CN108911479A - 一种工业污泥玻璃化添加药剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业污泥玻璃化添加药剂,属于工业污泥无害化处置技术领域,包含硅藻土、B2O3和Al2O3,且硅藻土与B2O3和Al2O3配比为20:(5~10):(1~3),提供一种通过与该添加剂组合,能够降低玻璃化难度和排渣难度,提高玻璃化效果的工业污泥玻璃化添加药剂。
Description
技术领域
本发明属于工业污泥无害化处置技术领域,具体涉及一种工业污泥玻璃化添加药剂。
背景技术
工业污泥是工业废水处理过程中产生的带有重金属、有机化学产品等有害物质的污泥,由于其有毒性、腐蚀性和感染性,被列为危险废弃物,焚烧和填埋组合是当前最流行的处置技术,但是焚烧和填埋无法彻底解决问题,而且容易带来“水”“气”“土壤”三方面的二次污染。等离子气化和玻璃化技术是当前国际首推的无害化先进技术,将污泥中有机物气化为可燃气回用,将无机物和添加剂混合加热至熔融状态,冷却形成化学性质稳定的玻璃体,将重金属等有害物质包裹其中达到无害化的目的。
玻璃化技术处理工业污泥关键点为形成化学性质稳定的玻璃体,如何降低玻璃化温度、缩短玻璃化时间并提高玻璃体的流动性是该技术的难点。
而现有技术中,如公开号为CN105621843A,名称为“污泥玻璃化固化处理工艺”的中国发明专利文献,公开了一种污泥玻璃化固化处理工艺。对污泥依次进行脱水处理和干化处理,以降低污泥的含水率;将干化处理后的污泥粉碎研磨至100目;将上述研磨后的污泥与硅酸盐粉末按质量比1∶0.5,在温度25~50℃、转速2400r/min的条件下充分混合,得到混合粉末;在1700℃的条件下,对该混合粉末进行高温煅烧,污泥中的有机物完全碳化分解,残留的无机物最终形成玻璃形态固体颗粒。该工艺能够将难以碳化分解的有害物质固定于玻璃形态固体颗粒中,如重金属、砷化物等。玻璃形态固体颗粒样品按GB5805.3-2007作毒性浸出实验,符合国家环保要求,可直接填埋。本发明工艺对污泥的来源、所含污染物的成分要求不高,适用于各种污泥;能够实现对污泥的无害化、减量化、稳定化处理。但是这种纯物理化的处理方法本身效果有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过与该添加剂组合,能够降低玻璃化难度和排渣难度,提高玻璃化效果的工业污泥玻璃化添加药剂。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种工业污泥玻璃化添加药剂,其特征在于,由硅藻土、B2O3和Al2O3组成;
且硅藻土与B2O3和Al2O3配比为20:(5~10):(1~3)。
所述工业污泥玻璃化添加药剂,硅藻土与B2O3和Al2O3配比为20:10:3。
所述工业污泥玻璃化添加药剂,硅藻土与B2O3和Al2O3配比为20: 5:1。
本技术方案的有益效果如下:
本发明所提供的工业污泥玻璃化添加药剂中,采用了硅藻土、B2O3和Al2O3。
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,它主要由古代硅藻的遗骸所组成,其化学成分主要是SiO2,含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等和有机质,硅藻土的pH值中性、无毒,pH值中性、无毒,悬浮性能好,吸附性能强,容重轻,吸油率115%,细度均匀、在325目---500目,混合均匀性好,有优良的延伸性,有较高的冲击强度、拉伸强度、撕裂强度、质轻软内磨性好、搞压强度好等方面优质作用,应用硅藻土能明显增强产品的刚性和强度ZMP,沉降体积达95%,并可提高产品的耐热、耐磨、保温、抗老化等化学作用的性能;用硅藻土做添加剂产品,具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点,能提供优异的表面性能,增容,增稠以及提高附着力。
