CN117815837B - 一种人造石英石废气处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于人造石英石废气处理工艺技术领域，具体涉及一种人造石英石废气处理工艺。现有技术中对人造石英石废气处理仅局限于固定废气中的主要污染成分，而不能解决废气处理产生的次生污染问题。本发明利用沸石固定床吸附，再配合废泥、高锰酸钾制备再生石英石，实现废气中活性组分的再生利用以及同步废泥处理，提高废气处理质量的同时闭环高效处理人造石英石废气，低成本，无副产。克服了人造石英石废弃粉末回用导致的再生石英石性能降低问题，制得的再生石英石性能优良、稳定，废气处理过程无需焚烧或新增设备，降低成本。
Description
技术领域
本发明属于人造石英石废气处理技术领域，具体涉及一种人造石英石废气处理工艺。
背景技术
人造石英石也叫人造石，是通过混合粘结剂与骨料，然后经过压制固化，形成的一种坚硬、耐腐蚀、耐磨损且表面光泽的工程材料，其相较于天然石，具备抗渗透、无毒、无辐射等优势。
生产人造石英石一般需要经过：投料搅拌、布料、固化成型、打磨抛光等工序，各阶段均会产生大量粉尘废气，抛光过程中将产生大量的废泥。废气中一般含有大量的有机组分、石英石粉末、树脂固化粉末等，含量复杂，处理困难，一般依次过滤颗粒粉尘、吸附VOCs后排放。现有技术中对于苯乙烯废气的处理方法主要有液体吸收、活性炭吸附、焚烧等方法，但液体吸收的方法会产生大量废液，活性炭吸附仍会产生大量的固废，焚烧用于直接处理含苯废气，需要大量的热能供应燃料，同时伴随较高的安全隐患。
专利CN202211223257.4人造石产线废气净化系统仅仅能够解决人造石英石废气中的废物固化的问题，依然会产生吸附剂废弃物；专利CN201710530323.5一种人造石生产线的废气处理系统提供一种生物降解的处理方法，但是依然需要经过液体吸收、生物分解等工序，工艺复杂，设备要求高，处理成本高，并不适合大宗人造石英石废气的持续处置；其他现有专利中多聚焦于人造石英石固废处理，并不能解决废气处理所导致的新固废、高成本问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种闭环高效处理人造石英石废气，低成本，无副产的人造石英石废气处理工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种人造石英石废气处理工艺，其特征在于：依次包括以下步骤：
1)人造石英石各阶段产生的废气均通过沸石固定床吸附；
2)步骤1)中吸附饱和的沸石与人造石英石打磨抛光产生的废泥按照重量比1:5～10混合获得混合物A；
3)混合物A中加入3～7wt％的高锰酸钾，搅拌均匀获得活化混合物A；
4)活化混合物A与石英石骨料按重量比1:5～10混合，加入热固性树脂、固化剂，制得再生石英石。
吸附饱和的沸石中吸附的主要成分是石英石粉末、饱和树脂粉末、活性树脂、过氧化甲乙酮、二氧化硫、Nox、苯乙烯等，废泥主要成份除人造石英石固化粉末外，还可能含有部分不饱和聚酯、环氧树脂和大量的水，将吸附饱和的沸石与废泥回用于石英石生产，利用特定的沸石与废泥比例，同时配合高锰酸钾活化，重新利用废气中残留活性组分的双键发生交联聚合反应，由线型长链分子形成三维立体网络结构，克服了沸石与废泥回用于人造石英石力学性能、耐磨性和抗渗透性能下降问题，高效、彻底处理人造石英石废气，无副产物，提高交联剂苯乙烯、不饱和树脂、固化剂或促进剂的活性利用率。并且废泥与沸石混合还能够进一步固定沸石中吸附的苯乙烯等VOCs，避免二次生产污染的同时提高混合物A的整体活性，大大提高再生石英石的力学性能。
