利用废水污泥制备玻璃陶瓷的试验研究.pdf

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1、第24卷第3期中原工学院学报Vo1．24NO．32013年6月joURNALOFZHONGYUANUNIVERSITYOFTECHN0L0GYJun．，2013文章编号：1671—6906(2013)03—0045—03利用废水污泥制备玻璃陶瓷的试验研究张小立，刘英，范积伟，康梦菁(中原工学院，郑州450007)摘要：以废水污泥和适量的长石、石英砂、氧化钙和氧化铝粉为原料，采用粉料水淬并烧结的方法获得了抗弯强度不小于20MPa的废水污泥玻璃陶瓷材料．该陶瓷密度较高，气孔率较低，结晶充分，完全符合商用釉面砖强度性能的要求．关键词：废水污泥；陶瓷

2、；抗弯强度；结晶中图分类号：TB321文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1671—6906．2013．03．012一般传统的污泥处理方法是先处理后处置，即出过150目的筛，向其中添加适量的长石、SiO。、先进行浓缩、调质、脱水、干化等处理，然后再进行CaO和AlO。，污泥和添加物的总量比为1：9．将这卫生填埋、土地利用和焚烧等处置，但这些方法都些原料混合均匀后进行球磨，时间为24h，然后将这存在环境污染的风险，经济效益也较低[1]．利用些混合粉料在1270℃保温3h，然后水淬、研磨并污泥制陶瓷，是近年来对污泥进行处理的一种新

3、过筛得到玻璃料．将玻璃料置于4mmX5mmX技术．2010年华南理工大学利用65wt的抛光40mm的模具内成型，分别在1000℃、900℃、800℃砖污泥，通过添加适量的氧化钙、石英、纯碱、碳酸温度下保温2h，其中每个温度条件下取3个试样，然钡及氧化锌等，采用颗粒烧结法制出了表面光滑、后随炉冷却．采用水煮法测试样品的密度和气孔率．利细腻平整、有漂亮析晶花纹、结构致密的装饰用微用游标卡尺测量试样烧结前后尺寸，并计算烧结收缩晶玻璃．这是国内唯一关于利用污泥制微晶玻璃率．的记录引．本文以自来水厂废水污泥为原料，制备了玻璃陶瓷，并对密度、气孔率及其力

4、学性能进行了研究．2试验结果分析1试验2．1力学性能本研究采用三点弯曲法测试样品的弯曲强度．试1．1试验材料及仪器样尺寸为5mmX4mmX40mm，万能试验机跨距(1)试验材料：自来水厂废水污泥、长石、氧化铝20mm，十字压头下压速率为0．5mm／min，三点弯曲粉、石英砂(SiO。)及氧化钙试验抗弯强度的计算公式为口一3PL／(2Wt)．其(2)试验仪器：150目的筛子、滚筒式球磨机、中：t为试样的高；L为跨距；W为试样的宽．三点弯4mmX5mmX40mm的模具、温度量程为1350℃曲试验的加载方式示意图如图1所示．的电阻炉、万能试验机．根

5、据经验，将废水污泥的配料确定为4种组成成1．2试验方法分(表1)．对这4种成分所制陶瓷烧结后分别进行不将污泥放在烘箱中，于1OO℃烘干12h，然后取同温度下的抗弯强度测试，如图2所示．收稿日期：2013一O4一O1基金项目：河南省科技厅国际合作项目(084300510021)；河南教育厅自然科学研究计划项目(2011B430028)作者简介：张小立(1969一)，女，甘肃武威人，高级工程师，博士．中原工学院学报2013年第24卷孽越硬静IP柏佰伸00荷重点r、土t岐点支点t)下’L／2—／图1三点弯曲强度测试加载方式表14种陶瓷的组成成分图3

6、废水污泥的断口组织2．2烧结收缩率对3#试样进行烧结收缩率测试．定义试样长度方向为z轴方向，宽度方向为Y轴方向，高度方向为z轴方向．z轴(1个烧结试样)、z轴(3个烧结试样)、y(3个＼料嫖烧结试样)的温度收缩率曲线分∞别如图4、图5、图6所示．∞0g00100O温度／℃图2不同温度下样品的抗弯强度8008509OO9501o00温度／℃由图2可知，该废水污泥玻璃陶瓷的强度总体是随着烧结温度的升高而增加．精陶制品釉面砖，主要用图4试样在不同温度下烧结后的轴方向收缩率曲线于建筑物内墙装饰，其主要物理性能为：吸水率≤22，一般为16～19；热稳定

7、性，置于温差130oC20环境下进行热交换一次不开裂；白度不小于78％；弯15曲强度不低于16．67MPa．而本研究显示当烧结温度1O为900oC时，3#试样的抗弯强度就已远超过该值．所芝5以废水污泥玻璃陶瓷完全满足作为建筑物外饰或户外祷婷0地砖的使用要求．{在1000℃时烧结的3#配方的废水污泥玻璃陶一10瓷(经过抗弯强度测试后)断口组织如图3所示．从该图可以看出，晶粒尺寸均匀，结晶面较多，显示该废水—15∞D8509009501000污泥晶化显著，因为材料呈晶态而非玻璃态，所以3#温度／℃试样的抗弯强度较高，这一结果与文献[4]研究的结果

8、图5试样在不同温度下烧结后的Y轴方向收缩率曲线相似．第3期张小立，等：利用废水污泥制备玻璃陶瓷的试验研究·47·1O所得废水污泥玻璃陶瓷的密度和气孔率分别见表2、表