CN108911479B - 一种工业污泥玻璃化添加药剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业污泥玻璃化添加药剂，属于工业污泥无害化处置技术领域，包含硅藻土、B₂O₃和Al₂O_3，且硅藻土与B₂O₃和Al₂O₃配比为20：（5~10）：（1~3），提供一种通过与该添加剂组合，能够降低玻璃化难度和排渣难度，提高玻璃化效果的工业污泥玻璃化添加药剂。

Description

一种工业污泥玻璃化添加药剂

技术领域

本发明属于工业污泥无害化处置技术领域，具体涉及一种工业污泥玻璃化添加药剂。

背景技术

工业污泥是工业废水处理过程中产生的带有重金属、有机化学产品等有害物质的污泥，由于其有毒性、腐蚀性和感染性，被列为危险废弃物，焚烧和填埋组合是当前最流行的处置技术，但是焚烧和填埋无法彻底解决问题，而且容易带来“水”“气”“土壤”三方面的二次污染。等离子气化和玻璃化技术是当前国际首推的无害化先进技术，将污泥中有机物气化为可燃气回用，将无机物和添加剂混合加热至熔融状态，冷却形成化学性质稳定的玻璃体，将重金属等有害物质包裹其中达到无害化的目的。

玻璃化技术处理工业污泥关键点为形成化学性质稳定的玻璃体，如何降低玻璃化温度、缩短玻璃化时间并提高玻璃体的流动性是该技术的难点。

而现有技术中，如公开号为CN105621843A，名称为“污泥玻璃化固化处理工艺”的中国发明专利文献，公开了一种污泥玻璃化固化处理工艺。对污泥依次进行脱水处理和干化处理，以降低污泥的含水率；将干化处理后的污泥粉碎研磨至100目；将上述研磨后的污泥与硅酸盐粉末按质量比1∶0.5，在温度25~50℃、转速2400r/min的条件下充分混合，得到混合粉末；在1700℃的条件下，对该混合粉末进行高温煅烧，污泥中的有机物完全碳化分解，残留的无机物最终形成玻璃形态固体颗粒。该工艺能够将难以碳化分解的有害物质固定于玻璃形态固体颗粒中，如重金属、砷化物等。玻璃形态固体颗粒样品按GB5805.3-2007作毒性浸出实验，符合国家环保要求，可直接填埋。本发明工艺对污泥的来源、所含污染物的成分要求不高，适用于各种污泥；能够实现对污泥的无害化、减量化、稳定化处理。但是这种纯物理化的处理方法本身效果有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过与该添加剂组合，能够降低玻璃化难度和排渣难度，提高玻璃化效果的工业污泥玻璃化添加药剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种工业污泥玻璃化添加药剂，其特征在于，由硅藻土、B₂O₃和Al₂O₃组成；

且硅藻土与B₂O₃和Al₂O₃配比为20：（5~10）：（1~3）。

所述工业污泥玻璃化添加药剂，硅藻土与B₂O₃和Al₂O₃配比为20：10：3。

所述工业污泥玻璃化添加药剂，硅藻土与B₂O₃和Al₂O₃配比为20： 5：1。

本技术方案的有益效果如下：

本发明所提供的工业污泥玻璃化添加药剂中，采用了硅藻土、B₂O₃和Al₂O₃。

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成，其化学成分主要是SiO₂，含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等和有机质，硅藻土的pH值中性、无毒，pH值中性、无毒，悬浮性能好，吸附性能强，容重轻，吸油率115%，细度均匀、在325目---500目，混合均匀性好，有优良的延伸性，有较高的冲击强度、拉伸强度、撕裂强度、质轻软内磨性好、搞压强度好等方面优质作用，应用硅藻土能明显增强产品的刚性和强度ZMP，沉降体积达95%，并可提高产品的耐热、耐磨、保温、抗老化等化学作用的性能；用硅藻土做添加剂产品，具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能提供优异的表面性能，增容，增稠以及提高附着力。

