CN103265315B - 污泥阻燃发泡剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥阻燃发泡剂，其技术方案的要点是，污泥阻燃发泡剂由污泥、凹凸棒石粘土尾矿、高粘凹凸棒石粘土粉、活性凹凸棒石粘土、碳酸氢钠、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠、焦磷酸钠、聚磷酸铵和硼酸锌组成；将污泥阻燃发泡剂配料进行搅拌、磨粉和包装为污泥阻燃发泡剂的成品。将污泥阻燃发泡剂加水高速搅拌后，快速释放出大量的气体，形成多孔状的泡沫泥浆，泡沫泥浆通过高压水枪喷射，直接用于灭火，泡沫泥浆稳定覆盖在可燃材料的表层形成一种泡沫泥浆膜，可以迅速隔绝可燃材料与空气的接触，阻止可燃材料继续燃烧，达到阻燃和灭火的目的；污泥阻燃发泡剂适用于生产阻燃灭火、轻质板材、轻质墙体和消音降噪产品。
Description
技术领域
本发明涉及发泡剂，具体涉及一种污泥阻燃发泡剂。
背景技术
城市噪声严重影响着城市居民的正常生活和人身健康，城市噪声主要是指交通噪声、工厂噪声、建筑施工噪声和社会生活噪声，其噪声的影响范围和影响程度日益严重，对市民的生活环境影响极大，成为引人注目的城市环境污染问题之一。
控制噪声通常采取阻尼、隔声、吸声、消声器、个人防护和建筑布局等措施，尽量减弱或降低声源的振动，将传播中的声能吸收掉，设置障碍使声音全部或部分反射出去，减弱噪声的作用，以达到控制噪声的目的。
通常采用消音材料生产一些消音板、隔音墻、吸音网和消音器等产品来控制噪声污染，也有一些材料是通过发泡处理后，以提高上述产品的性能。
发泡剂的种类较多，为控制噪声污染做出了较大的贡献，但是上述产品只能用于控制噪声污染，并没有阻燃的作用和净化空气的功能。
我国污水处理厂每年排放的污泥量(干重)约 140 万吨，且以每年10％以上的速度增长，污泥作为污水处理工艺的产物，含水率高、有机物含量高、容易腐化发臭，污泥产生的环境污染问题日益突出，已造成极大的安全隐患、环境压力和经济负担，没有得到安全、环保处理处置的污泥对环境的危害较大。
我国矿产资源80％为共伴生矿，大量有价值资源存留于尾矿之中，尾矿堆存需要占用大量土地。很多尾矿库超期或超负荷使用，甚至违规操作，使尾矿库存在极大的安全隐患，对周边地区的人民财产和生命安全造成严重威胁。
凹凸棒石粘土除含凹凸棒石外，常含有膨润土、高岭石、水云母、海泡石、石英、蛋白石及碳酸盐等矿物。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中不足之处，提供一种污泥阻燃发泡剂。
污泥阻燃发泡剂由污泥、凹凸棒石粘土尾矿、高粘凹凸棒石粘土粉、活性凹凸棒石粘土、碳酸氢钠、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠、焦磷酸钠、聚磷酸铵和硼酸锌组成。
污泥阻燃发泡剂的生产方法：将污泥阻燃发泡剂配料输入搅拌机中进行搅拌，搅拌均匀后输入磨机中进行磨粉，包装为污泥阻燃发泡剂的成品。
城镇污水处理厂产生的污泥含水率高（75%～99%），采用直接脱水的方法进行处理，生产成本较高，本发明利用凹凸棒石粘土尾矿吸收污泥中水分，合成一种污泥混合物后再利用，生产成本低廉，可持续性开发利用污泥，减少污泥对环境的危害。
