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CN100453190C - 废弃物的处理方法 - Google Patents

废弃物的处理方法 Download PDF

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CN100453190C CNB2007101057933A CN200710105793A CN100453190C CN 100453190 C CN100453190 C CN 100453190C CN B2007101057933 A CNB2007101057933 A CN B2007101057933A CN 200710105793 A CN200710105793 A CN 200710105793A CN 100453190 C CN100453190 C CN 100453190C
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Abstract

一种废弃物的处理方法，所述方法包括以下步骤：将废弃物按物体特性分类，分别分出无害废弃物、有害废弃物；分别将所分出的无害废弃物、有害废弃物送入各自的粉碎机粉碎成细粉末或细粒备用；同时分别选定针对所述无害废弃物、有害废弃物的粘合剂、封装剂原料化合物进行预处理，将预处理后的粘合剂、封装剂原料化合物分别与适量的水制成溶液备用；分别将所述粘合剂、封装剂溶液与所述无害废弃物、有害废弃物的细粉末或细粒在各自的搅拌器中搅拌成浆料，之后，将各自的浆料注入到各自的模具固化成型。本发明对各类无害及有害废弃物具有极强的结合、固化能力，将高效处理各种有毒有害废弃物，高效处理并利用粉煤灰、煤矸石、冶金渣等无害废弃物。

