粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于固體廢棄物循環再生利用和固化污染物材料制備領域。具體涉及一種 粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國港口、航道、近海和海洋工程建設的迅速發展，每年各類工程清理出的淤 泥數量不斷增加，2010年僅我國珠江三角洲地區產生的淤泥總量就達8000萬m3。淤泥中 含有大量有毒的重金屬元素，若不采取措施直接進行傾倒處理會污染土壤和水體，進而嚴 重危害人們的身體健康。傳統的傾倒處理淤泥的方式有很大的局限性且處理成本較高，已 無法滿足實際需要。尋找更為有效、更加經濟的方法去處置日益增加的淤泥廢物已成為世 界各國普遍關注的熱點問題。
[0003] 上世紀九十年代開始，日本等國開始使用粉煤灰-水泥無機聚合物對淤泥進行固 化處理。此種淤泥固化方法主要是在淤泥中摻入水泥、粉煤灰、石灰等無機固化材料，通過 攪拌、混合和養護后，固化材料與淤泥發生一系列的水解和水化反應使得原本無強度的淤 泥變成具備一定力學性能的固結體。固化材料添加到淤泥中，在淤泥顆粒表面包裹上一層 不可逆轉的膠凝物質硬化殼，使淤泥顆粒具備一定的水穩定性和強度穩定性。同時具有膠 凝性質的水化產物在淤泥顆粒之間形成了網狀結構，即構成了淤泥的骨架，結晶類的水化 產物填充網狀結構的孔隙，導致淤泥內部變得致密。由于包裹在淤泥顆粒上的凝結硬化殼 和淤泥顆粒之間網狀結構的形成有效降低了淤泥中重金屬活性，從而減少了重金屬從固結 體滲出的可能性。使用粉煤灰-水泥無機聚合物對淤泥進行固化是一種非常有效的處理淤 泥方法。但是，目前使用的粉煤灰_水泥無機聚合物固化淤泥還存在一些問題，如制備此 種無機聚合物需大量使用水泥，粉煤灰、磨細礦渣等工業廢棄物取代水泥的比例較低，粉煤 灰-水泥無機聚合物固化淤泥所形成固結體強度發展緩慢，固結體干縮大、易開裂。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于針對傳統粉煤灰_水泥無機聚合物淤泥固化材料大量使用水 泥、固結體強度發展緩慢且干縮大、易開裂等難題。提供了一種完全不使用水泥、只使用廢 棄物、固化速度快、固結體體積穩定性好的粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料 的制備方法。
[0005] 實現本發明的技術方案是：
[0006] -種粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料的制備方法，包括以下步驟：
[0007] (1)對廢棄玻璃進行分揀、清洗、晾干、粉碎處理后，過篩去除廢棄玻璃中的雜質與 形狀不規則的顆粒；然后將廢棄玻璃顆粒放入球磨機中球磨30-60分鐘后得磨細廢棄玻璃 粉待用；
[0008] (2)將氫氧化鈉與焦亞硫酸鈉溶解在拌和水中，控制攪拌速度和水溶液pH值，使 其形成均一溶液；
[0009] (3)將膠凝材料、廢棄聚丙烯地毯纖維放入裝有攪拌器的容器中以30轉/分鐘攪 拌速度混合1-2分鐘，所述膠凝材料為粉煤灰和磨細廢棄玻璃粉。然后將含有氫氧化鈉與 焦亞硫酸鈉的拌和水溶液加入到容器中，在30轉/分鐘攪拌速度下繼續攪拌1-2小時。為 避免無機聚合物在容器底部層積，需使用鐵鏟對無機聚合物漿體進行人工攪拌1-2次。最 后，60轉/分鐘的攪拌速度下加速拌合0. 5小時，去除無機聚合物漿體中氣泡，制備出粉煤 灰-廢棄玻璃粉無機聚合物固化材料。
[0010] 進一步，所述步驟（2)中氫氧化鈉用量為拌合水重量的8%，焦亞硫酸鈉用量為拌 合水重量的4. 5%。
[0011] 進一步，所述步驟（2)中控制拌速度在30轉/分鐘和水溶液pH值控制在12以上。
[0012] 進一步，所述步驟（3)中廢棄聚丙烯地毯纖維為膠凝材料用量的0. 5%。
[0013] 本發明制備的粉煤灰_廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料有如下優點：
