一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法与流程

文档序号:12395124阅读:174来源:国知局

本发明涉及陶瓷添加剂领域,尤其是一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法。



背景技术:

我国作为陶瓷生产的大国,陶瓷产量已连续几年位居世界第一,其中日用陶瓷产量占全球产量的70%左右,陈设艺术陶瓷产量占全球产量的65%,建筑陶瓷产量也占全球总产量的50%左右。但由于我国是一个能源和资源相对贫乏的国家,而陶瓷行业是一个高度依赖能源、资源的产业,每年需要消耗优质的矿物原料1亿吨以上,能源耗用折合成标准煤大概需要3000万吨以上;陶瓷行业作为一个高能耗的行业,从料浆的制备到制品的烧成,每个工序消耗的电力、燃料等能源的成本占整个陶瓷生产成本的23%~40%,因此,节能降耗将是陶瓷生产的大势所趋,也是陶瓷工业可持续发展的重要条件,在陶瓷生产中,为满足各工艺要求常需要加入不同的添加剂,虽然用量不大,但却起着重要的作用,添加剂添加量的多少也影响到成品的外观和物理性能。

另外,随着我国社会经济的发展、城市化进程的加快,我国的城市垃圾数量增长异常迅速,而在众多的城市生活垃圾处理过程中,大量的垃圾露天堆放或填埋不仅占用大量土地,而且易对土壤、地下水、大气造成极大的二次污染,成为严重的环境问题,由于垃圾在进行好氧发酵过程中会产生丰富的腐殖酸,而腐植酸是一种无定形的有机高分子化合物,将其进行改性,使其具有较大的空间网状结构,可以作为陶瓷添加剂来极大的提高陶瓷颗粒之间的结合作用,增加陶瓷强度,因此,将垃圾渗滤液进行改性后应用于陶瓷添加剂生产领域对改善我国的能源利用环境、提高资源的再生利用率具有重要意义。



技术实现要素:

为了解决现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、且适用于工业化生产的利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法。

为了实现上述的技术目的,本发明的技术方案为:

一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,以垃圾渗滤液为原料,依次通过提纯、碱化、磺化和接枝共聚反应,并添加蒙脱石和引发剂进行制得减薄型陶瓷添加剂。

进一步,根据上述一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,其包括以下步骤:

(1)将垃圾渗滤液进行过滤,去除悬浮物和固体颗粒;

(2)在上述过滤后的垃圾渗滤液中添加碱溶液,调节pH至7.5~9;

(3)往上述调节pH后的垃圾渗滤液中加入混凝剂,再用搅拌机以2000~2200rmp的转速进行搅拌混合2~4min后,将转速调节至450~550rmp后再搅拌9~11min;

(4)将上述搅拌后的混合溶液进行静置沉淀,并取沉淀物与水进行混合配置成溶液,再加入氢氧化钠溶液进行碱化处理,调节pH至7~8.5;

(5)往步骤(4)制得的溶液中加入磺化剂,并使溶液在80~100℃的环境下进行反应处理2~4h;

(6)往步骤(5)反应后的溶液中加入丙烯酸、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺后,再缓慢加入引发剂,并在80~90℃条件下,进行搅拌反应1~3.5h,反应完成后,对溶液进行烘干得到固体物质;

(7)将上述烘干制得的固体物质进行破碎和通过16~24目筛网进行筛分;

(8)将上述筛分得到的颗粒物与蒙脱石和添加剂进行均匀混合,即可制得减薄型陶瓷添加剂。

进一步,上述各步骤中各组分添加的质量分数为:

进一步,所述步骤(4)中沉淀物与水混合成的溶液固含量为55%~63%。

进一步,所述的混凝剂为阳离子混凝剂,由铁盐、铝盐、铁盐和铝盐的聚合物中的一种以上混合而成。

进一步,所述的磺化剂为硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、三氧化硫中的一种以上混合而成。

进一步,所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种以上混合而成。

进一步,所述的添加剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、五水偏硅酸钠、碳酸钠、六偏磷酸钠中的一种以上混合而成。