优选的，步骤1)所述的沸石固定床设有两级，废气依次通过一级沸石固定床与二级沸石固定床；一级沸石固定床吸附饱和的沸石与二级沸石固定床吸附饱和的沸石按重量比2～4:1混合获得步骤2)所述的吸附饱和的沸石。
采用两级沸石固定床虽然增加了吸附成本，但实际上沸石价格低，并且可以回用于再生人造石英石，降低人造石英石原料成本，并且两级沸石固定床大大降低了吸附后的废气污染，VOCs浓度降至15mg/m3左右，每年可减少VOCs排放不少于1.5吨，减少颗粒物排放0.6吨。颗粒物有组织最大排放浓度≤10mg/m3。苯乙烯有组织最大排放浓度值≤6.5kg/h；SO2最大排放浓度值≤50mg/m3，NOx最大排放浓度值≤100mg/m3。此外，一级沸石固定床吸附的主要是粉尘颗粒，而二级沸石固定床吸附的主要是尚存活性的VOCs，如苯乙烯、偶联剂等，并且一级沸石固定床的更易堵塞失效，饱和率更高，因此选用优选的重量比例，一方面能够保证所述的吸附饱和的沸石活性过低而影响再生石英石的性能，另一方面尽可能的将吸附堵塞的饱和的沸石用于人造石英石；进一步优选的，一级沸石固定床回用再生石英石后，剩余的吸附饱和的沸石经过再生用于二级沸石固定床。
进一步优选的，在沸石固定床前对废气进行布袋除尘。除去废气中部分石英石粉与固化树脂粉末，降低饱和粉尘对沸石的吸附影响，提高最终吸附饱和的沸石的加工活性。
优选的，步骤2)所述的打磨抛光产生的废泥湿度为1.5～3.5％。
废泥含水量过高时会影响废泥、沸石中树脂、石英石粉的表面活化程度，影响最终再生石英石的力学性能，过低时则会影响个成分之间分散粘结性，不利于高锰酸钾在混合物A中的分散效果和其他有机成分的渗透效果，因此，一般采用自然风干燥的形式控制废泥湿度在优选范围内，然后与吸附饱和的沸石混合，获得较高的再生石英石力学性能，避免斑印。
优选的，步骤3)所述的高锰酸钾来自重量浓度为1～3％的高锰酸钾溶液，采用喷淋加入。采用优选条件能够提高混合物A的活化效果，提高活化均匀性。
优选的，步骤3)加入高锰酸钾前还加入混合物A10～15wt％的抗裂剂。
进一步优选的，所述的抗裂剂为短切玻璃纤维、尼龙和活性氧化铝粉中的一种或多种任意比例的混合物。
短切玻璃纤维与尼龙长度优选为3～10mm，短切玻璃纤维直径优选为9～13μm，优选的抗裂成份在活化前加入能够有效的提高混合物的活化效果，增强混合物A与石英石骨料的粘结效果，提高最终再生石英石的力学性能。
进一步优选的，加入高锰酸钾前还加入混合物A0.5～1wt％的硅烷偶联剂。硅烷偶联剂能够有效提高抗裂剂、石英石骨料与混合物A之间的粘结效果，以键连接补充高锰酸钾对混合物A的活化效果，增强再生石英石的力学性能。
优选的，步骤4)所述的活化混合物A与石英石骨料混合前还经过球磨10～15min，研磨球采用8～12mm，研磨球与活化混合物A重量比为1.5～2.0:1。
球磨一方面能够提高混合物A的活性，另一方面分散一级沸石、二级沸石与废泥，将石英石颗粒、苯乙烯、树脂分散均匀，进而大大提高最终再生石英石的整体强度，优选的研磨条件能够获得较高的活性、颗粒度，同时减缓不饱和树脂固化。
优选的，步骤4)所述的热固性树脂为不饱和树脂、环氧树脂中的一种或两种，热固性树脂用量为再生石英石的25～35％。优选范围内的树脂占比能够保证再生石英石的低吸水率，同时弥补混合物A的活性。
优选的，步骤2)所述的吸附饱和的沸石与打磨抛光产生的废泥按照重量比1:7～8混合获得混合物A。打磨抛光产生的废泥中有机组分含量高，易于经过高锰酸钾活化后改性，优选的比例下能够提高吸附饱和的沸石与废泥之间的粘结强度，提高再生人造石英石的的强度，同时尽量增加废气回用占比。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：实现了废气的回收利用，提高活性组分双键利用率，克服了人造石英石废弃粉末回用导致的再生石英石性能降低问题，最终再生石英石莫氏硬度≥5，耐磨性≤300mm3，落球冲击：450钢球A级品的冲击高度不低于1200mm，样品不破损；弯曲强度＞35Mpa；压缩强度≥150Mpa；放射性核素：内照射指数IRa(A类)≤1.0，外照射指数IY(A类)≤1.3。
