專利名稱：一種固體廢棄物的回收再利用方法及以該固體廢棄物為原料制得的玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體廢棄物的回收再利用方法，具體涉及一種固體廢棄物制成玻璃的方法以及以固體廢棄物為原料制得的玻璃。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)和生活中會(huì)有大量的固體廢棄物產(chǎn)生。固體廢棄物廣義上是指人類在生產(chǎn)、消費(fèi)、生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)，主要包括固體顆粒、垃圾、爐渣、污泥、廢棄的制品、破損器皿、殘次品、動(dòng)物尸體、變質(zhì)食品、人畜糞便等。固體廢棄物的堆積、排放不僅會(huì)占地方，還會(huì)污染環(huán)境，目前沒有將其有效回收利用的方法。研究發(fā)現(xiàn)，有
的固體廢棄物中含有硅、鋁、鈣、鈉等氧化物成分，這些成分是玻璃制造的常用組分。由于玻璃可多次回收再利用，因此將無機(jī)固體廢棄物作為原料制玻璃，可以解決它們的污染和后處理問題。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的提高，廢水處理也是許多工業(yè)生產(chǎn)的重要任務(wù)之一。為使廢水達(dá)標(biāo)排放和循環(huán)使用，生產(chǎn)廠家需集中回收廢水進(jìn)行再處理。廢水混凝與絮凝是廢水處理的重要工藝之一，其過程主要是通過向廢水中加入混凝劑、絮凝劑及助凝劑等，產(chǎn)生大量的沉降物(也可稱為絮凝物)，將這些沉降物經(jīng)板狀壓濾機(jī)脫水處理，得到了大量的含水的廢水沉降物，即將廢水中有毒有害物質(zhì)最終以沉淀形式分離出來，這些廢水沉降物也是固體廢棄物中的一種。目前這些沉降物多進(jìn)行自然堆積或填埋，不能很好地利用，既占用土地，又污染地下和大氣環(huán)境，形成新的環(huán)境問題，即雖然廢水達(dá)標(biāo)再利用或排放了，但實(shí)際上是形成了固體廢棄物的二次污染。因此，找到廢水沉降物的高效回收再利用方法是當(dāng)務(wù)之急。常用的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽、聚合鹽類(如堿式氯化鋁、聚合硫酸鐵)等，此外，還用到聚丙烯酰胺(PAM)、活化硅酸、骨膠等絮凝劑，常用助凝劑有氯、生石灰、氫氧化鈉。廢水含有的無機(jī)物及在這些廢水處理過程中添加的物質(zhì)(除有機(jī)物外)都可以成為玻璃的有效成分，如鋁鹽、硅酸、石灰、氫氧化鈉引入的鋁、硅、鈣、鈉的氧化物都是玻璃的常用成分，一些有毒離子如鉻、鎘、銅、錳等都可以是玻璃著色劑，而一些稀土元素是玻璃難得的輔助原料(如著色劑、澄清劑、氧化、還原劑等)，因此將其作為玻璃原料是沉降物處理的一個(gè)很好的方法。更值得一提的是，有毒離子一旦固化到玻璃中，利用玻璃高化學(xué)穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，可以一勞永逸地解決有毒離子的危害。因此利用廢水沉降物作為原料制玻璃不失為一種徹底解決廢水污染的有效后續(xù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種固體廢棄物的回收再利用方法，該方法能將固體廢棄物變廢為寶，重新利用，大大減輕了環(huán)境壓力。本發(fā)明還提供了以上述固體廢棄物為原料制得的玻璃，將固體廢棄物制成玻璃，既減輕了玻璃的制造成本，又消除了固體廢棄物的處理問題，具有很好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義。本發(fā)明對(duì)固體廢棄物進(jìn)行了有效的利用，具體技術(shù)方案如下