进一步,所述的减薄型陶瓷添加剂的相对分子质量Mn为4600~25000。

一种根据上述的方法制得的陶瓷添加剂的应用,将所述的陶瓷添加剂按陶瓷坯料总质量的0.3%~0.8%加入陶瓷坯料中作为添加剂来制备陶瓷。

采用上述的技术方案,本发明的有益效果为:通过对垃圾渗滤液进行预处理、混凝、碱化、磺化和接枝共聚反应处理并辅以添加助剂进行改性后,使其具有较大的空间网状结构,作为陶瓷添加剂来使用可以增大陶瓷颗粒间的结合作用,同时改性后的垃圾渗滤液中还有大量的羧基,这种亲水性基团能够对陶瓷坯料起到良好的减水、分散作用,另外添加剂组分中还增加了蒙脱石和其他添加剂有利于进一步提高陶瓷添加剂的增强、溅水和分散作用,该方法通过有效利用垃圾处理过程中的垃圾渗滤液作为原料,实现了资源的循环再利用,对保护环境和提高经济效益具有积极的作用。

具体实施方式

一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,以垃圾渗滤液为原料,依次通过提纯、碱化、磺化和接枝共聚反应,并添加蒙脱石和引发剂进行制得减薄型陶瓷添加剂。

进一步,根据上述一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,其包括以下步骤:

(1)将垃圾渗滤液进行过滤,去除悬浮物和固体颗粒;

(2)在上述过滤后的垃圾渗滤液中添加碱溶液,调节pH至7.5~9;

(3)往上述调节pH后的垃圾渗滤液中加入混凝剂,再用搅拌机以2000~2200rmp的转速进行搅拌混合2~4min后,将转速调节至450~550rmp后再搅拌9~11min;

(4)将上述搅拌后的混合溶液进行静置沉淀,并取沉淀物与水进行混合配置成溶液,再加入氢氧化钠溶液进行碱化处理,调节pH至7~8.5;

(5)往步骤(4)制得的溶液中加入磺化剂,并使溶液在80~100℃的环境下进行反应处理2~4h;

(6)往步骤(5)反应后的溶液中加入丙烯酸、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺后,再缓慢加入引发剂,并在80~90℃条件下,进行搅拌反应1~3.5h,反应完成后,对溶液进行烘干得到固体物质;

(7)将上述烘干制得的固体物质进行破碎和通过16~24目筛网进行筛分;

(8)将上述筛分得到的颗粒物与蒙脱石和添加剂进行均匀混合,即可制得减薄型陶瓷添加剂。

进一步,上述各步骤中各组分添加的质量分数为:

进一步,所述步骤(4)中沉淀物与水混合成的溶液固含量为55%~63%。

进一步,所述的混凝剂为阳离子混凝剂,由铁盐、铝盐、铁盐和铝盐的聚合物中的一种以上混合而成。

进一步,所述的磺化剂为硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、三氧化硫中的一种以上混合而成。

进一步,所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种以上混合而成。

进一步,所述的添加剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、五水偏硅酸钠、碳酸钠、六偏磷酸钠中的一种以上混合而成。

进一步,所述的减薄型陶瓷添加剂的相对分子质量Mn为4600~25000。

一种根据上述的方法制得的陶瓷添加剂的应用,将所述的陶瓷添加剂按陶瓷坯料总质量的0.3%~0.8%加入陶瓷坯料中作为添加剂来制备陶瓷。

实施例1

一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,其包括以下步骤:

(1)将38Kg垃圾渗滤液进行过滤,去除悬浮物和固体颗粒;

(2)在上述过滤后的垃圾渗滤液中添加氢氧化钠液进行调节pH至7.5;

(3)往上述调节pH后的垃圾渗滤液中加入0.05Kg十八水合硫酸钠,再用搅拌机以2000rmp的转速进行搅拌混合2min后,将转速调节至450rmp后再搅拌9min;

(4)将上述搅拌后的混合溶液进行静置沉淀,并取沉淀物与水进行混合配置成固含量为58%的溶液,再加入氢氧化钠溶液进行碱化处理,调节pH至7;

(5)往步骤(4)制得的溶液中加入0.194Kg亚硫酸钠,并使溶液在80℃的环境下进行反应处理2h;

(6)往步骤(5)反应后的溶液中加入10Kg丙烯酸、0.009Kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺后,再缓慢加入0.017Kg过硫酸铵作为引发剂,并在80℃条件下,进行搅拌反应1h,反应完成后,对溶液进行烘干得到固体物质;

