一种微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种微晶玻璃，是以市政污泥灰渣与工业污泥原料混合构建而成，所述市政污泥灰渣与工业污泥混合后的混合物中元素摩尔比为：(Al+Fe):Pb:Cu:Zn＝2‑18:1‑2:1‑2:1‑2。制备方法：将原料按上述配比混合；混合物研磨均匀后用压片机压成薄片；再将薄片在高温炉内于850‑950℃温度下保温一段时间,冷却降温后即制成微晶玻璃。本发明专利技术以固体废弃物为原料制备微晶玻璃，既可以达到资源回收利用、保护环境的目的，且由于掺入具有重金属Pb、Cu、Zn污染的工业污泥，这些掺杂的元素破坏了纯相系统的规则体系，可在较低烧结温度下实现对三种危害较为严重的重金属Zn、Pb、Cu的稳定。

Glass ceramic and preparation method thereof

The invention provides a glass-ceramics, which is constructed by mixing municipal sludge ash and industrial sludge raw materials. The molar ratio of elements in the mixture of municipal sludge ash and industrial sludge is: (Al+Fe): Pb:Cu:Zn=2_18:1_2:1_2:1_2. The preparation method includes mixing the raw materials according to the above ratio, grinding the mixture evenly and pressing it into thin sheets by a tablet press, then holding the thin sheets in a high temperature furnace at 850 950 C for a period of time, cooling and cooling, and then making glass-ceramics. The invention uses solid waste as raw material to prepare glass-ceramics, which can not only achieve the purpose of resource recycling and environmental protection, but also destroy the rule system of pure phase system by mixing industrial sludge polluted by heavy metals such as Pb, Cu and Zn, and can achieve relatively harmful effects on three kinds of materials at lower sintering temperature. Serious heavy metal Zn, Pb, Cu stability.

