CN115403268A - 一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，包括以下步骤：步骤一、将铬渣、硅酸盐、颜料和粘结剂以一定比例混合均匀；步骤二、将步骤一中混合均匀的物料进行造粒；步骤三、将步骤二中造粒后的物料进行筛分；步骤四、将步骤三中筛分后的物料进行高温烧结；步骤五、待步骤四中得到的样品随炉冷却至室温，用破碎机进行破碎。本发明利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，消除了铬渣传统堆放带来的环境污染，所制备的彩色陶瓷颗粒莫氏硬度大于6，防滑耐磨性能良好。
Description
技术领域
本发明属于环境保护、固废资源化利用及无害化处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法。
背景技术
我国是铬盐生产和使用大国，铬渣产生量和堆存量居世界首位，排放总量达千万吨/年。铬渣大多以堆存方式处理，其中含有大量高毒性易迁移的Cr(VI)，所含的六价铬被溶出渗入地下水或进入河流、湖泊中，污染环境。严重污染带内水中六价铬含量可高达每升数十毫克，超过饮用水标准若干倍。六价铬、铬化合物以及铬化合物气溶胶等，能以多种形式危害人畜健康具有致癌、致突变性，严重危害环境，威胁人类健康。
目前铬渣的利用方式有(1)制水泥，铬渣中存在硅酸二钙和铁铝酸钙，可用作水泥的凝胶成分，用铬渣、石灰石、粘土等原料按普通硅酸盐水泥配料，可以烧制水泥熟料，用来制造水泥。但在水泥焙烧过程中，铬会从气相逸出，有二次污染，存在环境污染隐患，且水泥中铬渣添加量较小，不利于大批铬渣的处理。(2)制备耐火材料，将铬渣干燥、粉碎，按铬渣粉40％和粘土60％的比例混合配料，制成砖坯，入窑烧制。在高温和强还原性环境中，六价铬还原为不溶于水的三氧化二铬，消除剧毒，砖材可达到建筑要求。该方法煅烧温度大于1600℃，成本较高，且属于国家限制类产业。
针对目前铬渣处理过程中存在的问题，将铬渣、硅酸盐、颜料和粘合剂反应制备彩色陶瓷颗粒材料。彩色陶瓷颗粒是一种新型路面材料，具有防滑耐磨、环保耐腐、吸水率低等特点，广泛应用于广场、公园、体育场馆和沥青或水泥路面的铺设，有广泛的应用前景。
因此，为了实现铬渣的无害化综合利用，拓展铬渣在陶瓷制备方向的运用，需要一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，包括以下步骤：
步骤一、将铬渣、硅酸盐、颜料和粘结剂以一定比例混合均匀；
步骤二、将步骤一中混合均匀的物料进行造粒；
步骤三、将步骤二中造粒后的物料进行筛分；
步骤四、将步骤三中筛分后的物料进行高温烧结；
步骤五、待步骤四中得到的样品随炉冷却至室温，用破碎机进行破碎。
优选的是，其中，所述步骤一中，所述硅酸盐为废弃玻璃粉末、高岭土、石英中的至少一种。
优选的是，其中，所述步骤一中，所述颜料为氧化铬绿、氧化铁红、二氧化钛、钴蓝、铬渣中的一种。
优选的是，其中，所述步骤一中使用的粘结剂为水、聚乙二醇2000中的至少一种；其中，当粘结剂为水和聚乙二醇2000时，水和聚乙二醇2000以任意体积比混合。
优选的是，其中，所述步骤一中使用的粘结剂包括：按重量份，1～8份聚乙二醇600、5～20份聚乙二醇2000、10～30份聚乙烯醇、40～80份二甲基亚砜、3～6份甲基纤维素和4～9份SiC粉末；其中粘结剂的制备方法包括：
步骤S11、将聚乙二醇2000加入至二甲基亚砜中，缓慢搅拌，逐滴加入聚乙二醇600，将聚乙二醇2000和聚乙二醇200在二甲基亚砜中搅拌混合均匀，得到溶液A；
步骤S12、将SiC粉末、二甲基纤维分散于步骤S11制备得到的溶液A中，超声分散20～60min，超声频率为45～60kHz，得到分散液；
步骤S13、向步骤S12制备得到的分散液中加入聚乙烯醇，以200～400r/min的转速搅拌，搅拌时间为12～30min，得到粘结剂。
优选的是，其中，所述步骤一中，各物料质量比例为铬渣5～30％，硅酸盐60～90％，粘结剂1～10％，颜料1～5％。
优选的是，其中，所述步骤二中，造粒的方法为湿法造粒或辊压造粒。
优选的是，其中，所述步骤三中，筛分的规格包括1.0～2.0mm,2.0～3.0mm和3.0～5.0mm。
优选的是，其中，所述步骤四中的烧结温度为800～1100℃。
优选的是，其中，所述步骤四中的烧结时间为30～120min。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，消除了铬渣传统堆放带来的环境污染，所制备的彩色陶瓷颗粒莫氏硬度大于6，防滑耐磨性能良好。
本发明在使用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的过程中，用聚乙二醇600、聚乙二醇2000、聚乙烯醇、二甲基亚砜、甲基纤维素和SiC作为粘结剂的原料，并且在粘结剂的制备过程中，对SiC粉末进而甲基纤维素进行了分散处理，确保了粘结剂对铬渣、硅酸盐的粘结性能；同时，SiC的掺入进一步提高了彩色陶瓷颗粒的莫氏硬度和防滑耐磨性能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
