CN109650727B - 一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法 - Google Patents
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Abstract
本专利公开了一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法，在硫化钠渣中加入水、表面活性剂、碱、氧化剂混合均匀后，过滤得到预处理硫化钠渣。在预处理硫化钠渣中加入硅质料、稳泡剂、助溶剂混合均匀后，熔制得到硫化钠渣玻璃粉。在硫化钠渣玻璃粉加入造孔剂、发泡剂混合均匀、压制成型后，发泡得到多孔玻璃。同已有技术方案相比，本方法生产成本低，资源综合利用，产品附加值高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及工业废渣的资源化利用领域，具体涉及硫化钠渣资源利用，用于制备多孔玻璃的方法。
背景技术
煤粉高温还原硫酸钠是目前国内生产硫化钠的主要方法，它是以普通高灰分煤高温还原硫酸钠(多用90%风化硝) 先得到硫化钠“黑灰”，然后再通过溶浸、沉降、洗涤、蒸发等一系列后续处理得到硫化钠含量为60%的产品[赵秀萍，荆小兵，苏刚.超低灰纯煤还原硫酸钠一步法制备硫化钠研究[J]. 盐业与化工，2015,44（12）：36-40]。在硫化钠生产过程中，沉淀过滤得到的渣为硫化钠渣，该渣主要为含硫、钠、硅、铝、钙、铁、碳等元素的物质，具有强碱性，目前的处理方法为修建堆场，进行堆存处理。堆存处理占用耕地、还存在潜在的环境风险。
泡沫玻璃是一种内含无数开口或闭口微小气泡，气孔率达60%以上的优质保温隔热和吸音材料。它具有导热系数低、强度高、密度小、吸水率低、防火、吸声、化学稳定性好、抗冻性好、易于加工、无毒环保、寿命长、装饰性强等特点，不仅可以用作高层建筑、管道设备、地下设施的绝热保温材料，还可以广泛地应用于石油、电力、化工、冷藏、船舶、轻工、桥梁、建筑、绿化和国防等领域中，是一种具有广阔应用前景的节能材料[孙莉莉，祁元春. 泡沫玻璃的研究进展[J]. 化学工程与装备，2012，（1）：111-113]。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法，同已有技术方案相比，本方法能节约生产成本，降低能耗，提高效率。能显著提高硫化钠渣的附加值，降低生产成本，节能降耗，具有显著的经济效益和社会效益。
一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法，包括以下步骤：
（1）硫化钠渣预处理：在硫化钠渣中加入水、表面活性剂、碱、氧化剂混合均匀后，过滤得到预处理硫化钠渣；其中，表面活性剂为木质素磺酸、聚羧酸、萘磺酸中的一种，加入量为硫化钠渣质量的0.1-1.0%；氧化剂为双氧水、高锰酸钾、过氧化钙中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%；
（2）多孔玻璃制备：在预处理硫化钠渣中加入硅质料、稳泡剂、助溶剂混合均匀后，在1100-1400℃窑炉中熔融30-100分钟，然后将熔化好的玻璃水淬、球磨，得到硫化钠渣玻璃粉；在硫化钠渣玻璃粉中加入造孔剂、发泡剂混合均匀、压制成型后，在800-1000℃发泡10-30分钟得到多孔玻璃。
所述的水加入量为硫化钠渣质量的100-500%。
所述的碱为石灰、电石渣、煅烧白云石中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%。
所述的硅质料为赤泥、提铝灰、风积沙中的一种，加入量为硫化钠渣质量的50-100%。
所述的稳泡剂为磷灰石、钠硼解石中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%。
所述的助溶剂为锰渣、铅阳极泥、锌浸出渣中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%。
所述的造孔剂为水厂活化泥、湖底活化泥中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%。
所述的发泡剂为白泥、芒硝石膏、磷石膏中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
在硫化钠渣中加入表面活性剂，其吸附在颗粒表面有利于颗粒间的分开，减少水的加入量。
在硫化钠渣中加入碱，碱与渣中的硅铝酸钠反应，生成不溶于水的钙盐或镁盐[如硅酸钙（镁）]沉淀和可溶的铝酸钠，加入碱可以回收硫化钠渣中的钠和铝。
在硫化钠渣中还残留少量的硫化钠，加入碱发生分解反应生成硫化氢从溶液中溢出污染环境。在硫化钠渣中加入氧化剂，将硫化钠中的硫氧化成单质硫或硫酸根留在溶液中，避免其溢出污染环境。
硅在玻璃中为玻璃网络形成剂，加入硅有利于玻璃形成。赤泥为铝矾土提炼铝后产生的含碱废渣，提铝灰为高铝粉煤灰提铝后产生废渣，这两种渣主要含氧化硅，对其循环利用可节约资源、保护环境。风积沙为沙漠中的沙，主要成份为二氧化硅，本专利为风积沙的利用开发了一种新的途径。