Description

废弃物的处理方法
技术领域
本发明涉及一种基于综合含磷无机聚合物和硅铝基胶凝体系且对无害废弃物的再利用技术以及对有害废弃物的处理技术，尤其是针对无害无毒或有毒有害废弃物的处理方法。
背景技术
我国社会的快速发展及经济的高速增长，对各种资源的需求不断增长。同时，有害(有毒、放射性等)及无害废弃物高排放及其带来的高消耗、高污染等问题也日益严峻。尤其是土地、能源、矿产等资源不足的矛盾越来越突出。例如，我国仅各种固体废弃物的年产量就高达10亿吨以上，其中除了大量无害无毒的废弃物以外，还有产自于核电、科研、医药、化工等领域的有害废弃物。对无害废弃物的再利用和对有毒有害废弃物的安全处理具有重大意义。就废弃物的处理、尤其是将其固化的技术手段和程序而言，比较突出的凝石技术在专利文献中多有披露，例如：CN1415567A，CN1424275A，CN1067707A，CN1223636A，CN1273222A，CN1252781A，CN1887763A，CN1887764A等公开文献所公开的技术内容大多与矿渣、淤泥沙等物料的固化方法及工艺有关。然而，在上述的文献中很难体现出将所有的人类生活和工业用过的废弃物的无害化处理实现再利用的价值，换句话说就是根据被处理废料的特性如何给出切实可行的办法。在此方面，CN1939861A提出的含磷无机聚合物及其制备方法的技术方案给予了同行们重要的技术教导。当然，就此篇文献而言，尚无包括对所有无害废弃物的再利用技术或对所有有害废弃物的处理技术的覆盖性方案，为此，本发明刻意就此问题提出以下的方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，综合含磷无机聚合物和硅铝基胶凝体系而发明的新一代无害废弃物的再利用及有害废弃物的处理技术。本发明涉及的技术及其技术产品综合了上述两种技术及其产品的优点，是上述两种技术及其产品的更新换代。可以在更高的性能上及更高的效率上用于对无害废弃物的再利用及有害废弃物的处理封存。具有更高的可靠性，更广的应用范围及更高的效率等。
为此，为实现上述目的，本发明解决所述问题的技术方案是：一种废弃物的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将废弃物按物体特性分类，分别分出无害废弃物、有害废弃物；分别将所分出的无害废弃物、有害废弃物送入各自的粉碎机粉碎成细粉末或细粒备用；同时分别选定针对所述无害废弃物、有害废弃物的粘合剂、封装剂原料化合物进行预处理，将预处理后的粘合剂、封装剂原料化合物分别与适量的水制成溶液备用；分别将所述粘合剂、封装剂溶液与所述无害废弃物、有害废弃物的细粉末或细粒在各自的搅拌器中搅拌成浆料，之后，将各自的浆料注入到各自的模具固化成型。其中，所述的废弃物的重量在最终产物中所占比例为50％-95％。并且，所述的针对所述无害废弃物、有害废弃物的粘合剂、封装剂原料化合物进行预处理的步骤，包括对金属的氧化物或氢氧化物，或某些该类化合物的混合物进行的预处理，其处理步骤是对被处理物进行加热，以去除被处理物表面可能吸附的小分子杂质，所述预处理加热过程其加热温度为1000℃到1500℃，热处理时间为10-60分钟，热处理时所用容器为Al2O3容器或MgO容器或金属铂容器，其中，所述的金属氧化物或氢氧化物的形体为粉末状。并且，所述的经预处理过的氧化物、氢氧化物或其混合物的预处理步骤中还包括在所述预处理过的反应物中加入添加剂的步骤，所述添加剂与预处理过的反应物之重量比为(5-15)∶(95-85)，所述添加剂在最终产物中的含量在0％到2％之间。并且，所述的预处理过的反应物与添加剂的混合物，其加工步骤中可以将所述的混合物与某种酸或相应的盐按一定比例混合，形成溶液或浆料；如果用的是酸，则所述混合物与50％酸的重量比为1∶1(+/-0.1)，如果用的是盐，则所述混合物与盐的重量比为1∶3(+/-0.5)，同时还需要加入一定量的水；水与盐的重量比为1∶2(+/-0.5)，水的重量在最终产物中所占比例为13％-35％。并且，所述的粘合剂原料化合物，包括一种或数种氧化物和氢氧化物，一种或数种酸或相应的酸根离子或相应的盐，少量添加剂。并且，所述的氧化物和氢氧化物包括：第一、二、三、四主族金属的氧化物或氢氧化物，第四、五、六周期过渡金属的氧化物或氢氧化物。并且，所述的酸或相应的酸根离子或相应的盐包括已知的所有种类的磷酸或相应的磷酸根离子或磷酸盐；还包括已知的所有种类的硫酸或相应的硫酸根离子或硫酸盐。所述的磷酸盐或硫酸盐包括钠，钾的各种磷酸盐或钠，钾的各种硫酸盐。并且，所述的少量添加剂包括：硼酸，草酸等。并且，所述的第一、二、三、四主族金属的氧化物可以是Li2O，MgO，Al2O3，GaO等；所述的氢氧化物可以是Mg(OH)2，Ca(OH)2，NaOH，KOH等；所述的第四、五、六周期过渡金属的氧化物可以是TiO2，Fe2O3，ZrO，WO3等；所述的氢氧化物可以是Mn(OH)2，Zr(OH)2等。并且，所述的磷酸盐可以是磷酸二氢钾/钠，磷酸氢二钾/钠等。
相比现有技术，本发明综合了含磷无机聚合物和硅铝基胶凝体系两种技术及其产品的优点。生产属于完全的绿色工艺，绝对的零污染过程。本发明对各类无害及有害废弃物具有极强的结合、固化能力，将高效处理各种有毒有害废弃物，高效处理并利用粉煤灰、煤矸石、冶金渣等无害废弃物。对于减少污染，充分利用各类固体废弃物，促进环境生态的保护具有重大应用价值。
附图说明
图1是实施废弃物的处理方法的流程图。
具体实施方式
