[发明专利]粉煤灰‑废弃玻璃粉无机聚合物淤泥固化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物循环再生利用和固化污染物材料制备领域。具体涉及一种粉煤灰-废弃玻璃粉无机聚合物淤泥固化材料的制备方法。

背景技术

随着我国港口、航道、近海和海洋工程建设的迅速发展，每年各类工程清理出的淤泥数量不断增加，2010年仅我国珠江三角洲地区产生的淤泥总量就达8000万m³。淤泥中含有大量有毒的重金属元素，若不采取措施直接进行倾倒处理会污染土壤和水体，进而严重危害人们的身体健康。传统的倾倒处理淤泥的方式有很大的局限性且处理成本较高，已无法满足实际需要。寻找更为有效、更加经济的方法去处置日益增加的淤泥废物已成为世界各国普遍关注的热点问题。

上世纪九十年代开始，日本等国开始使用粉煤灰-水泥无机聚合物对淤泥进行固化处理。此种淤泥固化方法主要是在淤泥中掺入水泥、粉煤灰、石灰等无机固化材料，通过搅拌、混合和养护后，固化材料与淤泥发生一系列的水解和水化反应使得原本无强度的淤泥变成具备一定力学性能的固结体。固化材料添加到淤泥中，在淤泥颗粒表面包裹上一层不可逆转的胶凝物质硬化壳，使淤泥颗粒具备一定的水稳定性和强度稳定性。同时具有胶凝性质的水化产物在淤泥颗粒之间形成了网状结构，即构成了淤泥的骨架，结晶类的水化产物填充网状结构的孔隙，导致淤泥内部变得致密。由于包裹在淤泥颗粒上的凝结硬化壳和淤泥颗粒之间网状结构的形成有效降低了淤泥中重金属活性，从而减少了重金属从固结体渗出的可能性。使用粉煤灰-水泥无机聚合物对淤泥进行固化是一种非常有效的处理淤泥方法。但是，目前使用的粉煤灰-水泥无机聚合物固化淤泥还存在一些问题，如制备此种无机聚合物需大量使用水泥，粉煤灰、磨细矿渣等工业废弃物取代水泥的比例较低，粉煤灰-水泥无机聚合物固化淤泥所形成固结体强度发展缓慢，固结体干缩大、易开裂。

发明内容

本发明的目的在于针对传统粉煤灰-水泥无机聚合物淤泥固化材料大量使用水泥、固结体强度发展缓慢且干缩大、易开裂等难题。提供了一种完全不使用水泥、只使用废弃物、固化速度快、固结体体积稳定性好的粉煤灰-废弃玻璃粉无机聚合物淤泥固化材料的制备方法。

实现本发明的技术方案是：

一种粉煤灰-废弃玻璃粉无机聚合物淤泥固化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)对废弃玻璃进行分拣、清洗、晾干、粉碎处理后，过筛去除废弃玻璃中的杂质与形状不规则的颗粒；然后将废弃玻璃颗粒放入球磨机中球磨30-60分钟后得磨细废弃玻璃粉待用；

(2)将氢氧化钠与焦亚硫酸钠溶解在拌和水中，控制搅拌速度和水溶液pH值，使其形成均一溶液；

(3)将胶凝材料、废弃聚丙烯地毯纤维放入装有搅拌器的容器中以30转/分钟搅拌速度混合1-2分钟，所述胶凝材料为粉煤灰和磨细废弃玻璃粉。然后将含有氢氧化钠与焦亚硫酸钠的拌和水溶液加入到容器中，在30转/分钟搅拌速度下继续搅拌1-2小时。为避免无机聚合物在容器底部层积，需使用铁铲对无机聚合物浆体进行人工搅拌1-2次。最后，60转/分钟的搅拌速度下加速拌合0.5小时，去除无机聚合物浆体中气泡，制备出粉煤灰-废弃玻璃粉无机聚合物固化材料。

进一步，所述步骤(2)中氢氧化钠用量为拌合水重量的8％，焦亚硫酸钠用量为拌合水重量的4.5％。

进一步，所述步骤(2)中控制拌速度在30转/分钟和水溶液pH值控制在12以上。

进一步，所述步骤(3)中废弃聚丙烯地毯纤维为胶凝材料用量的0.5％。

本发明制备的粉煤灰-废弃玻璃粉无机聚合物淤泥固化材料有如下优点：

(1)与传统的粉煤灰-水泥无机聚合物淤泥固化材料相比，虽然新型粉煤灰-废弃玻璃粉无机聚合物由于氢氧化钠、焦亚硫酸钠、废弃聚丙烯地毯纤维的加入，每生产一吨此种固化材料需增加原材料费用10元。但粉煤灰-废弃玻璃粉无机聚合物淤泥固化材料中，粉煤灰和废弃玻璃粉完全取代水泥，每生产一吨此种固化材料仅水泥材料费用的节约可达25元。综合计算，生产一吨粉煤灰-废弃玻璃粉无机聚合物淤泥固化材料可节约原材料费用15元。以每年生产此种新型固化材料10000吨计算，可节约原材料成本15万元。

(2)制备粉煤灰-废弃玻璃粉无机聚合物淤泥固化材料完全不使用水泥，减少了水泥生产过程中CO₂等温室气体和工业粉尘排放对环境的影响。利用磨细废弃玻璃粉来制备淤泥固化材料大量消耗了废弃玻璃，避免了传统填埋方法处理废弃玻璃需占用大量土地和对周围环境产生严重污染的问题。废弃玻璃作为一种资源用于制备淤泥固化材料是循环使用废弃玻璃废物的最佳途径。