并且废气处理后的固废量降低50％以上，废气VOCs浓度降至15mg/m3，每年可减少VOCs排放不少于1.5吨，减少颗粒物排放0.6吨。颗粒物有组织最大排放浓度≤10mg/m3。苯乙烯有组织最大排放浓度值≤6.5kg/h；SO2最大排放浓度值≤50mg/m3，NOx最大排放浓度值≤100mg/m3。
该工艺无需新增废气吸收设备，成本低，无新增安全隐患，同时降低了人造石英石的原料成本，整体的碳排放降低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，实施例1是本发明的最佳实施例。
实施例1
一种人造石英石废气处理工艺，采用以下步骤：
1)人造石英石各阶段废气依次通过一级沸石固定床与二级沸石固定床。
2)一级沸石固定床与二级沸石固定床吸附饱和的沸石按重量比3:1混合，获得饱和沸石混合物，饱和沸石混合物与打磨抛光阶段产生的废泥(自然风干至湿度2％)按重量比1:8混合，获得混合物A。
3)混合物A中加入15wt％的短切玻璃纤维(长度6mm，直径10μm)和1wt％的KH-550硅烷偶联剂，搅拌均匀后喷淋加入重量浓度2％的高锰酸钾溶液，高锰酸钾纯品加入量为混合物A的5wt％，获得活化混合物A。
4)活化混合物A球磨15min，研磨球采用锆研磨球(8mm：12mm＝2:1)，研磨球与活化混合物A重量比为1.5:1。
5)研磨后的活化混合物A与石英石骨料(石英砂与石英粉按重量比5:1)按重量比1:8混合，加入不饱和聚酯、固化剂过氧化甲乙酮，依次经过布料、压制、固化、老化，制得厚度为1.5cm的再生石英石板。
实施例2
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤2)饱和沸石混合物与打磨抛光阶段产生的废泥(自然风干至湿度3.5％)设置为按重量比1:7混合。
步骤3)短切玻璃纤维替换为短切尼龙(长度7mm)，加入量设置为为混合物A的10wt％。
步骤3)高锰酸钾溶液浓度设置为1％，高锰酸钾纯品加入量为混合物A的7wt％。
其他条件与实施例1相同。
实施例3
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤2)饱和沸石混合物与打磨抛光阶段产生的废泥(自然风干至湿度3.5％)设置为按重量比1:5混合。
步骤3)硅烷偶联剂添加量设置为0.5wt％，高锰酸钾溶液浓度设置为3％。
步骤4)研磨球与活化混合物A重量比设置为2:1。
其他条件与实施例1相同。
实施例4
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤2)一级沸石固定床与二级沸石固定床吸附饱和的沸石设置为按重量比2:1；饱和沸石混合物与打磨抛光阶段产生的废泥(自然风干至湿度1.5％)设置为按重量比1:10混合。
步骤4)球磨时间设置为10min，研磨球与活化混合物A重量比设置为2:1。
其他条件与实施例1相同。
实施例5
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤3)高锰酸钾溶液浓度设置为3％，高锰酸钾纯品加入量设置为混合物A的1wt％。
其他条件与实施例1相同。
实施例6
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤2)一级沸石固定床与二级沸石固定床吸附饱和的沸石设置为按重量比1:1.