稳泡剂为磷灰石、钠硼解石中的一种，可提高熔体粘度，减弱熔体的流动性，延缓气泡壁变薄的速率，降低气泡破裂或合并成连通孔的几率，从而达到稳定气泡结构的目的。
助溶剂为锰渣、铅阳极泥、锌浸出渣中的一种，使玻璃液相在较低温度出现，而物质质点更容易迁移，质点不断重排、收缩、密实化，密度也随之增大，相应的样品变得更为致密，其强度也增大。锰渣为电解锰厂排放的渣，含有锰；铅阳极泥，为电解铅过程中产生的渣，含有锑；锌浸出渣，为炼锌厂焙砂浸出产生的渣，含有锌；这些渣为工业废物，将其循环利用，避免污染环境。
水厂活化泥为：污水处理厂污泥加入微生物进行活化处理后的泥；湖底活化泥为湖底淤泥加入微生物进行活化处理后的泥。污水处理厂污泥和湖底淤泥均为固体废物，加入微生物将其活化，可使泥中的微孔均匀分布；玻璃煅烧后，在玻璃中留下均匀的微孔，提高玻璃强度。微生物为已知微生物，含有异氧菌、腐生性真菌、丝状菌、鞭毛虫、肉毛虫、纤毛虫和吸管虫、轮虫、线虫等（其比例为任意值），这些微生物通过驯化，能在污水处理厂污泥和湖底淤泥中生存。本专利中，在100Kg活化泥中，加入微生物的总数约108个。
发泡剂为白泥、芒硝石膏、磷石膏中的一种，白泥为造纸厂产生的废物，芒硝石膏为生产芒硝过程中产生的石膏，磷石膏为磷肥生产过程中产生的石膏，它们在高温时分解产生气体，在玻璃中形成气孔。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
（1）硫化钠渣预处理：在硫化钠渣中加入水、表面活性剂、碱、氧化剂混合均匀后，过滤得到预处理硫化钠渣。下表为预处理硫化钠渣配方编号为1-20的20个实施例。
表1
（2）硫化钠渣玻璃粉制备：在预处理硫化钠渣中加入硅质料、稳泡剂、助溶剂混合均匀后，在1200-1400℃窑炉中熔融30-60分钟，然后将熔化好的玻璃水淬、球磨，得到硫化钠渣玻璃粉。下表为硫化钠渣玻璃粉配方编号为1-20的20个实施例。
表2
（3）多孔玻璃制备：在硫化钠渣玻璃粉加入造孔剂、发泡剂混合均匀、压制成型后，在800-1000℃发泡10-30分钟得到多孔玻璃。下表为多孔玻璃配方、制备编号为1-20的20个实施例。
表3
实施例1-实施例20中，多孔玻璃的强度均大于10MPa，密度均小于0.9g/cm3。
本发明的实施例均可实施并能达到发明目的。本发明不限于这些实施例。
Claims (7)
1.一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）硫化钠渣预处理：在硫化钠渣中加入水、表面活性剂、碱、氧化剂混合均匀后，过滤得到预处理硫化钠渣；其中，表面活性剂为木质素磺酸、聚羧酸、萘磺酸中的一种，加入量为硫化钠渣质量的0.1-1.0%；碱为石灰、电石渣、煅烧白云石中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%；氧化剂为双氧水、高锰酸钾、过氧化钙中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%；（2）多孔玻璃制备：在预处理硫化钠渣中加入硅质料、稳泡剂、助溶剂混合均匀后，在1100-1400℃窑炉中熔融30-100分钟，然后将熔化好的玻璃水淬、球磨，得到硫化钠渣玻璃粉；在硫化钠渣玻璃粉中加入造孔剂、发泡剂混合均匀、压制成型后，在800-1000℃发泡10-30分钟得到多孔玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法，其特征在于，所述的水加入量为硫化钠渣质量的100-500%。
3.根据权利要求1所述的一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法，其特征在于，所述的硅质料为赤泥、提铝灰、风积沙中的一种，加入量为硫化钠渣质量的50-100%。
4.根据权利要求1所述的一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法，其特征在于，所述的稳泡剂为磷灰石、钠硼解石中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%。
5.根据权利要求1所述的一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法，其特征在于，所述的助溶剂为锰渣、铅阳极泥、锌浸出渣中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%。
6.根据权利要求1所述的一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法，其特征在于，所述的造孔剂为水厂活化泥、湖底活化泥中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%。
7.根据权利要求1所述的一种硫化钠渣制备多孔玻璃的方法，其特征在于，所述的发泡剂为白泥、芒硝石膏、磷石膏中的一种，加入量为硫化钠渣质量的5-10%。
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