本发明涉及一种废弃物的处理方法，其所述的方法包括以下步骤：将废弃物按物体特性分类，分别分出无害废弃物、有害废弃物；分别将所分出的无害废弃物、有害废弃物送入各自的粉碎机粉碎成细粉末或细粒备用；同时分别选定针对所述无害废弃物、有害废弃物的粘合剂、封装剂原料化合物进行预处理，将预处理后的粘合剂、封装剂原料化合物分别与适量的水制成溶液备用；分别将所述粘合剂、封装剂溶液与所述无害废弃物、有害废弃物的细粉末或细粒在各自的搅拌器中搅拌成浆料，之后，将各自的浆料注入到各自的模具固化成型。其中，所述的废弃物的重量在最终产物中所占比例为50％-95％。并且，所述的针对所述无害废弃物、有害废弃物的粘合剂、封装剂原料化合物进行预处理的步骤，包括对金属的氧化物或氢氧化物，或某些该类化合物的混合物进行的预处理，其处理步骤是对被处理物进行加热，以去除被处理物表面可能吸附的小分子杂质，所述预处理加热过程其加热温度为1000℃到1500℃，热处理时间为10-60分钟，热处理时所用容器为Al2O3容器或MgO容器或金属铂容器，其中，所述的金属氧化物或氢氧化物的形体为粉末状。并且，所述的经预处理过的氧化物、氢氧化物或其混合物的预处理步骤中还包括在所述预处理过的反应物中加入添加剂的步骤，所述添加剂与预处理过的反应物之重量比为(5-15)∶(95-85)，所述添加剂在最终产物中的含量在0％到2％之间。并且，所述的预处理过的反应物与添加剂的混合物，其加工步骤中可以将所述的混合物与某种酸或相应的盐按一定比例混合，形成溶液或浆料；如果用的是酸，则所述混合物与50％酸的重量比为1∶1(+/-0.1)，如果用的是盐，则所述混合物与盐的重量比为1∶3(+/-0.5)，同时还需要加入一定量的水；水与盐的重量比为1∶2(+/-0.5)，水的重量在最终产物中所占比例为13％-35％。并且，所述的粘合剂原料化合物，包括一种或数种氧化物和氢氧化物，一种或数种酸或相应的酸根离子或相应的盐，少量添加剂。并且，所述的氧化物和氢氧化物包括但不限于：第一、二、三、四主族金属的氧化物或氢氧化物，第四、五、六周期过渡金属的氧化物或氢氧化物。并且，所述的酸或相应的酸根离子或相应的盐包括已知的所有种类的磷酸或相应的磷酸根离子或磷酸盐；还包括已知的所有种类的硫酸或相应的硫酸根离子或硫酸盐；所述的磷酸盐或硫酸盐包括但不限于钠，钾的各种磷酸盐。并且，所述的少量添加剂包括但不限于：硼酸，草酸等。并且，所述的第一、二、三、四主族金属的氧化物可以是Li2O，MgO，Al2O3，GaO等；所述的氢氧化物可以是Mg(OH)2，Ca(OH)2，NaOH，KOH等；所述的第四、五、六周期过渡金属的氧化物可以是TiO2，Fe2O3，ZrO，WO3等；所述的氢氧化物可以是Mn(OH)2，Zr(OH)2等。并且，所述的磷酸盐可以是磷酸二氢钾/钠，磷酸氢二钾/钠等。
例如，本发明可利用几乎任何种类的无害固体及胶状废弃物(粉煤灰，木屑，炉碴，玻璃及生活垃圾，水底淤泥等等)制备多种颜色的各类优质建筑材料(水泥，建筑材料，结构材料，防火材料等等)；又如，本发明可用于处理各种受污染的固体，淤泥和液体，各种有害的金属，各种低放射性的废弃物，及各种有害的化学品的有效封装处理；再如，本发明可用于填海造地的淤泥固化处理，废弃矿井的回填封埋等等。产品在室温甚至低温下就可成型，工艺设备简单，成熟。成本低廉。产品成型过程是纯无机化学过程，不释放任何有害物质，不造成任何二度污染。产品抗压抗弯强度高，产品热稳定性极好，抗辐射。产品密实性好。产品性能和成本可在一定程度上加以调控。废弃物在成品中所占比例(重量或体积)最高可达95％。本发明在高效利用各类固体废弃物变废为宝的同时，有效地改善环境。利国利民。
本发明以简单成熟的生产工艺，以各种无害废弃物作为主要原料制备出力学，机械，热稳定等物理性能十分优越技术的产品。或对有害废弃物进行高效可靠的封装处理。其工艺过程可简述为：首先根据所要利用的无害废弃物或所要处理的有害废弃物的特征，将选作粘合剂或封装剂的原材料进行简单的预处理，然后将预处理过的几种原料与水按比例混合形成溶液；再向所得之溶液中加入一种或多种废弃物，搅拌形成浆料；最后将所得浆料注入模具，固化成型。
本技术特征：室温过程，无需额外能量；快速形成坚硬、至密准陶瓷成品；成品性能及成型过程可调控；极高的处理有害废弃物的效率；极高的利用无害废弃物的效率；多数情况下，产品固化成型时有微小膨胀，因而可形成良好的密封产品，至密性极好；可与除塑料和橡胶之外的几乎任何材料结合，且有很强的疏塑料/橡胶性。
本技术/产品所具有的独特优异的性能使其可广泛应用于：1.利用无害废弃物生产建筑产品(如砖块、瓦片、瓷砖、防火墙隔离板等等)；高抗压强结构材料；可喷涂的超级防火隔离层；钻井用水泥及密封材料；密封涂层；2.对有害废弃物进行安全封装；放射性污染物的无泄露密封处理；有害混合物及放射性材料(液态或固态)的安全封存。具体利用领域总结在附表1中。
本技术之制备设备及工艺流程与常用混凝土相同或相似，无需额外成型能量。常见废弃物的大量利用有效提高本技术的经济效益；考虑到其特别优异的物理性能(包括低孔隙度、高阻燃性及高强度)，其性能价格比极具竞争力。本技术是绿色工艺，无二次污染。由本发明之方法构成的产品其抗压强度可达83MPa，抗弯强度可达11MPa。产品热稳定性极好，抗辐射。而且废弃物在成品中所占的重量或体积比例最高可达95％。
附表1.应用
附表2.产品参数表
表1.应用
  范围   应用
  建筑结构材料   高强结构材料在建筑及其它工业领域大量回收使用废弃物建筑产品道路维修(包括低温环境下)密封剂防火隔离材料无机粘合剂
  固体废弃物处理   污染的固体、液体及泥浆的处理任何有害金属、低放射性废弃物、核废料的化学稳定化及物理固封受污染的碎片，金属及非金属设备的封存高效回收利用废弃物(粉煤灰，矿石废渣，金属废屑，木屑，废玻璃，废旧轮胎等等)
  石油及天然气钻井   超级固封剂带状隔离层钻探孔的稳/固定横向钻井用高强水泥碎片、岩屑的固定
  生物陶瓷   牙科用陶瓷材料人造骨用陶瓷材料
  耐火材料   可注塑成型的防火，阻燃材料铸造大尺寸坩锅及组件
表2.产品参数表
Figure C20071010579300111