凹凸棒石粘土在开采过程中会混杂有一定量的碎石和泥土，作为一种尾矿抛弃，造成大量的资源浪费，本发明选用凹凸棒石粘土尾矿的颗粒细度≤2毫米。
凹凸棒石又名坡缕石或坡缕缟石，是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，凹凸棒石具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，故晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附能力，并具有一定的可塑性及粘结力。
高粘凹凸棒石粘土是采用提高凹凸棒石粘土粘度的加工工艺生产的凹凸棒石粘土，凹凸棒石粘土土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强，湿时具粘性和可塑性，其粘度可达到3000mPa·s以上，有利于原料之间的粘结。
高粘凹凸棒石粘土粉是指取28.0g凹凸棒石粘土粉试样，加入高速搅拌机的悬浮液杯中，再加入372g水，将悬浮液杯置于高速搅拌机上，在11000转/分钟的转速下搅拌20分钟，再将经过高速搅拌试样悬浮液倒入250ml的烧杯中，使用NDJ-1型旋转粘度计进行测试其悬浮液的粘度，测试粘度值≥2200 mPa·s的凹凸棒石粘土粉。
凹凸棒石粘土原矿的pH值为8～9,在本发明中需要进行酸化处理，经过酸化处理后的凹凸棒石粘土为活性凹凸棒石粘土，活性凹凸棒石粘土的各种性能都将得到较大的提高，特别是加强了凹凸棒的吸附净化能力，活性凹凸棒石粘土pH值控制为5.5～7.5，含水量≤2％。
碳酸氢钠白色粉末或单斜晶结晶性粉末，无臭、味咸和易溶于水，其水溶液在20℃时开始分解出二氧化碳和碳酸钠。
烷基苯磺酸钠白色或淡黄色粉末，溶于水，易氧化，起泡力强，去污力高，易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟，应用领域广泛，是非常出色的阴离子表面活性剂。
聚丙烯酸钠是一种新型功能高分子材料，为白色或浅黄色粉末，溶解于冷水，对温度变化稳定，是一种具有多种特殊性能的表面活性剂，在本发明中有利于提高污泥阻燃发泡剂的增稠、发泡、稳定、乳化、分散、粘合、成膜和保水的效果。
焦磷酸钠是一种无色透明结晶或白色结晶粉末，易溶于水，在本发明中用作分散剂和乳化剂。
聚磷酸铵为白色结晶或无定形微细粉末，无毒无味，不产生腐蚀气体，热稳定性和化学稳定性高，相对密度小，分散性好，应用过程中具有不挥发性，不产生腐蚀性气体，效果持久，安全性能好等优点，是一种性能优良的非卤阻燃剂，聚磷酸铵还具有膨胀阻燃功能，更有利于消烟、降烟和抗滴落。
硼酸锌白色或淡黄色粉末，不溶于水，热稳定性好，易分散，毒性低，可以有效提高阻燃性能，减少燃烧时烟雾的产生。
本发明通过下述技术方案予以实现：
1、污泥阻燃发泡剂配料按重量百分比由下列组分组成：污泥混合物15～55％、高粘凹凸棒石粘土粉5～15％、活性凹凸棒石粘土5～25％、碳酸氢钠1～35％、烷基苯磺酸钠1～20％、聚丙烯酸钠0.01～5％、焦磷酸钠0.01～5％、聚磷酸铵0.01～5％和硼酸锌0.01～5％。
所述污泥阻燃发泡剂的生产方法：将污泥阻燃发泡剂配料输入搅拌机中进行搅拌，搅拌均匀后输入磨机中进行磨粉，颗粒细度≤0.074毫米，包装为污泥阻燃发泡剂的成品。
