CN111171417B - 一种固体废物生态循环处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固体废物生态循环处理工艺，包括如下步骤：S1将水与复配偶联剂进混合，超声分散，得到复配偶联剂溶液；S2将固体废物与硅藻土混合，在密闭环境下磁力搅拌，得到固体废物‑硅藻土混合物；S3将S2得到的固体废物‑硅藻土混合物与S1得到的复配偶联剂溶液进行混合，磁力搅拌2h～4h，得到填料；S4将S3得到的填料作为原料制备复合丁苯橡胶。本发明实现了固体废物的资源化利用，降低企业的生产成本、避免了固体废物对环境的二次污染，符合当前节能环保、循环绿色经济的产业发展要求。

Description

一种固体废物生态循环处理工艺
技术领域
本发明涉及固废资源循环利用领域，具体涉及一种固体废物生态循环处理工艺。
背景技术
工业固废，是工业固体废弃物的简称，是指在工业生产活动中产生的固体废弃物，如矿山企业产生的尾矿等，包含一般工业固体废弃物和危险废物。危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的固体废物。
工业固废源于工业生产和经营过程中，且每个行业产生的工业固废组成成分较为单一，但种类繁多，其污染特征有如下几点：(1)工业固废污染具有不易转移和转化的特征。工业固废性质相对稳定，不易挥发，但在外界环境因素的影响下，容易造成二次污染。(2)工业固废污染具有间接性特征。一般来说，工业固废不会对环境构成直接的威威胁，而是在各种物理化学作用之后对环境造成污染和破坏作用。(3)工业固废具有隐秘性和潜伏性特征。由于工业固废的污染具有间接性，故人们较难较早的发觉其对环境的危害。
目前，工业固废产生量总体上会随着经济的增长继续增加。数量巨大的工业固废如得不到妥善的处理，不仅会造成巨大的经济损失和能源资源的浪费，而且必然会对环境与人类健康造成深远的影响。
通常，工矿业固体废物是最难处置，最晚重视，最具综合性的环境问题，如不妥善处理会给我们身边的环境带来巨大污染，对人体健康造成巨大威胁。其危险主要体现在：(1)污染大气。某些固废(如飞灰微粒)很轻，粉尘随风飘扬，增加了大气中细颗粒物(如PM10,PM2.5)的浓度，加重了大气尘污染；在堆放贮存的过程中，有机物在温度、水分等外界环境条件的作用下会腐败、分解并释放出有害气体和腥臭气体，直接对人体构成威胁。如在煤石的堆放过程中容易产生自燃现象，并且伴随着大量SO2产生，从而对大气造成污染。(2)污染水体。一些企业对工业固体废物的不妥善处置，将其随意丢弃与倾倒，一方面会造成江河湖海的淤积，污染农田用水，堵塞河道、危害水利工程。另一方面在物理化学和微生物的综合作用下产生的有机污染物会将重金属等有毒物质溶解进入水体，直接威胁着人类的生命健康。如我国锦州铁合金厂由于常年堆存铬渣，造成周围水体的铬污染，使得人们赖以生存的井水遭到污染而不能饮用。(3)占用土地、污染土壤。工业固废具有难分解和不易转化的特性，对其不加利用就需要占地堆放，堆积量越多，占地越多。据推算，每堆积一万吨渣，约需占地一亩，而受污染的土壤面积往往比堆存面积大1-2倍。而且工业固废通过风化、搬运作用，逐步扩散，更为严重的是可能产生有毒有害物质，杀死土壤中的有益微生物，破坏土壤结构；使重金属在土壤中富集，可能被植物吸收进入食物链引起疾病。含有大量有毒物质的冶炼废渣，长期堆放，必然会严重污染土地。
安徽工业大学的授权专利CN 108467515 B提供了一种固体废物(钢渣)的处理方法，该方法能够实现固体废物的循环利用，但由该方法制备得到的填料虽然阻燃性能得到提高，但其力学性能(如拉伸强度、邵氏A硬度等)还不能达到高标准的需求，优待进一步提高。
发明内容
为了解决现有技术中固体废物循环处理效果不佳的技术问题，本发明提出了如下技术方案：
一种固体废物生态循环处理工艺，包括如下步骤：
S1将水与复配偶联剂进混合，超声分散15min～25min，得到复配偶联剂溶液；
S2将固体废物与硅藻土混合，在密闭环境下磁力搅拌8h～10h，得到固体废物-硅藻土混合物；
S3将S2得到的固体废物-硅藻土混合物与S1得到的复配偶联剂溶液进行混合，磁力搅拌2h～4h，得到填料；
S4将S3得到的填料作为原料制备复合丁苯橡胶；
其中，所述固体废物为钢渣。
其中，步骤S4具体为：以重量份计算，将100份丁苯橡胶放入开炼机薄通，在密炼温度为70℃下混炼，然后加入2.5份氧化锌混合样混炼、然后加入25份炭黑与25份S3得到的填料混合样混炼、加入1.0份促进剂和1.5份硫磺混炼后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通，打三角包后停放，称取密炼胶，采用硫化机进行硫化，硫化后放置，获得复合丁苯橡胶。