一種固體廢棄物的回收再利用方法，其特征是所述固體廢棄物含有硅、鋁、鈣、鈉的氧化物，將固體廢棄物直接制成玻璃或者以固體廢棄物為玻璃的原料之一與其他原料混合制成玻璃。所述固體廢棄物可以是含有硅、鋁、鈣和鈉的氧化物成分的任意領(lǐng)域的固體廢棄物。上述方法中，所述固體廢棄物主要包含以下成分Na2O 6-10wt%, SiO2 46_65wt%，Al2O3 18-25wt%, CaO 6 10wt%，其余成分<15wt%。因固體廢棄物可以選自不同的行業(yè)，所以除Na2O ,SiO2^Al2O3、CaO成分外，固體廢棄物中的其余成分會(huì)因?yàn)楣腆w廢棄物來源的不同而不同，例如其余成分可以為非金屬、過渡金屬、稀土元素、鑭系元素等，其余成分的含量也會(huì)因廢棄物的不同而有差異。上述方法中，所述固體廢棄物可以是廢水中得到的沉降物，廢水沉降物即為廢水 經(jīng)混凝或絮凝后的沉降物。例如可以是催化劑生產(chǎn)廢水經(jīng)混凝或絮凝工藝處理得到的沉降物，優(yōu)選的可以是流化床催化裂化(FCC)催化劑生產(chǎn)廢水經(jīng)混凝或絮凝工藝處理所得的沉降物。當(dāng)固體廢棄物為FCC催化劑生產(chǎn)所得沉降物時(shí)，其成分包括=Na2O 6-10wt%, SiO246-65wt%, Al2O3 18-25wt%, CaO 6 10wt%，其余成分包括S03、其他金屬氧化物、催化劑殘留物等成分。SO3含量3-9%，其他金屬氧化物包括K20、Mg0、Fe203等，含量少于lwt%，催化劑殘留物主要為過渡金屬及稀土元素如La、Cu、Ni、Cr等，含量很少。上述回收再利用方法中，如果僅用固體廢棄物作為原料制備玻璃則粘度較大，一般僅能制玻璃粉，制備塊體玻璃成型較困難，為了克服這一問題，將固體廢棄物與白云石、石灰石、螢石和硅砂中的多種混合制成玻璃。上述回收再利用方法中，玻璃制備具體包括以下步驟
(O固體廢棄物前處理將固體廢棄物烘干，磨成細(xì)粉；
(2)熔制將磨成細(xì)粉的固體廢棄物在135(Tl500°C下保溫l_2h，制成玻璃液；或者將磨成細(xì)粉的固體廢棄物與白云石、石灰石、螢石合硅砂中的多種混合均勻，然后在135(Tl50(TC下保溫l_2h，制成玻璃液；
(3)將玻璃液水淬成玻璃粉；或者將玻璃液澆鑄成型、退火，然后冷卻得玻璃板。上述步驟(I)中，利用工廠自身廢熱或玻璃廠的廢熱資源將固體廢棄物烘干。上述步驟(I)中，將固體廢棄物磨至過16目篩。上述步驟(3)中，所得玻璃粉作為制備普通玻璃、陶瓷釉料或燒結(jié)微晶玻璃的原料。上述步驟(3)中，成型玻璃板的退火所需溫度為650_700°C，退火時(shí)間在l_2h。以固體廢棄物為原料可以制得玻璃，該玻璃以固體廢棄物為唯一原料或者還包含其他原料，固體廢棄物的含量為50-100wt%。具體的，當(dāng)原料僅為固體廢棄物時(shí)，固體廢棄物含量為100%，當(dāng)含有其他原料時(shí)，固體廢棄物含量在50-65%之間。上述玻璃中，原料中還包括白云石、石灰石、螢石和硅砂中的多種，原料組成為固體廢棄物 54. 5-62. 6wt%,白云石 0-21. 7wt%,石灰石 17. 5-30. 8wt%,螢石 O. 95-1. 0wt%,娃砂
5.0-5. 8wt%。
上述玻璃中，固體廢棄物優(yōu)選為FCC催化劑生產(chǎn)所得沉降物。本發(fā)明是為解決工業(yè)生產(chǎn)形成的固體廢棄物而研創(chuàng)的,可直接實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的玻璃化，也可添加白云石、石灰石等額外原料，調(diào)整配方，使其黏度、硬度、密度、化學(xué)穩(wěn)定性等符合玻璃生產(chǎn)實(shí)際。固體廢棄物的利用率高、變廢為寶，外加原料易得、成本低，工藝流程簡(jiǎn)便易行，產(chǎn)品性能滿足一般要求，可在建筑領(lǐng)域或其它日用玻璃領(lǐng)域廣泛推廣。本專利提出將固體廢棄物直接玻璃化或添加部分其它廉價(jià)礦物后再玻璃化的思路，固體廢棄物利用率分別高達(dá)100%和60%，所得制品性能可滿足一般需求，且這些制品可百分之百回收再利用，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶、保護(hù)環(huán)境的、可持續(xù)發(fā)展的多重目標(biāo)。