B2O3即氧化硼,又称三氧化二硼,是硼最主要的氧化物。它是一种白色蜡状固体,一般以无定形的状态存在。熔融时可以溶解许多碱性的金属氧化物,生成有特征颜色的玻璃状硼酸盐和偏硼酸盐(玻璃),用于制取元素硼和精细硼化合物,也可与多种氧化物化合制成具有特征颜色的硼玻璃、光学玻璃、耐热玻璃、仪器玻璃及玻璃纤维、光线防护材料等。还可用作油漆的耐火阻烯添加剂和干燥剂。玻璃状氧化硼(g-B2O3)很可能是一种由许多三角形BO3单元通过共用氧原子部分有序连接而成的网络结构,其中以硼氧相间的六元环B3O3占优势。该六元环中,硼原子为三配位,氧原子为二配位。该玻璃体在325-450℃时软化,其密度随受热情况而有一个变化范围。加热时,玻璃体氧化硼结构中的无序度增加。超过450℃时会产生有极性的“—B=O”基。高于1000℃时,氧化硼蒸气则全部由B2O3单体组成,其结构为角形的“O=B-O-B=O”。常压下使液态的氧化硼在200~250℃范围内结晶,可以形成普通的六方晶系氧化硼(α-B2O3),其结构几乎全部由三角形的BO3单元组成;在22000atm和400℃时,六方晶系氧化硼(α-B2O3)转变为高温高压型的单斜晶体玻璃状氧化硼(g-B2O3),该转变过程类似于石英在高压下到柯石英的转化,除此之外,玻璃状氧化硼(g-B2O3)也可以由液态氧化硼在40000atm和600℃时结晶得到。可以作为硅酸盐分解时的助熔剂,半导体材料的掺杂剂,耐热玻璃器皿和油漆耐火添加剂。
Al2O3即氧化铝(aluminium oxide),是一种高硬度的化合物,熔点为2054℃,沸点为2980℃,在高温下可电离的离子晶体,常用于制造耐火材料(如玻璃、陶瓷),Al2O3具有强吸附力和催化活性,可做吸附剂和催化剂。
通过上述这些材料的加入,可以为降低工业污玻璃化难度和排渣难度,提高玻璃化效果,可有效降低污泥玻璃化温度、缩短玻璃化时间并提高玻璃体流动性。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案,需要说明的是,本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
作为本发明系统一种最基本的实施方案,公开了一种工业污泥玻璃化添加药剂,一种工业污泥玻璃化添加药剂,其特征在于,由硅藻土、B2O3和Al2O3组成;且硅藻土与B2O3和Al2O3配比为20:(5~10):(1~3)。
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,它主要由古代硅藻的遗骸所组成,其化学成分主要是SiO2,含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等和有机质,硅藻土的pH值中性、无毒,pH值中性、无毒,悬浮性能好,吸附性能强,容重轻,吸油率115%,细度均匀、在325目---500目,混合均匀性好,有优良的延伸性,有较高的冲击强度、拉伸强度、撕裂强度、质轻软内磨性好、搞压强度好等方面优质作用,应用硅藻土能明显增强产品的刚性和强度ZMP,沉降体积达95%,并可提高产品的耐热、耐磨、保温、抗老化等化学作用的性能;用硅藻土做添加剂产品,具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点,能提供优异的表面性能,增容,增稠以及提高附着力。
B2O3即氧化硼,又称三氧化二硼,是硼最主要的氧化物。它是一种白色蜡状固体,一般以无定形的状态存在。熔融时可以溶解许多碱性的金属氧化物,生成有特征颜色的玻璃状硼酸盐和偏硼酸盐(玻璃),用于制取元素硼和精细硼化合物,也可与多种氧化物化合制成具有特征颜色的硼玻璃、光学玻璃、耐热玻璃、仪器玻璃及玻璃纤维、光线防护材料等。还可用作油漆的耐火阻烯添加剂和干燥剂。玻璃状氧化硼(g-B2O3)很可能是一种由许多三角形BO3单元通过共用氧原子部分有序连接而成的网络结构,其中以硼氧相间的六元环B3O3占优势。该六元环中,硼原子为三配位,氧原子为二配位。