【技术实现步骤摘要】
一种微晶玻璃及其制备方法
本专利技术属于材料
，特别涉及一种选用污泥为原料，构建一种微晶玻璃及其该微晶玻璃制备方法。
技术介绍
微晶玻璃是特定材料配比的基础玻璃在热处理过程中通过控制析晶或诱导析晶而生成的含有大量微晶相和一定数量玻璃相的多晶固体材料。其晶相和玻璃相共存的特点决定了微晶玻璃在微观结构和化学组成上的多样性，从而使微晶玻璃集中了多种优良性能。现有的制备微晶玻璃的方法中，一般会使用纯的化学物质(纯相Al2O3，SiO2，MgO，CaO等)或矿物黏土作为原料，而矿物黏土是一种有限的资源。微晶玻璃通常在高温烧结条件下制备而成，因此微晶玻璃的制备存在原材料价格昂贵、能耗大、经济成本高的问题。近年来，使用城市污泥作为微晶玻璃制备原料成为了污泥资源化利用的一种新途径。城市污泥灰渣中含有大量的Si、Al、Ca等形成微晶玻璃基体的基本元素，但目前的微晶玻璃制备技术需控制温度在1300℃左右，并且需要在高温下保温几个小时，导致能量的大量消耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，首先提供了一种以城市污泥和工业污泥为原料，制备过程简单、能耗低且能稳定三种危害较为严重的重金属Zn、Pb、Cu的微晶玻璃。本专利技术提供的微晶玻璃，是以市政污泥灰渣与工业污泥为原料混合构建而成，所述市政污泥灰渣与所述工业污泥混合后的混合物中元素摩尔比为：(Al+Fe):Pb:Cu:Zn＝2-18:1-2:1-2:1-2。作为上述工业污泥原料的优选，所述的工业污泥可为受Pb、Zn、Cu污染的电镀工业污泥和冶炼工业污泥或/和废铅酸蓄电池铅膏。其中，所述的电镀工业污泥可为处理电镀废水过程中所产生的污泥,经脱水、加热烘干、粉碎过筛形成。其中，所述的冶炼工业污泥可为铅锌冶炼废水处理的污泥经脱水、加热烘干后粉碎、过筛后形成。其中，所述的废铅酸电池铅膏可为废铅酸蓄电池两极板上活性物质通过多次充放电使用后形成的浆性物质。本专利技术提供的微晶玻璃，是以固体废弃物--城市污泥和工业污泥为原料制备而成，由于采用的原料皆为废料，这样既可降低微晶玻璃的制造成本，且还可以变废为宝，达到资源回收利用的目的，同时原料中参与具有重金属Pb、Cu、Zn污染的工业污泥，制备时可以将这些重金属元素一同固定在微晶玻璃内，在较低烧结温度下实现了对三种危害较为严重的重金属Zn、Pb、Cu的稳定，降低了对生态环境的污染，有利于环境的治理。本专利技术还提供了上述微晶玻璃的制备方法，包括下述步骤：将市政污泥灰渣与工业污泥按混合后的混合物中元素摩尔比为：(Al+Fe):Pb:Cu:Zn＝2-18:1-2:1-2:1-2的定量混合；将所述市政污泥灰渣与所述工业污泥的混合物研磨均匀，然后用压片机压成薄片；将薄片在高温炉内于850-950℃温度下保温一段时间,然后随炉冷却降至室温，即制成微晶玻璃。上述所述的步骤中，可在所述市政污泥灰渣与工业污泥的混合物中先加入乙醇，然后再研磨至均匀。上述所述的步骤中，所述混合物研磨均匀后，可在12-15MPa的压力下压制成所述薄片。上述所述的步骤中，将所述薄片置于高温炉内后，以5℃/min的升温速率于850-850℃温度下保温3-4h,然后随炉冷却降至室温。本专利技术提供的上述微晶玻璃的制备方法，制备温度较低，且在这个较低的温度下，同时能实现对三种重金属的稳定。这样，一方面在能源方面，大大节省了能耗，另一方面，当前城市脱水污泥和工业污泥的处理处置十分困难(用于填埋的土地数量有限，并且可能产生二次污染问题)，通过制备成微晶玻璃，可供建筑、航空等多个行业利用，从而达到资源回收利用的目的；并且，当前重金属污染问题也十分严峻，利用本专利技术可以将有毒形态(易于迁移转化)的多种重金属(因为实际重金属污染往往是多种重金属同时存在的)固化在微晶玻璃中，可减少重金属对环境、人体的危害，对环境的治理有着十分重要的意义。附图说明图1为本专利技术实施例1制备过程中薄片在高温炉内加温至750℃时的SEM照片；图2为本专利技术实施例1制备过程中薄片在高温炉内加温至850℃时的SEM照片；图3为本专利技术实施例1制备过程中薄片在高温炉内加温至950℃时的SEM照片；图4为本专利技术实施例1制备的微晶玻璃对重金属(Pb、Zn、Cu)的稳定效果图；图5为本专利技术实施例2制备过程中薄片在高温炉内加温至750℃时的SEM照片；图6为本专利技术实施例2制备过程中薄片在高温炉内加温至850℃时的SEM照片；图7为本专利技术实施例2制备过程中薄片在高温炉内加温至950℃时的SEM照片；图8为本专利技术实施例2制备的微晶玻璃对重金属(Pb、Zn、Cu)的稳定效果图。图9为本专利技术实施例3制备的微晶玻璃图片。为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的微晶玻璃，是以市政污泥灰渣与工业污泥为原料混合构建而成，其中所述市政污泥灰渣与所述工业污泥混合后的混合物中元素摩尔比为：(Al+Fe):Pb:Cu:Zn＝2-18:1-2:1-2:1-2。较优的配比为:(Al+Fe):Pb:Cu:Zn＝8-14:1:1:1。上述构建微晶玻璃的之一原料中，所述的市政污泥是污水处理厂和污水处理的必然产物，含有大量的Si、Al、Ca等构建微晶玻璃基体的基本元素，还含有少量Fe、Mg、K等金属元素。目前的处理方法是将流态的原生、浓缩或消化污泥脱除水分，转化为半固态或固态泥块填埋、焚烧和土地利用。本专利技术可选用脱水后含水率低于20％的市政污泥，具有可构建微晶玻璃的主要成分，如SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3等，可将市政脱水污泥在100-110℃下干燥24-30h，然后在800-900℃高温下烧结为灰渣，以去除污泥中的有机物成分，研磨过筛(300-400目)后形成市政污泥灰渣，作为制作微晶玻璃的原料。上述构建微晶玻璃的另一原料中，所述工业污泥既包含参与构建微晶玻璃的成分，同时还包含受污染的重金属成分，可选用受Pb、Zn、Cu污染的电镀工业污泥和冶炼工业污泥或/和废铅酸蓄电池铅膏。其中所述电镀污泥主要来源于工业电镀厂,各种电镀废液和电解槽液,通过废水处理后产生的固体废料，主要含有铬、铁、镍、铅、铜、锌等重金属化合物及可溶性盐类，脱水后通过加热烘干，再粉碎过筛(300-400目)。所述的冶炼工业污泥来自铅锌冶炼厂废水处理的污泥，脱水后加热烘干，粉碎后过筛(300-400目)。主要含有锌、铅、镉等重金属化合物及CaO、Fe2O3、MgO和可溶性盐类。所述的废铅酸电池铅膏为回收的废铅酸蓄电池两极板上活性物质通过多次充放电使用后形成的浆性物质。主要含有PbSO4、PbO2、PbO以及少量的铁、铜、镉等金属。本专利技术提供的微晶玻璃，以固体废弃物--市政污泥和工业污泥为原料，其包含构建微晶玻璃的大多数成分，尤其是市政污泥，在高温状态下，污泥中的Al和Si会形成网格结构(如铝硅酸盐晶体结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微晶玻璃，其特征在于，是以市政污泥灰渣与工业污泥为原料混合构建而成，所述市政污泥灰渣与所述工业污泥混合后的混合物中元素摩尔比为：(Al+Fe):Pb:Cu:Zn＝2‑18:1‑2:1‑2:1‑2。

【技术特征摘要】
1.一种微晶玻璃，其特征在于，是以市政污泥灰渣与工业污泥为原料混合构建而成，所述市政污泥灰渣与所述工业污泥混合后的混合物中元素摩尔比为：(Al+Fe):Pb:Cu:Zn＝2-18:1-2:1-2:1-2。2.如权利要求1所述的微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述的市政污泥灰渣是将市政脱水污泥在100-110℃的温度下干燥24-30h，然后再在800-900℃高温下烧结，研磨过筛后形成的灰渣。3.如权利要求1所述的微晶玻璃，其特征在于，所述的工业污泥为受Pb、Zn、Cu污染的电镀工业污泥和锌冶炼工业污泥或/和废铅酸蓄电池铅膏。4.如权利要求3所述的微晶玻璃，其特征在于，所述的电镀工业污泥为处理电镀废水过程中所产生的污泥,经脱水、干化后烘干、粉碎过筛形成。5.如权利要求3所述的微晶玻璃，其特征在于，所述的冶炼工业污泥为铅锌冶炼废水处理产生的污泥经干化后粉碎、过筛形成。6.如权利要求3所述的微晶玻璃，其特征在于，所述的废铅酸蓄电池铅膏为...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐圆圆，马维，夏运雪，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44