本实施例提供了一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，包括以下步骤：
称取150g铬渣、750g废弃玻璃粉末、50g高岭土、50g氧化铁红和100g水进行湿混料；将混合均匀的物料用辊压制粒机进行造粒；用振动筛筛分制粒后成品颗粒，筛分规格为1mm、2mm和3mm；筛分后的颗粒在高温炉中850℃保温120min，随炉冷却至室温，破碎，得到红色陶瓷颗粒材料。本实施例的样品呈现较好的玻璃态，防滑耐磨效果好，经检测，莫氏硬度达到六级。
实施例2
本实施例提供了一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，包括以下步骤：
称取300g铬渣、600g废弃玻璃粉末、100g高岭土和100g水进行湿混料；将混合均匀的物料用辊压制粒机进行造粒；用振动筛筛分制粒后成品颗粒，筛分规格为1mm、2mm、3mm；筛分后的颗粒在高温炉中1100℃保温60min，随炉冷却至室温，破碎，得到黑色陶瓷颗粒材料。本实施例的样品具有与实施例1相同的效果。
实施例3
本实施例提供了一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，包括以下步骤：
称取150g铬渣、750g废弃玻璃粉末、50g高岭土、50g氧化铬绿和100g水进行湿混料；将混合均匀的物料用辊压制粒机进行造粒；用振动筛筛分制粒后成品颗粒，筛分规格为1mm、2mm、3mm；筛分后的颗粒在高温炉中950℃保温30min，随炉冷却至室温，破碎，得到绿色颗粒陶瓷材料。本实施例的样品具有与实施例1相同的效果。
实施例4
本实施例提供了一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，包括以下步骤：
称取100g铬渣、800g废弃玻璃粉末、50g高岭土、50g氧化铬绿和100水进行湿混料；将混合均匀的物料用辊压制粒机进行造粒；用振动筛筛分制粒后成品颗粒，筛分规格为1mm、2mm、3mm；筛分后的颗粒在高温炉中900℃保温60min，随炉冷却至室温，破碎，得到绿色陶瓷颗粒材料。本实施例的样品具有与实施例1相同的效果。
实施例5
本实施例提供了一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，包括以下步骤：
称取200g铬渣、700g废弃玻璃粉末、50g高岭土、50g氧化铬绿和100g粘结剂进行湿混料；将混合均匀的物料用辊压制粒机进行造粒；用振动筛筛分制粒后成品颗粒，筛分规格为1mm、2mm和3mm；筛分后的颗粒在高温炉中850℃保温120min，随炉冷却至室温，破碎,得到绿色陶瓷颗粒材料。其中，使用的粘结剂包括：按重量份，800g聚乙二醇600、2000g聚乙二醇2000、3000g聚乙烯醇、8000g二甲基亚砜、600g甲基纤维素和900g SiC粉末；其中粘结剂的制备方法包括：
步骤S11、将聚乙二醇2000加入至二甲基亚砜中，缓慢搅拌，逐滴加入聚乙二醇600，将聚乙二醇2000和聚乙二醇200在二甲基亚砜中搅拌混合均匀，得到溶液A；
步骤S12、将SiC粉末、二甲基纤维分散于步骤S11制备得到的溶液A中，超声分散60min，超声频率为60kHz，得到分散液；
步骤S13、向步骤S12制备得到的分散液中加入聚乙烯醇，以400r/min的转速搅拌，搅拌时间为30min，得到粘结剂。
本实施例的样品呈现较好的玻璃态，防滑耐磨效果好，经检测，莫氏硬度达到七级，明显优于实施例1-4制备得到的各色陶瓷颗粒材料。
实施例6
本实施例提供了一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，包括以下步骤：
称取200g铬渣、700g废弃玻璃粉末、50g高岭土、50g氧化铬绿和100g粘结剂进行湿混料；将混合均匀的物料用辊压制粒机进行造粒；用振动筛筛分制粒后成品颗粒，筛分规格为1mm、2mm和3mm；筛分后的颗粒在高温炉中850℃保温120min，随炉冷却至室温，破碎,得到绿色陶瓷颗粒材料。其中，使用的粘结剂包括：按重量份，100g聚乙二醇600、500g聚乙二醇2000、1000g聚乙烯醇、4000g二甲基亚砜、300g甲基纤维素和400g SiC粉末,粘结剂的制备方法包括：
步骤S11、将聚乙二醇2000加入至二甲基亚砜中，缓慢搅拌，逐滴加入聚乙二醇600，将聚乙二醇2000和聚乙二醇200在二甲基亚砜中搅拌混合均匀，得到溶液A；
步骤S12、将SiC粉末、二甲基纤维分散于步骤S11制备得到的溶液A中，超声分散20min，超声频率为45kHz，得到分散液；
步骤S13、向步骤S12制备得到的分散液中加入聚乙烯醇，以200r/min的转速搅拌，搅拌时间为12min，得到粘结剂。