该玻璃体在325-450℃时软化,其密度随受热情况而有一个变化范围。加热时,玻璃体氧化硼结构中的无序度增加。超过450℃时会产生有极性的“—B=O”基。高于1000℃时,氧化硼蒸气则全部由B2O3单体组成,其结构为角形的“O=B-O-B=O”。常压下使液态的氧化硼在200~250℃范围内结晶,可以形成普通的六方晶系氧化硼(α-B2O3),其结构几乎全部由三角形的BO3单元组成;在22000atm和400℃时,六方晶系氧化硼(α-B2O3)转变为高温高压型的单斜晶体玻璃状氧化硼(g-B2O3),该转变过程类似于石英在高压下到柯石英的转化,除此之外,玻璃状氧化硼(g-B2O3)也可以由液态氧化硼在40000atm和600℃时结晶得到。可以作为硅酸盐分解时的助熔剂,半导体材料的掺杂剂,耐热玻璃器皿和油漆耐火添加剂。
Al2O3即氧化铝(aluminium oxide),是一种高硬度的化合物,熔点为2054℃,沸点为2980℃,在高温下可电离的离子晶体,常用于制造耐火材料(如玻璃、陶瓷),Al2O3具有强吸附力和催化活性,可做吸附剂和催化剂。
通过上述这些材料的加入,可以为降低工业污玻璃化难度和排渣难度,提高玻璃化效果,可有效降低污泥玻璃化温度、缩短玻璃化时间并提高玻璃体流动性。
实施例2
作为本发明系统一种优选地的实施方案,公开了一种工业污泥玻璃化添加药剂,一种工业污泥玻璃化添加药剂,其特征在于,由硅藻土、B2O3和Al2O3组成;
且硅藻土与B2O3和Al2O3配比为20:10:3。
将污泥和添加剂按照100:25进行添加,混合均匀后在1250℃温度下处理30分钟,自然冷却后取出,样品玻璃态良好,将样品取出破碎,断面致密,无孔隙;做同样样品在相同温度下倒扣,在1250℃温度下处理30分钟,自然冷却后测量坩埚内残留物百分比为5%,观察为占在坩埚表面物料;取同样污泥不添加添加剂,在1250℃温度下处理30分钟,污泥未形成玻璃态,仅有少量熔融迹象。
作为对照实验组,同样取污泥不添加添加剂,在1400℃温度下处理60分钟,污泥熔融但未形成玻璃态,表面有大量气泡,将样品取出破碎,断面有气泡;做同样样品在相同温度下倒扣,在1400℃温度下处理60分钟,自然冷却后测量坩埚内残留物百分比为100%。
实施例3
作为本发明系统一种优选地的实施方案,公开了一种工业污泥玻璃化添加药剂,一种工业污泥玻璃化添加药剂,其特征在于,由硅藻土、B2O3和Al2O3组成;且硅藻土与B2O3和Al2O3配比为20: 5:1。将污泥和添加剂按照100:25进行添加,混合均匀后在1250℃温度下处理60分钟,自然冷却后取出,样品玻璃态良好,将样品取出破碎,断面致密,无孔隙;做同样样品在相同温度下倒扣,在1250℃温度下处理60分钟,自然冷却后测量坩埚内残留物百分比为8%,观察多为沾在坩埚表面物料;取同样污泥并按污泥和添加剂100:25进行添加,,在1250℃温度下处理30分钟,污泥已形成玻璃态,将样品取出破碎,断面有少量气孔。
作为对照实验组,同样取污泥不添加添加剂,在1400℃温度下处理60分钟,污泥熔融但未形成玻璃态,表面有大量气泡,将样品取出破碎,断面有气泡;做同样样品在相同温度下倒扣,在1400℃温度下处理60分钟,自然冷却后测量坩埚内残留物百分比为100%。
实验数据例如:
实验组1
实验组2
实验组3
对照组1
对照组2
对照组3
对照组4
对照组5
对照组6
Claims (3)
1.一种工业污泥玻璃化添加药剂,其特征在于,一种工业污泥玻璃化添加药剂,其特征在于,由硅藻土、B2O3和Al2O3组成;且硅藻土与B2O3和Al2O3配比为20:(5~10):(1~3)。
2.如权利要求1所述的一种工业污泥玻璃化添加药剂,其特征在于:硅藻土与B2O3和Al2O3配比为20: 10:3。
3.如权利要求1所述的一种工业污泥玻璃化添加药剂,其特征在于:所述工业污泥玻璃化添加药剂,硅藻土与B2O3和Al2O3配比为20: 5:1。
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