Claims (10)

1.一种废弃物的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将废弃物按物体特性分类，分别分出无害废弃物、有害废弃物；分别将所分出的无害废弃物、有害废弃物送入各自的粉碎机粉碎成细粉末或细粒备用；同时分别选定针对所述无害废弃物、有害废弃物的粘合剂、封装剂原料化合物进行预处理，将预处理后的粘合剂、封装剂原料化合物分别与适量的水制成溶液备用；分别将所述粘合剂、封装剂溶液与所述无害废弃物、有害废弃物的细粉末或细粒在各自的搅拌器中搅拌成浆料，之后，将各自的浆料注入到各自的模具固化成型；
所述的粘合剂原料化合物，包括一种或数种氧化物或氢氧化物，一种或数种酸或相应的酸根离子或相应的盐，少量添加剂；
所述的酸或相应的酸根离子或相应的盐包括已知的所有种类的磷酸或相应的磷酸根离子或磷酸盐；还包括已知的所有种类的硫酸或相应的硫酸根离子或硫酸盐。
2.根据权利要求1所述的废弃物的处理方法，其特征在于，所述的磷酸盐或硫酸盐是指包括钠或钾的磷酸盐或硫酸盐。
3.根据权利要求1所述的废弃物的处理方法，其特征在于，所述的废弃物的重量在最终产物中所占比例为50％-95％。
4.根据权利要求1所述的废弃物的处理方法，其特征在于，所述的针对所述无害废弃物、有害废弃物的粘合剂、封装剂原料化合物进行预处理的步骤，包括对金属的氧化物或氢氧化物，或某些该类化合物的混合物进行的预处理，其处理步骤是对被处理物进行加热，以去除被处理物表面可能吸附的小分子杂质，所述预处理加热过程其加热温度为1000℃到1500℃，热处理时间为10-60分钟，热处理时所用容器为Al2O3容器或MgO容器或金属铂容器，其中，所述的金属氧化物或氢氧化物的形体为粉末状。
5.根据权利要求4所述的废弃物的处理方法，其特征在于，所述的经预处理过的氧化物、氢氧化物或其混合物的预处理步骤中还包括在所述预处理过的反应物中加入添加剂的步骤，所述添加剂与预处理过的反应物之重量比为(5-15)∶(95-85)，所述添加剂在最终产物中的含量在0％到2％之间。
6.根据权利要求4所述的废弃物的处理方法，其特征在于，所述的预处理过的反应物与添加剂的混合物，其加工步骤中可以将所述的混合物与某种酸或相应的盐按一定比例混合，形成溶液或浆料；如果用的是酸，则所述混合物与50％酸的重量比为1∶1(+/-0.1)，如果用的是盐，则所述混合物与盐的重量比为1∶3(+/-0.5)，同时还需要加入一定量的水，水与盐的重量比为1∶2(+/-0.5)，水的重量在最终产物中所占比例为13％-35％。
7.根据权利要求1所述的废弃物的处理方法，其特征在于，所述的氧化物和氢氧化物包括：第一、二、三、四主族金属的氧化物或氢氧化物，第四、五、六周期过渡金属的氧化物或氢氧化物。
8.根据权利要求1所述的废弃物的处理方法，其特征在于，所述的少量添加剂包括：硼酸，草酸。
9.根据权利要求7所述的废弃物的处理方法，其特征在于，所述的第一、二、三、四主族金属的氧化物是指Li2O，MgO，Al2O3，GaO；所述的氢氧化物是指Mg(OH)2，Ca(OH)2，NaOH，KOH；所述的第四、五、六周期过渡金属的氧化物是指TiO2，Fe2O3，ZrO，WO3；所述的氢氧化物是指Mn(OH)2，Zr(OH)2。
10.根据权利要求1所述的废弃物的处理方法，其特征在于，所述的磷酸盐是指磷酸二氢钾/钠，磷酸氢二钾/钠。
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