优选地，S2中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为常温。
优选地，S3中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为60～70℃。
优选地，S1中水为去离子水。
优选地，钢渣为转炉热泼渣、转炉滚筒渣、电炉热泼渣中一种或几种。
优选地，钢渣的粒径为10μm～80μm。
优选地，硅藻土的粒径为10～30μm。
优选地，填料中各组分按照如下重量份组成：水2～6份，复配偶联剂1～3份，钢渣40～60份，硅藻土40～60份。
优选地，复配偶联剂由化合物(1)和化合物(2)按照重量比为1:1构成；
Figure GDA0003265465000000031
本发明的技术方案具有如下由益效果：
本发明实现了固体废物的生态循环处理，降低企业的生产成本、避免了固体废物对环境的二次污染，符合当前节能环保、循环绿色经济的产业发展要求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和对比例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种固体废物生态循环处理工艺，包括如下步骤：
S1将水与复配偶联剂进混合，超声分散15min，得到复配偶联剂溶液；
S2将固体废物与硅藻土混合，在密闭环境下磁力搅拌8h，得到固体废物-硅藻土混合物；
S3将S2得到的固体废物-硅藻土混合物与S1得到的复配偶联剂溶液进行混合，磁力搅拌2h，得到填料；
其中，固体废物为钢渣，S2中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为常温，S3中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为60℃，S1中水为去离子水，钢渣为转炉热泼渣，钢渣的粒径为10μm～80μm，硅藻土的粒径为10～30μm。
其中，填料中各组分按照如下重量份组成：水2份，复配偶联剂1份，钢渣40份，硅藻土40份。
其中，复配偶联剂由化合物(1)和化合物(2)按照重量比为1:1构成；
Figure GDA0003265465000000032
Figure GDA0003265465000000041
S4将S3得到的填料作为原料制备复合丁苯橡胶，具体为：
以重量份计算，将100份丁苯橡胶放入开炼机薄通，在密炼温度为70℃下混炼3min，加入2.5份氧化锌混合样混炼1min、加入25份炭黑与25份由S3制备得到的填料混合样混炼1min、加入1.0份促进剂和1.5份硫磺混炼1min后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通，打三角包5次后停放12h后，称取60g的密炼胶，采用硫化机进行硫化，硫化温度为145℃，硫化后放置，获得复合丁苯橡胶。
实施例2
一种固体废物生态循环处理工艺，包括如下步骤：
S1将水与复配偶联剂进混合，超声分散20min，得到复配偶联剂溶液；
S2将固体废物与硅藻土混合，在密闭环境下磁力搅拌9h，得到固体废物-硅藻土混合物；
S3将S2得到的固体废物-硅藻土混合物与S1得到的复配偶联剂溶液进行混合，磁力搅拌3h，得到填料；
其中，固体废物为钢渣，S2中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为常温，S3中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为65℃，S1中水为去离子水，钢渣为转炉滚筒渣，钢渣的粒径为10μm～80μm，硅藻土的粒径为10～30μm。
其中，填料中各组分按照如下重量份组成：水4份，复配偶联剂2份，钢渣50份，硅藻土50份。
其中，复配偶联剂由化合物(1)和化合物(2)按照重量比为1:1构成；
Figure GDA0003265465000000042
S4将S3得到的填料作为原料制备复合丁苯橡胶，具体为：
以重量份计算，将100份丁苯橡胶放入开炼机薄通，在密炼温度为70℃下混炼3min，加入2.5份氧化锌混合样混炼1min、加入25份炭黑与25份由S3制备得到的填料混合样混炼1min、加入1.0份促进剂和1.5份硫磺混炼1min后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通，打三角包5次后停放12h后，称取60g的密炼胶，采用硫化机进行硫化，硫化温度为145℃，硫化后放置，获得复合丁苯橡胶。
实施例3
一种固体废物生态循环处理工艺，包括如下步骤：
S1将水与复配偶联剂进混合，超声分散25min，得到复配偶联剂溶液；
S2将固体废物与硅藻土混合，在密闭环境下磁力搅拌10h，得到固体废物-硅藻土混合物；