B₂O₃即氧化硼，又称三氧化二硼，是硼最主要的氧化物。它是一种白色蜡状固体，一般以无定形的状态存在。熔融时可以溶解许多碱性的金属氧化物，生成有特征颜色的玻璃状硼酸盐和偏硼酸盐（玻璃），用于制取元素硼和精细硼化合物，也可与多种氧化物化合制成具有特征颜色的硼玻璃、光学玻璃、耐热玻璃、仪器玻璃及玻璃纤维、光线防护材料等。还可用作油漆的耐火阻烯添加剂和干燥剂。玻璃状氧化硼（g-B₂O₃）很可能是一种由许多三角形BO₃单元通过共用氧原子部分有序连接而成的网络结构，其中以硼氧相间的六元环B₃O₃占优势。该六元环中，硼原子为三配位，氧原子为二配位。该玻璃体在325－450℃时软化，其密度随受热情况而有一个变化范围。加热时，玻璃体氧化硼结构中的无序度增加。超过450℃时会产生有极性的“—B=O”基。高于1000℃时，氧化硼蒸气则全部由B2O3单体组成，其结构为角形的“O=B－O－B=O”。常压下使液态的氧化硼在200~250℃范围内结晶，可以形成普通的六方晶系氧化硼（α-B₂O₃），其结构几乎全部由三角形的BO3单元组成；在22000atm和400℃时，六方晶系氧化硼（α-B₂O₃）转变为高温高压型的单斜晶体玻璃状氧化硼（g-B₂O₃），该转变过程类似于石英在高压下到柯石英的转化，除此之外，玻璃状氧化硼（g-B₂O₃）也可以由液态氧化硼在40000atm和600℃时结晶得到。可以作为硅酸盐分解时的助熔剂，半导体材料的掺杂剂，耐热玻璃器皿和油漆耐火添加剂。

Al₂O₃即氧化铝（aluminium oxide），是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料（如玻璃、陶瓷），Al₂O₃具有强吸附力和催化活性，可做吸附剂和催化剂。

通过上述这些材料的加入，可以为降低工业污玻璃化难度和排渣难度，提高玻璃化效果，可有效降低污泥玻璃化温度、缩短玻璃化时间并提高玻璃体流动性。

具体实施方式

下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。

实施例1

作为本发明系统一种最基本的实施方案，公开了一种工业污泥玻璃化添加药剂，一种工业污泥玻璃化添加药剂，其特征在于，由硅藻土、B₂O₃和Al₂O₃组成；且硅藻土与B₂O₃和Al₂O₃配比为20：（5~10）：（1~3）。

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成，其化学成分主要是SiO₂，含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等和有机质，硅藻土的pH值中性、无毒，pH值中性、无毒，悬浮性能好，吸附性能强，容重轻，吸油率115%，细度均匀、在325目---500目，混合均匀性好，有优良的延伸性，有较高的冲击强度、拉伸强度、撕裂强度、质轻软内磨性好、搞压强度好等方面优质作用，应用硅藻土能明显增强产品的刚性和强度ZMP，沉降体积达95%，并可提高产品的耐热、耐磨、保温、抗老化等化学作用的性能；用硅藻土做添加剂产品，具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能提供优异的表面性能，增容，增稠以及提高附着力。

B₂O₃即氧化硼，又称三氧化二硼，是硼最主要的氧化物。它是一种白色蜡状固体，一般以无定形的状态存在。熔融时可以溶解许多碱性的金属氧化物，生成有特征颜色的玻璃状硼酸盐和偏硼酸盐（玻璃），用于制取元素硼和精细硼化合物，也可与多种氧化物化合制成具有特征颜色的硼玻璃、光学玻璃、耐热玻璃、仪器玻璃及玻璃纤维、光线防护材料等。还可用作油漆的耐火阻烯添加剂和干燥剂。玻璃状氧化硼（g-B₂O₃）很可能是一种由许多三角形BO₃单元通过共用氧原子部分有序连接而成的网络结构，其中以硼氧相间的六元环B₃O₃占优势。该六元环中，硼原子为三配位，氧原子为二配位。该玻璃体在325－450℃时软化，其密度随受热情况而有一个变化范围。加热时，玻璃体氧化硼结构中的无序度增加。超过450℃时会产生有极性的“—B=O”基。高于1000℃时，氧化硼蒸气则全部由B2O3单体组成，其结构为角形的“O=B－O－B=O”。常压下使液态的氧化硼在200~250℃范围内结晶，可以形成普通的六方晶系氧化硼（α-B₂O₃），其结构几乎全部由三角形的BO3单元组成；在22000atm和400℃时，六方晶系氧化硼（α-B₂O₃）转变为高温高压型的单斜晶体玻璃状氧化硼（g-B₂O₃），该转变过程类似于石英在高压下到柯石英的转化，除此之外，玻璃状氧化硼（g-B₂O₃）也可以由液态氧化硼在40000atm和600℃时结晶得到。可以作为硅酸盐分解时的助熔剂，半导体材料的掺杂剂，耐热玻璃器皿和油漆耐火添加剂。