[0014] (1)與傳統的粉煤灰-水泥無機聚合物淤泥固化材料相比，雖然新型粉煤灰-廢棄 玻璃粉無機聚合物由于氫氧化鈉、焦亞硫酸鈉、廢棄聚丙烯地毯纖維的加入，每生產一噸此 種固化材料需增加原材料費用10元。但粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料中， 粉煤灰和廢棄玻璃粉完全取代水泥，每生產一噸此種固化材料僅水泥材料費用的節約可達 25元。綜合計算，生產一噸粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物齡泥固化材料可節約原材料費 用15元。以每年生產此種新型固化材料10000噸計算，可節約原材料成本15萬元。
[0015] (2)制備粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料完全不使用水泥，減少了 水泥生產過程中C02等溫室氣體和工業粉塵排放對環境的影響。利用磨細廢棄玻璃粉來制 備淤泥固化材料大量消耗了廢棄玻璃，避免了傳統填埋方法處理廢棄玻璃需占用大量土地 和對周圍環境產生嚴重污染的問題。廢棄玻璃作為一種資源用于制備淤泥固化材料是循環 使用廢棄玻璃廢物的最佳途徑。
[0016] (3)粉煤灰、磨細廢棄玻璃粉具有良好的減水效果和很低的吸水率，這導致粉煤 灰-廢棄玻璃粉無機聚合物漿體不需摻加高效減水劑就能達到對無機聚合物漿體流動性 的要求。每生產1噸此種新型淤泥固化材料高效減水劑費用節約達5元，按每年生產此種 新型固化材料10000噸計算，可節約材料成本5萬元。
[0017] (4)在粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料制備過程中，氫氧化鈉和焦 亞硫酸鈉復合激發劑的摻加，加快了無機聚合物早期聚合速度，粉煤灰-廢棄玻璃粉無機 聚合物與淤泥形成的固結體強度發展快，廢棄玻璃粉膠凝材料早期水化反應產生的微膨脹 補償了淤泥固結體的早期收縮，廢棄聚丙烯地毯纖維的加入抑制了淤泥固結體長期收縮開 裂。新型粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料克服了傳統粉煤灰-水泥無機聚 合物淤泥固化材料需大量使用水泥、固結體強度發展慢、干縮大、易開裂等缺點，提高了無 機聚合物淤泥固結體的力學性能、體積穩定性、顯著降低了固結體中重金屬的浸出量。粉煤 灰-廢棄玻璃粉無機聚合物固化淤泥后形成的固結體可作為土木工程材料繼續使用，擴大 了粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料的應用范圍。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料的制備流程圖。
[0019] 圖2是FAC、FAG無機聚合物固化材料固化淤泥后固結體的抗壓強度。
[0020] 圖3是FAC、FAG無機聚合物固化材料固化淤泥后固結體的抗折強度。
[0021] 圖4是FAC、FAG無機聚合物固化材料固化淤泥后固結體的干燥收縮值。
[0022] 圖5是FAC、FAG無機聚合物固化材料固化淤泥后固結體的堿硅酸反應膨脹值。
[0023] 圖6是FAC、FAG無機聚合物固化材料固化淤泥后固結體的重金屬浸出量。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖和具體實施例進一步闡釋本發明。
[0025] 實施例1
[0026] 粉煤灰_廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料的制備方法，包括以下步驟：
[0027] 1、淤泥的預處理
[0028] 將污水處理廠、河流清淤、填海工程所得的淤泥進行充分攪拌后，放置在含有頂棚 的露天7-10天，60-80°C溫度下脫水烘干，粉碎通過5mm方孔篩，去除齡泥中各種雜質。取 處理后淤泥按美國環境保護暑毒性特性浸出方法（TCLP，EPAMethod1311)測定淤泥中重 金屬浸出量。
[0029] 2、粉煤灰-廢棄玻璃粉無機聚合物淤泥固化材料的制備
[0030] 2. 1、原材料
[0031] 將廢棄白色玻璃飲料瓶進行分揀、清洗、晾干、粉碎處理后通過5mm方孔篩，去除 廢棄玻璃中的雜質與形狀不規則顆粒。將廢棄玻璃砂放入容積為10L球磨機中以40轉/ 分鐘速度球磨40分鐘，磨細廢棄玻璃粉密封放置48小時，使用激光粒度儀測得磨細廢棄玻 璃粉