S3将S2得到的固体废物-硅藻土混合物与S1得到的复配偶联剂溶液进行混合，磁力搅拌4h，得到填料；
其中，固体废物为钢渣，S2中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为常温，S3中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为70℃，S1中水为去离子水，钢渣为电炉热泼渣，钢渣的粒径为10μm～80μm，硅藻土的粒径为10～30μm。
其中，填料中各组分按照如下重量份组成：水6份，复配偶联剂3份，钢渣60份，硅藻土60份。
其中，复配偶联剂由化合物(1)和化合物(2)按照重量比为1:1构成；
Figure GDA0003265465000000051
S4将S3得到的填料作为原料制备复合丁苯橡胶，具体为：
以重量份计算，将100份丁苯橡胶放入开炼机薄通，在密炼温度为70℃下混炼3min，加入2.5份氧化锌混合样混炼1min、加入25份炭黑与25份由S3制备得到的填料混合样混炼1min、加入1.0份促进剂和1.5份硫磺混炼1min后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通，打三角包5次后停放12h后，称取60g的密炼胶，采用硫化机进行硫化，硫化温度为145℃，硫化后放置，获得复合丁苯橡胶。
对比例1
一种固体废物生态循环处理工艺，包括如下步骤：
S1将水与复配偶联剂进混合，超声分散20min，得到复配偶联剂溶液；
S2将固体废物与硅藻土混合，在密闭环境下磁力搅拌9h，得到固体废物-硅藻土混合物；
S3将S2得到的固体废物-硅藻土混合物与S1得到的复配偶联剂溶液进行混合，磁力搅拌3h，得到填料；
其中，固体废物为钢渣，S2中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为常温，S3中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为65℃，S1中水为去离子水，钢渣为转炉滚筒渣，钢渣的粒径为10μm～80μm，硅藻土的粒径为10～30μm。
其中，填料中各组分按照如下重量份组成：水4份，复配偶联剂2份，钢渣50份，硅藻土50份。
其中，复配偶联剂由KR 38s偶联剂和化合物(2)按照重量比为1:1构成；
Figure GDA0003265465000000061
S4将S3得到的填料作为原料制备复合丁苯橡胶，具体为：
以重量份计算，将100份丁苯橡胶放入开炼机薄通，在密炼温度为70℃下混炼3min，加入2.5份氧化锌混合样混炼1min、加入25份炭黑与25份由S3制备得到的填料混合样混炼1min、加入1.0份促进剂和1.5份硫磺混炼1min后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通，打三角包5次后停放12h后，称取60g的密炼胶，采用硫化机进行硫化，硫化温度为145℃，硫化后放置，获得复合丁苯橡胶。
对比例2
一种固体废物生态循环处理工艺，包括如下步骤：
S1将水与复配偶联剂进混合，超声分散20min，得到复配偶联剂溶液；
S2将固体废物与硅藻土混合，在密闭环境下磁力搅拌9h，得到固体废物-硅藻土混合物；
S3将S2得到的固体废物-硅藻土混合物与S1得到的复配偶联剂溶液进行混合，磁力搅拌3h，得到填料；
其中，固体废物为钢渣，S2中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为常温，S3中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为65℃，S1中水为去离子水，钢渣为转炉滚筒渣，钢渣的粒径为10μm～80μm，硅藻土的粒径为10～30μm。
其中，填料中各组分按照如下重量份组成：水4份，复配偶联剂2份，钢渣50份，硅藻土50份。
其中，复配偶联剂由化合物(1)和LICA38J偶联剂按照重量比为1:1构成；
Figure GDA0003265465000000071
S4将S3得到的填料作为原料制备复合丁苯橡胶，具体为：
以重量份计算，将100份丁苯橡胶放入开炼机薄通，在密炼温度为70℃下混炼3min，加入2.5份氧化锌混合样混炼1min、加入25份炭黑与25份由S3制备得到的填料混合样混炼1min、加入1.0份促进剂和1.5份硫磺混炼1min后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通，打三角包5次后停放12h后，称取60g的密炼胶，采用硫化机进行硫化，硫化温度为145℃，硫化后放置，获得复合丁苯橡胶。
对比例3
一种固体废物生态循环处理工艺，包括如下步骤：
S1将水与偶联剂进混合，超声分散20min，得到偶联剂溶液；
