專利名稱：一種利用冶金渣協同處理市政污泥制備微晶玻璃的方法
技術領域：
本發明涉及利用冶金渣協同處理市政污泥制備微晶玻璃的方法，屬于資源利用和環境保護技術領域。
背景技術：
微晶玻璃作為新一代的建筑裝飾用材，具有質地堅硬，抗彎強度高，抗壓強度大， 抗沖擊性強，熱穩定性優良，不吸水，耐酸耐堿等優點，比現在廣泛應用的大理石、花崗石等建筑用材性能更好，成本更低，是未來新型建筑用材料的發展方向。最近科研對于微晶玻璃的研究發展迅速，為了解決微晶玻璃生產過程中原料成本高的問題，結合資源綜合利用的發展要求，相繼研發了多種利用工業固體廢棄物(高爐渣、 鋼渣、尾礦等)制備的微晶玻璃，性能優良，同時也充分利用了廢棄資源，一舉兩得。本發明是在已有研究的基礎上，利用市政污泥和冶金渣物化特性的互補制備新型微晶玻璃。城市市政污泥是城市生活污水處理場對回收的污水經過多重處理后排放的固體廢棄物，大部分用于農業堆肥，但其中含有大量的有機物、重金屬元素和病菌等，就此以往會帶來很嚴重的環境、社會問題。然而污泥中又含有豐富的鈣鋁硅鎂氧化物等無機成分，可以用來作為制備微晶玻璃的原料，其中所含有的重金屬元素亦可以在微晶玻璃制備過程中起到粘結作用以及在晶化時起到晶核劑的作用，促進微晶玻璃的成核、析晶。CN200610018314. X、CN101759363. A 和 CN101759365. A 等專利報道了利用煅燒污泥制備微晶玻璃的方法，但是這些方法在污泥煅燒的基礎上加入了大量的添加劑，如果能夠不加添加劑，而利用另外的廢棄物資源如冶金渣，它和污泥在物化性質上有互補的特點， 這樣既發揮了各種固廢的性能優勢，又能節約大量的生產成本，為資源綜合利用，環境保護開辟新的領域。

發明內容
本發明的目的在于提供一種利用冶金渣協同處理市政污泥生產成本低廉的微晶玻璃的方法?！N利用冶金渣協同處理市政污泥制備微晶玻璃的方法，其特征在于它由污泥焚燒灰渣、冶金渣兩種固體廢棄物為主要原料制成，不需要其他晶核劑和助熔劑等。各原料質量分數為污泥焚燒灰渣30 65%，冶金渣35 60%，其他成分調整劑0 25%。其中所述的污泥焚燒灰渣是將污水處理廠排放的污泥煅燒除去其揮發分后的灰渣，也可以是污泥焚燒廠排出的灰渣；冶金渣包括高爐渣、鋼渣、選鐵尾渣或尾泥等，不需要特殊的加工；其他的成分調整劑為石英砂、長石粉、尾礦、尾砂、粉煤灰、冶金塵泥、煤矸石、煤泥、油頁巖、粘土礦物、白云石、石灰石、生石灰、熟石灰、赤泥等的一種或幾種。利用冶金渣協同處理市政污泥制備微晶玻璃的方法同常規微晶玻璃制備方法，具體如下1)污泥焚燒利用現有污泥焚燒爐(窯)產生的灰渣，或者直接將污泥煅燒、冷卻并磨碎至粒度小于5mm ；2)配料將污泥焚燒灰渣和冶金渣按質量百分數，污泥焚燒灰渣30 65%，冶金高爐渣35 60%，其他成分調整劑0 25%所占比稱取并且混合均勻，其中冶金渣、成分調整劑細磨至小于5mm ；3)玻璃熔煉將混合料送入高溫熔融窯爐中加熱，并在1300 1500°C下熔煉2 3小時制得玻璃液；4)熱處理采用燒結法、壓延法或者澆鑄法進行熱處理獲得到微晶玻璃成品；此外，通過添加不同著色劑，還可以制得不同顏色的的微晶玻璃產品。制得的微晶玻璃所含的晶核劑和助熔劑均為污泥和冶金渣中的已有成分，包括 (wt% ), Fe2O3 :1 15 ；TiO2 0 1 ；P2O5 3 12 ；Au、Ag、Cu、Pt 和 Rh 重金屬0 1 ；堿金屬氧化物0 4 ；氟化物0 5 ；其他< 0. 5。本發明的優點本發明專利以城市市政污泥和冶金渣為主要原料，為多種廢棄物協同利用提供了一條新的途徑；充分利用污泥與冶金渣物化性質上互補的特點，同時將污泥中重金屬元素轉換為有益的晶核劑，不需要其他添加劑，從而進一步降低微晶玻璃制作過程中的成本；此方法制備工藝簡單，制造成本低廉，具有顯著的經濟和社會效益。