具體實(shí)施例方式下面以流化床催化裂化催化劑(fluidized-bed catalytic cracking ,簡(jiǎn)稱FCC催化劑)生產(chǎn)過程中處理廢水所得的沉降物為例，進(jìn)一步的闡述本發(fā)明。FCC催化劑廢水沉降物的產(chǎn)生過程是在FCC催化劑的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢 水，為使廢水達(dá)標(biāo)排放和循環(huán)使用，催化劑生產(chǎn)廠家一般集中回收廢水后，向廢水中加入生石灰調(diào)節(jié)廢水PH值，并加入一些絮凝劑使廢水產(chǎn)生大量的絮凝沉解物，將這些沉解物經(jīng)板狀壓濾機(jī)脫水處理，得到了大量的含水的廢水沉降物。其組成為Na2O 6-10wt%, SiO246-65wt%, Al2O3 18-25wt%, CaO 6 10wt%, S03 3_9%，其它 K20、MgO、Fe2O3 等氧化物少于lwt%,催化劑殘留物,包括過渡金屬及稀土元素,例如La、Cu、Ni、Cr等元素,含量很少。從沉降物組成可以看出，其中含有組成玻璃的重要成分——Si02、Al203、Ca0、Na20，因此其制玻璃是可行的，發(fā)明人經(jīng)過進(jìn)一步的創(chuàng)造性勞動(dòng)，研究了將沉降物制成玻璃的配方和工藝，其具體實(shí)施例如下。實(shí)施例I
直接利用廢水沉降固體廢棄物(以下簡(jiǎn)稱沉降物)熔制玻璃，沉降物的重量百分比含量的組成包括:Si02 56. 16%、Al2O3 21. 27%、CaO 7. 03%、Fe2O3 0. 42%、MgO 0. 31%、Na2O 7. 42%、K2O 0. 12%、SO3 5. 32%、La2O3 1. 95%。具體生產(chǎn)方法如下
采用行星式球磨機(jī)將沉降物粉磨至粉末狀顆粒過16目篩。將研磨后的沉降物顆粒放入氧化鋁坩堝中，在高溫爐中分別加熱至1350°C和1400°C，保溫1-2小時(shí)，然后澆筑入模具中，在退火爐中650-700°C進(jìn)行退火l_2h，隨爐冷卻至室溫。在不同熔融溫度下所得的玻璃的性能指標(biāo)如下表
化學(xué)穩(wěn)定性
溫度(O密度(gtoii) 顏色
t失重百分?jǐn)?shù)%)
1350t0.372.5423 棕黃色
1400t0.42.5427 棕黃色
實(shí)施例2
直接利用廢水沉降固體廢棄物(以下簡(jiǎn)稱沉降物)熔制玻璃，沉降物的重量百分比含量的組成包括(wt%):Si02 46. 16%,Al2O3 :24. 27%、CaO :6. 03%,Fe2O3 :0. 45%,MgO :0. 32%,Na2O 9. 42%、K2O 0. 15%、SO3 :8. 32%、La2O3 :1. 96%、CuO :0. 98%、Ni2O3 :0. 94%。具體生產(chǎn)方法如實(shí)施例I，所得玻璃性能與實(shí)施例相似。實(shí)施例3
按照實(shí)施例I的組成配方制造玻璃，不同的是，制備方法為將沉降物粉磨至粉末狀顆粒，將研磨后的沉降物顆粒加熱至1500°C，保溫I小時(shí)，得到的玻璃液采用水淬的方法直接制成玻璃粉。所得玻璃粉可以用作玻璃制造的原料，或者其他領(lǐng)域的原料如陶瓷釉料、燒結(jié)微晶玻璃。實(shí)施例4
本發(fā)明玻璃如果僅用沉降物作為原料制備則粘度較大，制備成型較困難，工業(yè)實(shí)用性差，為了克服這一問題，可以在沉降物中加入其他成分，使原料粘度降低，性能增強(qiáng)。本實(shí)施例按照下面的原料組成表在沉降物中選擇性的添加白云石、石灰石、螢石、硅砂原料。
權(quán)利要求
