泥粒子的應(yīng)用，玻璃質(zhì)固化電鍍污泥粒子替代石子、沙子、粘土，應(yīng)用于混凝土集料、鋪路、制磚。
雖然本發(fā)明已通過(guò)參考優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，可以不限于上述實(shí)施例的描述，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可作出形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。