(7)将上述烘干制得的固体物质进行破碎和通过20目筛网进行筛分;

(8)将上述筛分得到的颗粒物与21Kg蒙脱石、2Kg三聚磷酸钠、3.73Kg五水偏硅酸钠和25Kg水进行搅拌均匀混合,即可制得减薄型陶瓷添加剂,所述制得的减薄型陶瓷添加剂的相对分子质量为4600。

性能测试

将粉磨分级的陶瓷坯料置于球磨罐中,按坯料总质量的0.3%加入上述制得的陶瓷添加剂并加入适量水调节坯料的含水量为6%,用快速研磨机进行研磨2h,球磨完毕后,取样进行泥浆流动性测试和将坯料制成70mmX30mmX5mm规格的试样进行抗折强度测试。

实施例2

一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,其包括以下步骤:

(1)将37Kg垃圾渗滤液进行过滤,去除悬浮物和固体颗粒;

(2)在上述过滤后的垃圾渗滤液中添加氢氧化钠液进行调节pH至8;

(3)往上述调节pH后的垃圾渗滤液中加入0.043Kg十八水合硫酸钠,再用搅拌机以2000rmp的转速进行搅拌混合3min后,将转速调节至450rmp后再搅拌10min;

(4)将上述搅拌后的混合溶液进行静置沉淀,并取沉淀物与水进行混合配置成固含量为56%的溶液,再加入氢氧化钠溶液进行碱化处理,调节pH至8;

(5)往步骤(4)制得的溶液中加入0.194Kg亚硫酸钠,并使溶液在85℃的环境下进行反应处理3h;

(6)往步骤(5)反应后的溶液中加入9Kg丙烯酸、0.009Kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺后,再缓慢加入0.018Kg过硫酸钾作为引发剂,并在85℃条件下,进行搅拌反应2h,反应完成后,对溶液进行烘干得到固体物质;

(7)将上述烘干制得的固体物质进行破碎和通过20目筛网进行筛分;

(8)将上述筛分得到的颗粒物与22Kg蒙脱石、3.73Kg三聚磷酸钠、2Kg硅酸钠和26Kg水进行搅拌均匀混合,即可制得减薄型陶瓷添加剂,所述制得的减薄型陶瓷添加剂的相对分子质量为10000。

性能测试

将粉磨分级的陶瓷坯料置于球磨罐中,按坯料总质量的0.5%加入上述制得的陶瓷添加剂并加入适量水调节坯料的含水量为6%,用快速研磨机进行研磨2h,球磨完毕后,取样进行泥浆流动性测试和将坯料制成70mmX30mmX5mm规格的试样进行抗折强度测试。

实施例3

一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,其包括以下步骤:

(1)将36Kg垃圾渗滤液进行过滤,去除悬浮物和固体颗粒;

(2)在上述过滤后的垃圾渗滤液中添加氢氧化钠液进行调节pH至8.5;

(3)往上述调节pH后的垃圾渗滤液中加入0.03Kg七水合硫酸铁,再用搅拌机以2100rmp的转速进行搅拌混合3min后,将转速调节至500rmp后再搅拌11min;

(4)将上述搅拌后的混合溶液进行静置沉淀,并取沉淀物与水进行混合配置成固含量为55%的溶液,再加入氢氧化钠溶液进行碱化处理,调节pH至8;

(5)往步骤(4)制得的溶液中加入0.23Kg氯磺酸,并使溶液在90℃的环境下进行反应处理4h;

(6)往步骤(5)反应后的溶液中加入9.311Kg丙烯酸、0.01Kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺后,再缓慢加入0.019Kg过硫酸钠作为引发剂,并在90℃条件下,进行搅拌反应3h,反应完成后,对溶液进行烘干得到固体物质;

(7)将上述烘干制得的固体物质进行破碎和通过20目筛网进行筛分;

(8)将上述筛分得到的颗粒物与23Kg蒙脱石、4Kg六偏磷酸钠、2.5Kg硅酸钠和25Kg水进行搅拌均匀混合,即可制得减薄型陶瓷添加剂,所述制得的减薄型陶瓷添加剂的相对分子质量为12000。