S2将固体废物与硅藻土混合，在密闭环境下磁力搅拌9h，得到固体废物-硅藻土混合物；
S3将S2得到的固体废物-硅藻土混合物与S1得到的偶联剂溶液进行混合，磁力搅拌3h，得到填料；
其中，固体废物为钢渣，S2中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为常温，S3中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为65℃，S1中水为去离子水，钢渣为转炉滚筒渣，钢渣的粒径为10μm～80μm，硅藻土的粒径为10～30μm。
其中，填料中各组分按照如下重量份组成：水4份，偶联剂2份，钢渣50份，硅藻土50份。
其中，偶联剂为KH550硅烷偶联剂。
S4将S3得到的填料作为原料制备复合丁苯橡胶，具体为：
以重量份计算，将100份丁苯橡胶放入开炼机薄通，在密炼温度为70℃下混炼3min，加入2.5份氧化锌混合样混炼1min、加入25份炭黑与25份由S3制备得到的填料混合样混炼1min、加入1.0份促进剂和1.5份硫磺混炼1min后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通，打三角包5次后停放12h后，称取60g的密炼胶，采用硫化机进行硫化，硫化温度为145℃，硫化后放置，获得复合丁苯橡胶。
效果表征：利用GB/T528-2009测试复合丁苯橡胶的拉伸性能、利用邵氏硬度计法测试复合丁苯橡胶的硬度，结果如下：
编号 偶联剂的构成 拉伸强度 邵氏A硬度
实施例2 偶联剂(1)+偶联剂(2) 39.37MPa 84.85
对比例1 偶联剂KR38s+偶联剂(2) 33.61MPa 79.94
对比例2 偶联剂(1)+偶联剂LICA38J 33.49MPa 79.28
对比例3 KH550硅烷偶联剂 30.53MPa 77.02
上述结果表明：(1)相比于现有技术CN 108467515 B，本发明选用的复配偶联剂的表面改性效果更佳，能够最大限度克服无机界面与有机界面的相容性较差的问题，能在无机界面与有机界面之间形成一个界面层，界面层能传递应力，同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善界面状态，进而提高橡胶材料的拉伸强度和硬度；(2)本发明在不计其数的钛酸偶联剂中发现了最佳的组合，即偶联剂(1)+偶联剂(2)，两者的复配效果明显，表面改性效果最佳，无机界面与有机界面的相容性最好，且从对比例1和对比例2的结果来看，并非任意的两种钛酸偶联剂均能产生本发明的复配效果，也并非任意的两种钛酸偶联剂均能达到本发明的技术效果。

Claims (4)

1.一种固体废物生态循环处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1将水与复配偶联剂进混合，超声分散15min～25min，得到复配偶联剂溶液；
S2将固体废物与硅藻土混合，在密闭环境下磁力搅拌8h～10h，得到固体废物-硅藻土混合物；
S3将S2得到的固体废物-硅藻土混合物与S1得到的复配偶联剂溶液进行混合，磁力搅拌2h～4h，得到填料；
S4将S3得到的填料作为原料制备复合丁苯橡胶；
其中，所述固体废物为钢渣；
所述填料中各组分按照如下重量份组成：水2～6份，复配偶联剂1～3份，钢渣40～60份，硅藻土40～60份；
其中，所述复配偶联剂由化合物(1)和化合物(2)按照重量比为1:1构成；
Figure FDA0003265464990000011
Figure FDA0003265464990000012
2.根据权利要求1所述的固体废物生态循环处理工艺，其特征在于，步骤S4具体为：以重量份计算，将100份丁苯橡胶放入开炼机薄通，在密炼温度为70℃下混炼，然后加入2.5份氧化锌混合样混炼、然后加入25份炭黑与25份S3得到的填料混合样混炼、加入1.0份促进剂和1.5份硫磺混炼后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通，打三角包后停放，称取密炼胶，采用硫化机进行硫化，硫化后放置，获得复合丁苯橡胶。
3.根据权利要求1所述的固体废物生态循环处理工艺，其特征在于，S2中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为常温；S3中磁力搅拌设备为恒温磁力搅拌器，磁力搅拌温度为60～70℃；S1中水为去离子水。
4.根据权利要求1所述的固体废物生态循环处理工艺，其特征在于，所述钢渣为转炉热泼渣、转炉滚筒渣、电炉热泼渣中一种或几种；所述钢渣的粒径为10μm～80μm；所述硅藻土的粒径为10～30μm。
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