具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1:將某污水處理廠排放的污泥置于加熱爐中在700°C下煅燒2小時，污泥顏色由黑色變為淡黃色，冷卻后取出磨碎至小于Imm ；進行化學成分分析后結果)如下原料CaO SiO2 Al2O3 MgO SO3 Fe2O3 TiO2 K2O Na2O P2O5污泥焚燒灰8. 32 41. 27 13.05 5. 72 1. 53 6.01 0.80 4. 19 0.97 17. 49將某鋼鐵廠高爐渣細磨至小于1mm，進行化學成分分析后結果(wt% )如下原料CaO SiO2 Al2O3 MgO SO3 Fe2O3 TiO2 K2O冶金高爐·42. 21 31.40 11.73 8. 70 2.61 1. 30 0.69 0.45將污泥焚燒灰渣和冶金高爐渣按質量百分數污泥焚燒灰渣43%，冶金高爐渣 57%所占比稱取并且混合均勻，投入石墨坩堝中，在1400°C下熔煉2小時，取出熔化的混合玻璃液進行水淬處理得到基礎玻璃顆粒料；將制得的基礎玻璃顆粒料細磨至200目，壓制成型，放入加熱爐中進行核化、晶化處理，升溫至850 860°C燒結1小時，然后升溫至880 900°C晶化2小時，然后降至室溫得黑色微晶玻璃板材；對板材進行打磨拋光處理后，制得污泥-高爐渣微晶玻璃成品。依照相關標準，經檢測，其性能指標如下
權利要求
1.一種利用冶金渣協同處理市政污泥制備微晶玻璃的方法，其特征在于它由污泥焚燒灰渣、冶金渣為主要原料制成，不需要其他晶核劑和助熔劑，各原料質量百分數為污泥焚燒灰渣30 65%，冶金渣35 60%，其他成分調整劑0 25% ；具體制備步驟如下1)配料將污泥焚燒灰渣和冶金渣按質量百分數，污泥焚燒灰渣30飛5%，冶金高爐渣 35飛0%，其他成分調整劑(Γ25%所占比稱取并且混合均勻，其中冶金渣、成分調整劑細磨至小于5mm ；2)玻璃熔煉將混合料送入高溫熔融窯爐中加熱，并在130(T150(TC下熔煉2 3小時制得玻璃液；3)熱處理采用燒結法、壓延法或澆鑄法進行熱處理獲得到微晶玻璃成品。
2.根據權利要求1所述的利用冶金渣協同處理市政污泥制備微晶玻璃的方法，其特征在于污泥焚燒灰渣是指現有污泥焚燒爐窯產生的灰渣，或者直接將污泥煅燒的灰渣；冶金渣包括各類高爐渣、鋼渣、選鐵尾渣或尾泥，不需要特殊的加工。
3.根據權利要求1所述的利用冶金渣協同處理市政污泥制備微晶玻璃的方法，其特征在于制得的微晶玻璃所含的晶核劑和助熔劑均為污泥和冶金渣中的已有成分，包括 (wt%), Fe2O3 :Γ15 ；TiO2 :0 1 ；P2O5 :3 12 ；Au、Ag、Cu、Pt 和 Rh 重金屬:0 1 ；堿金屬氧化物 0 4;氟化物0 5;其他<0.5。
4.根據權利要求1所述的利用冶金渣協同處理市政污泥制備微晶玻璃的方法，其特征在于其他的成分調整劑為石英砂、長石粉、尾礦、尾砂、粉煤灰、冶金塵泥、煤矸石、煤泥、油頁巖、粘土礦物、白云石、石灰石、生石灰、熟石灰、赤泥中的一種或幾種。
全文摘要
本發明涉及利用冶金渣協同處理市政污泥制備微晶玻璃的方法，屬于資源利用和環境保護技術領域。其特征在于它由污泥焚燒灰渣、冶金渣兩種固體廢棄物為主要原料制成，不需要其他晶核劑和助熔劑等。各原料質量分數為污泥焚燒灰渣30~65%，冶金渣35~60%，其他成分調整劑0~25%。本發明專利以城市市政污泥和冶金渣為主要原料，充分利用污泥與冶金渣在組分和物化性質上互補的特點，將污泥和冶金渣中重金屬元素轉換為有益的晶核劑和助熔劑，不需要其他添加劑，顯著降低微晶玻璃制作過程中的成本；此方法制備工藝簡單，制造成本低廉，具有顯著的經濟和社會效益。
文檔編號C03C10/00GK102491640SQ20111037190
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月21日 優先權日2011年11月21日
發明者周貴友, 張玲玲, 李宇, 樊涌, 蒼大強 申請人:北京科技大學