1.一種固體廢棄物的回收再利用方法，其特征是所述固體廢棄物含有硅、鋁、鈣、鈉的氧化物，將固體廢棄物直接制成玻璃或者以固體廢棄物為玻璃的原料之一與其他原料混合制成玻璃。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體廢棄物的回收再利用方法，其特征是所述固體廢棄物包含以下成分Na20 6-10wt%, SiO2 46_65wt%，Al2O3 18_25wt%，CaO 6 10wt%,其余成分<15wt%0
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體廢棄物的回收再利用方法，其特征是所述固體廢棄物為催化劑生產(chǎn)廢水經(jīng)混凝或絮凝工藝處理得到的沉降物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體廢棄物的回收再利用方法，其特征是所述固體廢棄物為流化床催化裂化催化劑生產(chǎn)綜合廢水經(jīng)混凝或絮凝工藝處理所得的沉降物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的固體廢棄物的回收再利用方法，其特征是固體廢棄物與白云石、石灰石、螢石和硅砂中的多種混合制成玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體廢棄物的回收再利用方法，其特征是，玻璃制備具體包括以下步驟 (1)固體廢棄物前處理將固體廢棄物烘干，磨成細(xì)粉； (2)熔制將磨成細(xì)粉的固體廢棄物在135(Tl500°C下保溫l_2h，制成玻璃液；或者將磨成細(xì)粉的固體廢棄物與白云石、石灰石、螢石和硅砂中的多種混合均勻，然后在135(Tl50(TC下保溫l_2h，制成玻璃液； (3)將玻璃液水淬成玻璃粉；或者將玻璃液澆鑄成型、650-700°C退火，然后冷卻得玻璃板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體廢棄物的回收再利用方法，其特征是步驟(I)中，利用工廠自身廢熱或玻璃廠的廢熱資源將固體廢棄物烘干；將固體廢棄物磨至過16目篩。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體廢棄物的回收再利用方法，其特征是所得玻璃粉作為制備普通玻璃、陶瓷釉料或燒結(jié)微晶玻璃的原料。
9.一種以固體廢棄物為原料的玻璃，其特征是原料包括固體廢棄物，固體廢棄物的含量為 50-100wt%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的玻璃，其特征是原料中還包括白云石、石灰石、螢石和硅砂中的多種，原料組成為固體廢棄物54. 5-62. 6wt%,白云石0-21. 7wt%,石灰石。17. 5-30. 8wt%,螢石 O. 95-1. 0wt%,硅砂 5. 0-5. 8wt%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固體廢棄物的回收再利用方法，所述固體廢棄物含有硅、鋁、鈣、鈉的氧化物，將固體廢棄物直接制成玻璃或者以固體廢棄物為玻璃的原料之一與其他原料混合制成玻璃。本發(fā)明還公開了以該固體廢棄物為原料制成的玻璃。所述固體廢棄物可以是含有硅、鋁、鈣、鈉的氧化物的任意領(lǐng)域的固體廢棄物。本發(fā)明提出將固體廢棄物直接玻璃化或添加部分其它廉價(jià)礦物后再玻璃化的思路，固體廢棄物利用率分別高達(dá)100%和60%，所得制品性能可滿足一般需求，且這些制品可百分之百回收再利用，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶、保護(hù)環(huán)境的、可持續(xù)發(fā)展的多重目標(biāo)。
文檔編號(hào)C03C6/00GK102807323SQ20121033604
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者劉世權(quán), 李娜, 脫永峰, 沈鴻海 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)