本实施例的样品呈现较好的玻璃态，防滑耐磨效果好，经检测，莫氏硬度达到七级，明显优于实施例1-4制备得到的彩色陶瓷颗粒材料。
实施例7
本实施例提供了一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，包括以下步骤：
称取200g铬渣、700g废弃玻璃粉末、50g高岭土、50g氧化铬绿和100g粘结剂进行湿混料；将混合均匀的物料用辊压制粒机进行造粒；用振动筛筛分制粒后成品颗粒，筛分规格为1mm、2mm和3mm；筛分后的颗粒在高温炉中850℃保温120min，随炉冷却至室温，破碎，得到绿色陶瓷颗粒材料。其中，使用的粘结剂包括：按重量份，500g聚乙二醇600、1000g聚乙二醇2000、2500g聚乙烯醇、5000g二甲基亚砜、450g甲基纤维素和690g SiC粉末；其中粘结剂的制备方法包括：
步骤S11、将聚乙二醇2000加入至二甲基亚砜中，缓慢搅拌，逐滴加入聚乙二醇600，将聚乙二醇2000和聚乙二醇200在二甲基亚砜中搅拌混合均匀，得到溶液A；
步骤S12、将SiC粉末、二甲基纤维分散于步骤S11制备得到的溶液A中，超声分散55min，超声频率为50kHz，得到分散液；
步骤S13、向步骤S12制备得到的分散液中加入聚乙烯醇，以400r/min的转速搅拌，搅拌时间为30min，得到粘结剂。
本实施例的样品呈现较好的玻璃态，防滑耐磨效果好，经检测，莫氏硬度达到七级，明显优于实施例1-4制备得到的彩色陶瓷颗粒材料。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的示例。
Claims (10)
1.一种利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将铬渣、硅酸盐、颜料和粘结剂以一定比例混合均匀；
步骤二、将步骤一中混合均匀的物料进行造粒；
步骤三、将步骤二中造粒后的物料进行筛分；
步骤四、将步骤三中筛分后的物料进行高温烧结；
步骤五、待步骤四中得到的样品随炉冷却至室温，用破碎机进行破碎。
2.如权利要求1所述的利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，其特征在于，所述步骤一中，所述硅酸盐为废弃玻璃粉末、高岭土、石英中的至少一种。
3.如权利要求1所述的利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，其特征在于，所述步骤一中，所述颜料为氧化铬绿、氧化铁红、二氧化钛、钴蓝、铬渣中的一种。
4.如权利要求1所述的利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，其特征在于，所述步骤一中使用的粘结剂为水、聚乙二醇2000中的至少一种；其中，当粘结剂为水和聚乙二醇2000时，水和聚乙二醇2000以任意体积比混合。
5.如权利要求1所述的利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，其特征在于，所述步骤一中使用的粘结剂包括：按重量份，1～8份聚乙二醇600、5～20份聚乙二醇2000、10～30份聚乙烯醇、40～80份二甲基亚砜、3～6份甲基纤维素和4～9份SiC粉末；其中粘结剂的制备方法包括：
步骤S11、将聚乙二醇2000加入至二甲基亚砜中，缓慢搅拌，逐滴加入聚乙二醇600，将聚乙二醇2000和聚乙二醇200在二甲基亚砜中搅拌混合均匀，得到溶液A；
步骤S12、将SiC粉末、二甲基纤维分散于步骤S11制备得到的溶液A中，超声分散20～60min，超声频率为45～60kHz，得到分散液；
步骤S13、向步骤S12制备得到的分散液中加入聚乙烯醇，以200～400r/min的转速搅拌，搅拌时间为12～30min，得到粘结剂。
6.如权利要求1所述的利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，其特征在于，所述步骤一中，各物料质量比例为铬渣5～30％，硅酸盐60～90％，粘结剂1～10％，颜料1～5％。
7.如权利要求1中所述的利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，其特征在于，所述步骤二中，造粒的方法为湿法造粒或辊压造粒。
8.如权利要求1所述的利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，其特征在于，所述步骤三中，筛分的规格包括1.0～2.0mm,2.0～3.0mm和3.0～5.0mm。
9.如权利要求1所述的利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，其特征在于，所述步骤四中的烧结温度为800～1100℃。
10.如权利要求1所述的利用铬渣合成彩色陶瓷颗粒材料的方法，其特征在于，所述步骤四中的烧结时间为30～120min。
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