性能测试

将粉磨分级的陶瓷坯料置于球磨罐中,按坯料总质量的0.7%加入上述制得的陶瓷添加剂并加入适量水调节坯料的含水量为6%,用快速研磨机进行研磨2h,球磨完毕后,取样进行泥浆流动性测试和将坯料制成70mmX30mmX5mm规格的试样进行抗折强度测试。

实施例4

一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,其包括以下步骤:

(1)将39.5Kg垃圾渗滤液进行过滤,去除悬浮物和固体颗粒;

(2)在上述过滤后的垃圾渗滤液中添加氢氧化钠液进行调节pH至8.5;

(3)往上述调节pH后的垃圾渗滤液中加入0.05Kg七水合硫酸铁,再用搅拌机以2200rmp的转速进行搅拌混合4min后,将转速调节至550rmp后再搅拌11min;

(4)将上述搅拌后的混合溶液进行静置沉淀,并取沉淀物与水进行混合配置成固含量为61%的溶液,再加入氢氧化钠溶液进行碱化处理,调节pH至8.5;

(5)往步骤(4)制得的溶液中加入0.3Kg硫酸,并使溶液在95℃的环境下进行反应处理4h;

(6)往步骤(5)反应后的溶液中加入9.1225Kg丙烯酸、0.0085Kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺后,再缓慢加入0.019Kg过硫酸铵作为引发剂,并在90℃条件下,进行搅拌反应3.5h,反应完成后,对溶液进行烘干得到固体物质;

(7)将上述烘干制得的固体物质进行破碎和通过20目筛网进行筛分;

(8)将上述筛分得到的颗粒物与21Kg蒙脱石、3Kg三聚磷酸钠、2Kg碳酸钠和25Kg水进行搅拌均匀混合,即可制得减薄型陶瓷添加剂,所述制得的减薄型陶瓷添加剂的相对分子质量为20000。

性能测试

将粉磨分级的陶瓷坯料置于球磨罐中,按坯料总质量的0.8%加入上述制得的陶瓷添加剂并加入适量水调节坯料的含水量为6%,用快速研磨机进行研磨2h,球磨完毕后,取样进行泥浆流动性测试和将坯料制成70mmX30mmX5mm规格的试样进行抗折强度测试。

实施例5

一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,其包括以下步骤:

(1)将40Kg垃圾渗滤液进行过滤,去除悬浮物和固体颗粒;

(2)在上述过滤后的垃圾渗滤液中添加氢氧化钠液进行调节pH至9;

(3)往上述调节pH后的垃圾渗滤液中加入0.06Kg七水合硫酸铁,再用搅拌机以2100rmp的转速进行搅拌混合2min后,将转速调节至550rmp后再搅拌11min;

(4)将上述搅拌后的混合溶液进行静置沉淀,并取沉淀物与水进行混合配置成固含量为63%的溶液,再加入氢氧化钠溶液进行碱化处理,调节pH至8;

(5)往步骤(4)制得的溶液中加入0.17Kg亚硫酸钠,并使溶液在100℃的环境下进行反应处理2h;

(6)往步骤(5)反应后的溶液中加入8.7Kg丙烯酸、0.0085Kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺后,再缓慢加入0.018Kg过硫酸铵作为引发剂,并在90℃条件下,进行搅拌反应1h,反应完成后,对溶液进行烘干得到固体物质;

(7)将上述烘干制得的固体物质进行破碎和通过20目筛网进行筛分;

(8)将上述筛分得到的颗粒物与21.0425Kg蒙脱石、3Kg六偏磷酸钠、2Kg碳酸钠和25Kg水进行搅拌均匀混合,即可制得减薄型陶瓷添加剂,所述制得的减薄型陶瓷添加剂的相对分子质量为6000。

性能测试

将粉磨分级的陶瓷坯料置于球磨罐中,按坯料总质量的0.4%加入上述制得的陶瓷添加剂并加入适量水调节坯料的含水量为6%,用快速研磨机进行研磨2h,球磨完毕后,取样进行泥浆流动性测试和将坯料制成70mmX30mmX5mm规格的试样进行抗折强度测试。

实施例6

一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,其包括以下步骤:

