CN110357576A - 掺混水玻璃提升黏土砖的性能及重金属固化效果的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了掺混水玻璃提升黏土砖的性能及重金属固化效果的方法，涉及固体废弃物资源化利用领域。以硅酸钠粉作为砖体空隙填充剂，通过在粘土砖制备过程加入硅酸钠粉的方法达到减少砖体内部的孔隙和提高电镀污泥的固化效果。本发明利用硅酸钠粉末在高温时变成稠状液体，形成熔融状态，熔融的温度较粘土要低，硅酸钠熔融形成的液相可以填充在砖块内部的孔洞中，降低砖块的内部重金属物质与外部接触，达到降低重金属浸出的目的。硅酸钠粉经过高温硬化之后，主要成分是二氧化硅，具有良好的抗酸性，因此用醋酸溶液进行浸出毒性实验时，产生良好的效果。本发明具有原料来源广泛、成本低、经济性能好，可资源化利用的优点。

Description

掺混水玻璃提升黏土砖的性能及重金属固化效果的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化利用领域，具体是涉及一种在掺混电镀污泥制备粘土砖过程中采用硅酸钠粉以提高重金属固化效果的方法。
背景技术
电镀污泥是电镀废水经酸碱中和、絮凝沉淀后的产物，水分、灰分含量均很高，属于偏碱性物质。它含有种类和浓度各不相同的镍、铬、锌、铅、铜等重金属离子,随意弃置将对土壤等环境产生较大危害,威胁动植物和人类健康。由于重金属不能被物理或者化学分解，所以电镀污泥的处理大多采用回收和固化/稳定化的方法。稳定化/固化处置是电镀污泥的最终处置方法，目的是使电镀污泥中的重金属呈现化学惰性，并被包容起来，以减少危险性，最终予以填埋，但是受限于技术及经济性的原因，电镀污泥的回收利用并不广泛。
资源化法是将电镀污泥作为一种制砖的原料，混于黏土和其他材料之中制作成为黏土砖。不同于传统的包覆固化法，资源化法将电镀污泥固化的同时又作为一种新型材料予以利用。在高温烧制粘土砖过程中掺混硅酸钠粉末，是因为经过高温加热时，硅酸钠粉末变成稠状液体，具有良好的粘结能力，硬化时析出硅酸凝胶，可以起到堵塞细孔的作用，从而抑制重金属的浸出；另外粘土砖在烧制过程中会形成致密的砖体结构也可以起到包覆重金属减少其浸出风险的作用。由于国家对危险废物的浸出毒性具有明确的要求，而用电镀污泥制作的砖块要对其重金属浸出效果进行检测，由于砖体内部和表面存在孔洞，这些孔洞使得重金属与浸出液接触，最终流失到环境中，因此提高砖体的浸出效果就要降低砖体的孔洞率。
硅酸钠是一种矿粘合剂，其在高温条件下软化变成稠状液体，具有良好的粘结能力，起到填充孔径的作用，从而可以有效降低砖体的空隙结构，达到降低重金属溶出的目的。
本发明意在掺混电镀污泥制备粘土砖过程中加入硅酸钠粉，利用硅酸钠在高温时呈现稠状，硬化时析出硅酸凝胶，起到堵塞毛孔这一特点，填充、堵塞砖体内部的空隙结构，从而达到大幅降低砖体内部空隙和提高重金属固化的效果。
发明内容
本发明所要解决的问题是掺混电镀污泥高温制备粘土砖电镀污泥产量少、固化效果不佳的问题，以硅酸钠粉作为砖体空隙填充剂，通过在粘土砖制备过程加入硅酸钠粉的方法达到减少砖体内部的孔隙和提高电镀污泥的固化效果。具体是一种利用硅酸钠粉提高掺混电镀污泥制备粘土砖过程重金属固化效果的方法。
一种掺混水玻璃提升黏土砖的性能及重金属固化效果的方法，按照下述步骤进行：
(1)将硅酸钠经过球磨机干磨成粉，球磨时间为5h，将得到的硅酸钠粉通过200目的筛子以获得相同粒径大小的硅酸钠粉。
(2)将采集的电镀污泥和粘土在105℃烘干24h，随后将烘干的电镀污泥和粘土经球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速400r/min，球磨时间2h，电镀污泥和粘土也要通过200目的筛子以获得相同粒径大小的原料。
(3)将烘干磨细的电镀污泥和粘土混合，电镀污泥和粘土的质量分数分别为20％和60％，(是指占“电镀污泥+粘土+硅酸钠粉”的比例为20％和60％)，将混合的生料经球磨机混合，球磨时间3h。
(4)向上述混合好的电镀污泥和粘土混合生料加入磨细的硅酸钠粉，硅酸钠粉的加入量为质量分数20％(是指占“电镀污泥+粘土+硅酸钠粉”的比例为20％)，所得的混合生料再次经球磨混合，球磨混合时间为3h。
(5)将所得混合生料经制砖机压缩，压缩压强为40MPa，圧缩前可往生料中加入少量水以提高其压缩可塑性，水的加入量为生料的5-10％(质量分数)。
(6)经制砖机制成砖坯在110℃烘干24h，所得砖坯经过5℃/min的升温上升到1050℃后，在1050℃煅烧3h，高温煅烧结束后，停止加热，自然冷却至室温。
(7)将煅烧过的砖块采用国家标准《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)方法对煅烧后的粉末浸出，浸出结束后取样检测浸出液中的重金属浓度。
本发明的提高电镀污泥固化效果的原理是：(1)硅酸钠粉高温形成稠状液体。硅酸钠粉末在高温时变成稠状液体，形成熔融状态，熔融的温度较粘土要低，硅酸钠熔融形成的液相可以填充在砖块内部的孔洞中，降低砖块的内部重金属物质与外部接触，达到降低重金属浸出的目的。(2)硅酸钠粉经过高温硬化之后，主要成分是二氧化硅，具有良好的抗酸性，因此用醋酸溶液进行浸出毒性实验时，产生良好的效果。上述两种原理即为玻璃粉提高固化效果的机理。
本发明具有原料来源广泛、成本低、经济性能好，可资源化利用的优点。
具体实施方式
下面结合实例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
将采集的电镀污泥和粘土在105℃烘干24h，随后将烘干的电镀污泥至于球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速400r/min，球磨时间0.5h。将烘干磨细的电镀污泥和粘土混合，电镀污泥、粘土的质量分数分别为10％和90％，将混合的生料经球磨机混合，球磨时间4h。将所得混合生料经制砖机压制，压缩压强为40MPa，成砖后于105℃烘干24h，烘干后的砖坯在1050℃煅烧3h，自然冷却后室温后取出。将所制备的粘土砖经《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出18h，浸出结束后溶液中的重金属Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为20、75、65、8mg/L，未能达到国家危险废物鉴别技术规范(HJ/T298-2007)的要求(HJ/T298-2007要求Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为15、100、100、5mg/L)。
实施例2
将采集的电镀污泥和粘土在105℃烘干24h，随后将烘干的电镀污泥至于球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速400r/min，球磨时间0.5h。将烘干磨细的电镀污泥、粘土、硅酸钠粉末混合，电镀污泥、粘土、硅酸钠粉末质量分数分别为10％、80％和10％，将混合的生料经球磨机混合，球磨时间4h。将所得混合生料经制砖机压制，压缩压强为40MPa，成砖后于105℃烘干24h，烘干后的砖坯在1050℃煅烧3h，自然冷却后室温后取出。将所制备的粘土砖经《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出18h，浸出结束后溶液中的重金属Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为0.29、0.87、0.08、未检测出mg/L，达到了国家危险废物鉴别技术规范(HJ/T298-2007)的要求(HJ/T298-2007要求Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为15、100、100、5mg/L)，说明硅酸钠粉的加入能明显降低粘土砖中重金属的浸出，提高重金属的固化效果。
实施例3
将采集的电镀污泥和粘土在105℃烘干24h，随后将烘干的电镀污泥至于球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速400r/min，球磨时间0.5h。将烘干磨细的电镀污泥、粘土、硅酸钠粉末混合，电镀污泥、粘土、硅酸钠粉末质量分数分别为15％、70％和15％，将混合的生料经球磨机混合，球磨时间4h。将所得混合生料经制砖机压制，压缩压强为40MPa，成砖后于105℃烘干24h，烘干后的砖坯在1050℃煅烧3h，自然冷却后室温后取出。将所制备的粘土砖经《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出18h，浸出结束后溶液中的重金属Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为0.17、0.45、0.03、未检测出mg/L，达到了国家危险废物鉴别技术规范(HJ/T298-2007)的要求(HJ/T298-2007要求Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为15、100、100、5mg/L)，说明玻璃粉的加入能明显降低粘土砖中重金属的浸出，提高重金属的固化效果。
实施例4
将采集的电镀污泥和粘土在105℃烘干24h，随后将烘干的电镀污泥至于球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速400r/min，球磨时间0.5h。将烘干磨细的电镀污泥、粘土、硅酸钠粉末混合，电镀污泥、粘土、硅酸钠粉末质量分数分别为20％、60％、20％，将混合的生料经球磨机混合，球磨时间4h。将所得混合生料经制砖机压制，压缩压强为40MPa，成砖后于105℃烘干24h，烘干后的砖坯在1050℃煅烧3h，自然冷却后室温后取出。将所制备的粘土砖经《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出18h，浸出结束后溶液中的重金属Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为0.1、0.23、未检测出、未检测出mg/L，达到了国家危险废物鉴别技术规范(HJ/T298-2007)的要求(HJ/T298-2007要求Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为15、100、100、5mg/L)，说明玻璃粉的加入能明显降低粘土砖中重金属的浸出，提高重金属的固化效果。