所述污泥混合物配料按重量百分比由下列组分组成：污泥55～85％和凹凸棒石粘土尾矿15～45％。
所述污泥混合物的生产方法：将污泥混合物配料加入已经运行的双卧轴强制式搅拌机中搅拌，搅拌均匀后输送到气流干燥机中进行脱水干燥，干燥时间为1～3小时，干燥温度控制在100～150℃，脱水干燥后的污泥混合物含水量≤15％。
所述高粘凹凸棒石粘土是采用提高凹凸棒石粘土粘度的加工工艺生产的凹凸棒石粘土，其特征在于,从矿区开采的凹凸棒石粘土，需要经过30～120天的自然风化；改性处理方法是：以重量百分比计算，取自然风化后的凹凸棒石粘土94～98％，均匀加入2～6％碳酸钠，共同输入浸泡池中，加入清水进行浸泡陈化，浸泡时间为72～120小时；取浸泡后的凹凸棒石粘土，输入搅拌机中进行搅拌，并将搅拌后的凹凸棒石粘土，经挤压机挤成薄片，其厚度控制在0.5～2毫米，将凹凸棒石粘土薄片，进行晾晒，晾晒后的凹凸棒石粘土薄片，其含水量≤15％；配料以重量百分比计算：晾晒后的凹凸棒石粘土94～98％、高吸水树脂0.5～5％和纤维素0.5～3％，将上述配料进行搅拌，搅拌均匀后输入磨机中进行磨粉，颗粒细度≤0.074毫米。
上述生产工艺是采用由本发明人于2005年6月20日申请的“提高凹凸棒石粘土粘度的加工工艺”，中国专利授权公告号为：CN 1317067C，授权公告日：2007年5月23日。
所述活性凹凸棒石粘土的生产方法是：①稀硫酸的配制，按重量百分比由下列组分组成：浓度98﹪的硫酸3～5％，水95～97％；②酸化处理的配料，按重量百分比包括下列组分：凹凸棒石粘土原矿55～65％，稀硫酸35～45％，将稀硫酸缓慢加入凹凸棒石粘土原矿中进行酸化处理；③挤压：将酸化后的凹凸棒石粘土，通过挤压机进行挤压为片状物，片状物的厚度≤3毫米；④焙烧：凹凸棒石粘土的片状物输送到焙烧炉内进行焙烧，焙烧时间为1.5～3小时，焙烧温度控制在320～450℃，焙烧后的凹凸棒石粘土片状物为活性凹凸棒石粘土。
本生产方法是采用由本发明人于2006年3月7日申请的“凹凸棒药物保健浴泥粉”中的活性凹凸棒石粘土的生产方法，凹凸棒药物保健浴泥粉的中国专利公开号为：CN1850026，公开日：2006年10月25日。
所述含水量为重量百分比。
将污泥阻燃发泡剂加水高速搅拌后，快速释放出大量的气体，形成多孔状的泡沫泥浆，泡沫泥浆通过高压水枪喷射，直接用于灭火，泡沫泥浆稳定覆盖在可燃材料的表层形成一种泡沫泥浆膜，泡沫泥浆膜可以迅速隔绝可燃材料与空气的接触，阻止可燃材料继续燃烧，达到阻燃和灭火的目的。
也可以将污泥阻燃发泡剂加入介质内，与水混合搅拌均匀后，能够释放出大量的气体，在介质内产生大量均匀而稳定的泡沫，用于浇注多种泡沫材料产品，浇注过程中不会出现分层，产品脱模时间较短，气体含有一定量的氧气，有利于保护施工现场的空气环境。
污泥阻燃发泡剂适用的介质有各种水泥、粉煤灰和非金属矿组合物等物料。
单纯使用烷基苯磺酸钠时，生成泡沫较快，但破裂消失的也快，造成泡沫的稳定性较差，本发明中污泥和其它的配料与烷基苯磺酸钠配伍后组成了一种复合型发泡剂，具有发泡能力强、发泡倍数高、单位体积产泡量大、泡沫外膜韧性好不易破碎，泡沫稳定性好、可长时间不消泡、泡沫细腻、在介质内生成的孔洞大小均匀、泌水量低和使用介质的相容性好等优点。
使用污泥阻燃发泡剂生产的产品，不但能有效的阻燃灭火，还有控制噪声污染、保温和净化空气的功能，这些产品用于高速公路、高架桥、城市轻轨、地铁、工厂、仓库、公共场所等设施中。