(1)将36Kg垃圾渗滤液进行过滤,去除悬浮物和固体颗粒;

(2)在上述过滤后的垃圾渗滤液中添加氢氧化钠液进行调节pH至9;

(3)往上述调节pH后的垃圾渗滤液中加入0.03Kg十八水合硫酸铝,再用搅拌机以2000rmp的转速进行搅拌混合2min后,将转速调节至500rmp后再搅拌10min;

(4)将上述搅拌后的混合溶液进行静置沉淀,并取沉淀物与水进行混合配置成固含量为56%的溶液,再加入氢氧化钠溶液进行碱化处理,调节pH至8.5;

(5)往步骤(4)制得的溶液中加入0.17Kg亚硫酸钠,并使溶液在90℃的环境下进行反应处理2h;

(6)往步骤(5)反应后的溶液中加入8.7Kg丙烯酸、0.01Kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺后,再缓慢加入0.017Kg过硫酸钾作为引发剂,并在90℃条件下,进行搅拌反应1h,反应完成后,对溶液进行烘干得到固体物质;

(7)将上述烘干制得的固体物质进行破碎和通过16目筛网进行筛分;

(8)将上述筛分得到的颗粒物与21.073Kg蒙脱石、4Kg五偏硅酸钠、4Kg硅酸钠和25Kg水进行搅拌均匀混合,即可制得减薄型陶瓷添加剂,所述制得的减薄型陶瓷添加剂的相对分子质量为18000。

性能测试

将粉磨分级的陶瓷坯料置于球磨罐中,按坯料总质量的0.6%加入上述制得的陶瓷添加剂并加入适量水调节坯料的含水量为6%,用快速研磨机进行研磨2h,球磨完毕后,取样进行泥浆流动性测试和将坯料制成70mmX30mmX5mm规格的试样进行抗折强度测试。

实施例7

一种利用垃圾渗滤液制备减薄型陶瓷添加剂的方法,其包括以下步骤:

(1)将36Kg垃圾渗滤液进行过滤,去除悬浮物和固体颗粒;

(2)在上述过滤后的垃圾渗滤液中添加氢氧化钠液进行调节pH至9;

(3)往上述调节pH后的垃圾渗滤液中加入0.06Kg十八水合硫酸铝,再用搅拌机以2000rmp的转速进行搅拌混合4min后,将转速调节至550rmp后再搅拌11min;

(4)将上述搅拌后的混合溶液进行静置沉淀,并取沉淀物与水进行混合配置成固含量为55%的溶液,再加入氢氧化钠溶液进行碱化处理,调节pH至8.5;

(5)往步骤(4)制得的溶液中加入0.17Kg亚硫酸钠,并使溶液在80℃的环境下进行反应处理3h;

(6)往步骤(5)反应后的溶液中加入9Kg丙烯酸、0.01Kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺后,再缓慢加入0.019Kg过硫酸钾作为引发剂,并在85℃条件下,进行搅拌反应2h,反应完成后,对溶液进行烘干得到固体物质;

(7)将上述烘干制得的固体物质进行破碎和通过24目筛网进行筛分;

(8)将上述筛分得到的颗粒物与21Kg蒙脱石、3Kg六偏磷酸钠、3.741Kg碳酸钠和27Kg水进行搅拌均匀混合,即可制得减薄型陶瓷添加剂,所述制得的减薄型陶瓷添加剂的相对分子质量为25000。

性能测试

将粉磨分级的陶瓷坯料置于球磨罐中,按坯料总质量的0.8%加入上述制得的陶瓷添加剂并加入适量水调节坯料的含水量为6%,用快速研磨机进行研磨2h,球磨完毕后,取样进行泥浆流动性测试和将坯料制成70mmX30mmX5mm规格的试样进行抗折强度测试。

实施对照例

将粉磨分级的陶瓷坯料置于球磨罐中,加入适量水调节坯料的含水量为6%,然后用快速研磨机进行研磨2h,球磨完毕后,取样进行泥浆流动性测试和将坯料制成70mmX30mmX5mm规格的试样进行抗折强度测试。

上述实施例1~7和实施对照例的测试结果如下表所示:

以上所述为本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,根据本发明的教导,在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型,皆应属本发明的涵盖范围。

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