Claims (1)

1.一种掺混水玻璃提升黏土砖的性能及重金属固化效果的方法，其特征在于按照下述步骤进行：
(1)将硅酸钠经过球磨机干磨成粉，球磨时间为5h，将得到的硅酸钠粉通过200目的筛子以获得相同粒径大小的硅酸钠粉；
(2)将采集的电镀污泥和粘土在105℃烘干24h，随后将烘干的电镀污泥和粘土经球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速400r/min，球磨时间2h，电镀污泥和粘土也要通过200目的筛子以获得相同粒径大小的原料；
(3)将烘干磨细的电镀污泥和粘土混合，电镀污泥和粘土的质量分数分别为20％和60％，将混合的生料经球磨机混合，球磨时间3h；
(4)向上述混合好的电镀污泥和粘土混合生料加入磨细的硅酸钠粉，硅酸钠粉的加入量为质量分数20％，所得的混合生料再次经球磨混合，球磨混合时间为3h；
(5)将所得混合生料经制砖机压缩，压缩压强为40-60MPa，圧缩前可往生料中加入少量水以提高其压缩可塑性，水的加入量为生料的5-10％(质量分数)；
(6)经制砖机制成砖坯在110℃烘干24h，所得砖坯经过5℃/min的升温上升到1050℃后，在1050℃煅烧3h，高温煅烧结束后，停止加热，自然冷却至室温。
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