污泥阻燃发泡剂适用于生产阻燃灭火、轻质板材、轻质墙体和消音降噪产品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
1、污泥阻燃发泡剂配料按重量百分比由下列组分组成：污泥混合物30％、高粘凹凸棒石粘土粉8％、活性凹凸棒石粘土19％、碳酸氢钠28％、烷基苯磺酸钠12.8％、聚丙烯酸钠0.8％、焦磷酸钠0.6％、聚磷酸铵0.4％和硼酸锌0.4％。
所述污泥阻燃发泡剂的生产方法：将污泥阻燃发泡剂配料输入搅拌机中进行搅拌，搅拌均匀后输入磨机中进行磨粉，颗粒细度≤0.044毫米，包装为污泥阻燃发泡剂的成品。
所述污泥混合物配料按重量百分比由下列组分组成：污泥75％和凹凸棒石粘土尾矿25％。
所述污泥混合物的生产方法：将污泥混合物配料加入已经运行的双卧轴强制式搅拌机中搅拌，搅拌均匀后输送到气流干燥机中进行脱水干燥，干燥时间为2小时，干燥温度控制在120～140℃，脱水干燥后的污泥混合物含水量≤12％。
Claims (1)
1.一种污泥阻燃发泡剂，其特征在于，污泥阻燃发泡剂配料按重量百分比由下列组分组成：污泥混合物15～55％、高粘凹凸棒石粘土粉5～15％、活性凹凸棒石粘土5～25％、碳酸氢钠1～35％、烷基苯磺酸钠1～20％、聚丙烯酸钠0.01～5％、焦磷酸钠0.01～5％、聚磷酸铵0.01～5％和硼酸锌0.01～5％；
所述污泥阻燃发泡剂的生产方法：将污泥阻燃发泡剂配料输入搅拌机中进行搅拌，搅拌均匀后输入磨机中进行磨粉，颗粒细度≤0.074毫米，包装为污泥阻燃发泡剂的成品；
所述污泥混合物配料按重量百分比由下列组分组成：污泥55～85％和凹凸棒石粘土尾矿15～45％；
所述污泥混合物的生产方法：将污泥混合物配料加入已经运行的双卧轴强制式搅拌机中搅拌，搅拌均匀后输送到气流干燥机中进行脱水干燥，干燥时间为1～3小时，干燥温度控制在100～150℃，脱水干燥后的污泥混合物含水量≤15％；
所述高粘凹凸棒石粘土是采用提高凹凸棒石粘土粘度的加工工艺生产的凹凸棒石粘土，其特征在于,从矿区开采的凹凸棒石粘土，需要经过30～120天的自然风化；改性处理方法是：以重量百分比计算，取自然风化后的凹凸棒石粘土94～98％，均匀加入2～6％碳酸钠，共同输入浸泡池中，加入清水进行浸泡陈化，浸泡时间为72～120小时；取浸泡后的凹凸棒石粘土，输入搅拌机中进行搅拌，并将搅拌后的凹凸棒石粘土，经挤压机挤成薄片，其厚度控制在0.5～2毫米，将凹凸棒石粘土薄片，进行晾晒，晾晒后的凹凸棒石粘土薄片，其含水量≤15％；配料以重量百分比计算：晾晒后的凹凸棒石粘土94～98％、高吸水树脂0.5～5％和纤维素0.5～3％，将上述配料进行搅拌，搅拌均匀后输入磨机中进行磨粉，颗粒细度≤0.074毫米；
所述高粘凹凸棒石粘土粉是指取28.0g凹凸棒石粘土粉试样，加入高速搅拌机的悬浮液杯中，再加入372g水，将悬浮液杯置于高速搅拌机上，在11000转/分钟的转速下搅拌20分钟，再将经过高速搅拌试样悬浮液倒入250mL的烧杯中，使用NDJ-1型旋转粘度计进行测试其悬浮液的粘度，测试粘度值≥2200 mPa·s的凹凸棒石粘土粉。
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