其他条件与实施例1相同。
实施例7
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤2)打磨抛光阶段产生的废泥风干湿度至5％与饱和沸石混合物混合。
其他条件与实施例1相同。
实施例8
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤3)短切玻璃纤维与硅烷偶联剂设置在步骤5)与石英石骨料同时加入。
其他条件与实施例1相同。
实施例9
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤3)高锰酸钾溶液喷淋加入设置在步骤5)与石英石骨料同时加入。
其他条件与实施例1相同。
对比例1
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤2)饱和沸石混合物与打磨抛光阶段产生的废泥(自然风干至湿度2％)按重量比1:11混合，获得混合物A。
其他条件与实施例1相同。
对比例2
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤2)饱和沸石混合物与打磨抛光阶段产生的废泥(自然风干至湿度2％)按重量比1:4混合，获得混合物A。
其他条件与实施例1相同。
对比例3
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤3)高锰酸钾纯品加入量设置为混合物A的8wt％。
其他条件与实施例1相同。
对比例4
一种人造石英石废气处理工艺，在实施例1的基础上：
步骤5)研磨后的活化混合物A与石英石骨料(石英砂与石英粉按重量比5:1)按重量比1:4混合。
其他条件与实施例1相同。
性能测试
对实施例与对比例制得的再生石英石板，取21*21*1.5(cm)试样进行性能测试。其中，落球冲击采用450钢球A级品的冲击高度不低于1200mm，样品不破损；耐磨性、弯曲强度、压缩强度测试方法采用JG/T 463-2014。
性能测试结果见下表1。
表1性能测试结果
根据实施例与对比例性能测试结果，可以证明，饱和沸石混合物与打磨抛光阶段产生的废泥重量比例、高锰酸钾的加入方式与加入量、骨料占比，均将显著影响到最终石英石板的性能效果，而各实施例利用特定的条件关系、配比，可以制得性能优异的石英石板。
同时，固废量降低50％以上，废气VOCs浓度降至15mg/m3，每年可减少VOCs排放不少于1.5吨，减少颗粒物排放0.6吨。颗粒物有组织最大排放浓度≤10mg/m3。苯乙烯有组织最大排放浓度值≤6.5kg/h；SO2最大排放浓度值≤50mg/m3，NOx最大排放浓度值≤100mg/m3。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种人造石英石废气处理工艺，其特征在于：依次包括以下步骤：
1)人造石英石各阶段产生的废气均通过沸石固定床吸附；
2)步骤1)中吸附饱和的沸石与打磨抛光产生的废泥按照重量比1:5～10混合获得混合物A；所述的打磨抛光产生的废泥湿度为1.5～3.5％；
3)混合物A中加入3～7wt％的高锰酸钾，搅拌均匀获得活化混合物A；
4)活化混合物A与石英石骨料按重量比1:5～10混合，加入热固性树脂、固化剂，制得再生石英石。
2.根据权利要求1所述的人造石英石废气处理工艺，其特征在于：步骤1)所述的沸石固定床设有两级，废气依次通过一级沸石固定床与二级沸石固定床；一级沸石固定床吸附饱和的沸石与二级沸石固定床吸附饱和的沸石按重量比2～4:1混合获得步骤2)所述的吸附饱和的沸石。
3.根据权利要求1所述的人造石英石废气处理工艺，其特征在于：步骤3)所述的高锰酸钾来自重量浓度为1～3％的高锰酸钾溶液，采用喷淋加入。
4.根据权利要求1所述的人造石英石废气处理工艺，其特征在于：步骤3)加入高锰酸钾前还加入混合物A10～15wt％的抗裂剂。
5.根据权利要求4所述的人造石英石废气处理工艺，其特征在于：所述的抗裂剂为短切玻璃纤维、尼龙和活性氧化铝粉中的一种或多种任意比例的混合物。
6.根据权利要求4所述的人造石英石废气处理工艺，其特征在于：加入高锰酸钾前还加入混合物A 0.5～1wt％的硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的人造石英石废气处理工艺，其特征在于：步骤4)所述的活化混合物A与石英石骨料混合前还经过球磨10～15min，研磨球采用8～12mm，研磨球与活化混合物A重量比为1.5～2.0:1。
8.根据权利要求1所述的人造石英石废气处理工艺，其特征在于：步骤4)所述的热固性树脂为不饱和树脂、环氧树脂中的一种或两种，热固性树脂用量为再生石英石的25～35％。
9.根据权利要求1所述的人造石英石废气处理工艺，其特征在于：步骤2)所述的吸附饱和的沸石与打磨抛光产生的废泥按照重量比1:7～8混合获得混合物A。
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