[发明专利]一种以焦渣为主料制备全固废高强度玻璃陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料及环保技术领域，尤其涉及一种以焦渣为主料制备全固废高强度玻璃陶瓷的方法。

背景技术

随着中国经济的发展，对拥有“工业血液”之称的石油越来越依赖，据统计，我国到2020年对成品油的消费量将达到2.6×10⁸吨/年。原油需要经过炼化才能成为成品油，原油中多偏重油，需要经过硫化催化裂化(FCC)技术来分解成轻质油，而催化裂化技术最重要的是催化裂化催化剂。由于对成品油的需求增加，刺激了催化裂化催化剂的加速生产，从而也大大增加了生产石油催化裂化催化剂过程中排放固体废弃物的量。目前常用的催化裂化催化剂有无定型硅酸铝(如天然白土、合成低铝硅酸铝、合成高铝硅酸铝)和结晶型硅铝酸盐(即分子筛)。催化裂化催化剂生产过程中排放的废渣(又称为焦渣)的主要成分有SiO₂、Al₂O₃、CaO、CeO₂和La₂O₃，其余杂质有Fe₂O₃、MgO、Na₂O、SrO等。焦渣的堆放会占用大量的土地，晒干的焦渣成粉末状，随风飘扬，污染大气，造成大气PM2.5升高。同时许多厂家将焦渣深埋地下，对周围环境造成很大的破坏，焦渣中的有害元素会污染地下水、土壤，最终会导致土地盐碱化。

近年来，我国镁冶炼行业快速发展，随着原镁和镁合金年产量的逐年增高，排放出来的镁渣也越来越多。每生产1t金属镁大约排出8～10t左右的镁渣，以2009年我国原镁产量50.18万t为例，共生产工业镁渣500万t左右，相当于两个日产8000t水泥厂一年水泥的产量。白泥是制碱工业排放出来的废渣，每生产1t纯碱，排放大约10m³废液，其中含废渣300～600kg。目前，全世界纯碱年产量约7000万吨，氨碱法制碱是当前世界生产纯碱的主要方法，氨碱法制备的纯碱约5000万吨，产生的碱渣白泥约2000万吨。钛渣是生产钛白粉后排出的废渣。次磷酸钠废渣是生产次磷酸钠排出的固体废弃物，主要含有CaHPO₃。

上述废渣的排放，不但占用大量土地，而且对环境和人类健康造成很大危害。到目前为止，焦渣主要用来作为建筑材料和填料，或者用来提取有用成分，合成沸石等；镁渣主要用来作为新型墙体材料、矿化剂、脱硫剂使用，或者生产建筑水泥等。白泥主要用来填垫地基；钛渣主要应用于水泥添加料、混凝土骨料、砌砖等；次磷酸钠废渣主要用来回收亚磷酸；上述应用多数只有社会效益，没有经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以焦渣为主料制备全固废高强度玻璃陶瓷的方法，旨在解决焦渣、镁渣、白泥、钛渣和次磷酸钠废渣废弃物综合利用率不高并导致污染环境的问题，同时减少自然资源的消耗。

本发明是这样实现的：一种以焦渣为主料制备全固废高强度玻璃陶瓷的方法，其特征是，其原料及其重量比为：焦渣50～95％、镁渣0～45％、白泥0～15％、钛渣2～10％和次磷酸钠废渣3～10％。

优选配比：焦渣70％、镁渣10％、白泥10％、钛渣5％和次磷酸钠废渣5％。

其中，焦渣为在生产石油催化裂化剂无定型硅酸铝和结晶型硅铝酸盐生产过程中产生的废渣，主要成分如下，按质量比计：SiO₂40～60％、Al₂O₃14～22％、CaO 5～11％、CeO₂+La₂O₃3～6％，其余还含有Fe₂O₃、MgO、Na₂O、SrO等。其中，所述镁渣的主要成分如下，按质量比计：CaO 40～50％、SiO₂20～30％、A1₂O₃2～5％、MgO 6～10％、Fe₂O₃8～10％。

本发明利用焦渣中稀土元素澄清玻璃液，消除气泡，促使玻璃陶瓷结构紧凑的作用，使全固废玻璃陶瓷的力学性能增加，比如，抗折强度高达300Mpa以上。