Al₂O₃即氧化铝（aluminium oxide），是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料（如玻璃、陶瓷），Al₂O₃具有强吸附力和催化活性，可做吸附剂和催化剂。

通过上述这些材料的加入，可以为降低工业污玻璃化难度和排渣难度，提高玻璃化效果，可有效降低污泥玻璃化温度、缩短玻璃化时间并提高玻璃体流动性。

实施例2

作为本发明系统一种优选地的实施方案，公开了一种工业污泥玻璃化添加药剂，一种工业污泥玻璃化添加药剂，其特征在于，由硅藻土、B₂O₃和Al₂O₃组成；

且硅藻土与B₂O₃和Al₂O₃配比为20：10：3。

将污泥和添加剂按照100：25进行添加，混合均匀后在1250℃温度下处理30分钟，自然冷却后取出，样品玻璃态良好，将样品取出破碎，断面致密，无孔隙；做同样样品在相同温度下倒扣，在1250℃温度下处理30分钟，自然冷却后测量坩埚内残留物百分比为5%，观察为占在坩埚表面物料；取同样污泥不添加添加剂，在1250℃温度下处理30分钟，污泥未形成玻璃态，仅有少量熔融迹象。

作为对照实验组，同样取污泥不添加添加剂，在1400℃温度下处理60分钟，污泥熔融但未形成玻璃态，表面有大量气泡，将样品取出破碎，断面有气泡；做同样样品在相同温度下倒扣，在1400℃温度下处理60分钟，自然冷却后测量坩埚内残留物百分比为100%。

实施例3

作为本发明系统一种优选地的实施方案，公开了一种工业污泥玻璃化添加药剂，一种工业污泥玻璃化添加药剂，其特征在于，由硅藻土、B₂O₃和Al₂O₃组成；且硅藻土与B₂O₃和Al₂O₃配比为20： 5：1。将污泥和添加剂按照100：25进行添加，混合均匀后在1250℃温度下处理60分钟，自然冷却后取出，样品玻璃态良好，将样品取出破碎，断面致密，无孔隙；做同样样品在相同温度下倒扣，在1250℃温度下处理60分钟，自然冷却后测量坩埚内残留物百分比为8%，观察多为沾在坩埚表面物料；取同样污泥并按污泥和添加剂100：25进行添加，，在1250℃温度下处理30分钟，污泥已形成玻璃态，将样品取出破碎，断面有少量气孔。

作为对照实验组，同样取污泥不添加添加剂，在1400℃温度下处理60分钟，污泥熔融但未形成玻璃态，表面有大量气泡，将样品取出破碎，断面有气泡；做同样样品在相同温度下倒扣，在1400℃温度下处理60分钟，自然冷却后测量坩埚内残留物百分比为100%。

实验数据例如：

实验组1

实验组2

实验组3

对照组1

对照组2

对照组3

对照组4

对照组5

对照组6

Claims (3)

1.一种工业污泥玻璃化添加药剂，其特征在于，一种工业污泥玻璃化添加药剂，其特征在于，由硅藻土、B₂O₃和Al₂O₃组成；且硅藻土与B₂O₃和Al₂O₃质量配比为20：（5~10）：（1~3）。

2.如权利要求1所述的一种工业污泥玻璃化添加药剂，其特征在于：硅藻土与B₂O₃和Al₂O₃质量配比为20: 10:3。

3.如权利要求1所述的一种工业污泥玻璃化添加药剂，其特征在于：所述工业污泥玻璃化添加药剂，硅藻土与B₂O₃和Al₂O₃质量配比为20: 5:1。