本發明涉及垃圾焚燒飛灰的回收利用領域，具體而言，涉及一種微晶玻璃的制備方法。
背景技術：
：垃圾焚燒飛灰是垃圾焚燒過程中的一種產物，也是危險名錄上規定的一種危險廢棄物，必須經過無害化才能排放。利用高溫燒結方法制備微晶玻璃不僅能夠無害化垃圾焚燒飛灰，而且得到的微晶玻璃色澤鮮艷且性能優異，具有很高的商業價值。1974年日本以燒結法生產出新型的微晶玻璃大理石，這一不同于傳統玻璃生產的新方法擴大了微晶玻璃基礎組成的選擇范圍，使得微晶玻璃產品多樣化。礦渣微晶玻璃種類繁多，其原料來源幾乎包括了工業生產過程中產生的各種固體廢棄物。從高爐礦渣、鋼渣、鉻渣、鎳渣等礦渣到粉煤灰、赤泥、尾礦等大宗固廢，均能夠通過調節成分配制成礦渣微晶玻璃。然而，目前以垃圾焚燒飛灰制備微晶玻璃的技術多存在能耗較高的缺陷，比如：發明專利CN102531389A公布了一種垃圾焚燒飛灰電弧爐熔融制備微晶玻璃的方法，該方法對垃圾焚燒飛灰進行了水洗預處理、電弧爐熔融溫度高達1500～1700℃，這都會大大增加熔融成本。技術實現要素：本發明旨在提供一種微晶玻璃的制備方法，以解決現有技術中以垃圾焚燒飛灰為原料制備微晶玻璃時熔融溫度過高的問題。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種微晶玻璃的制備方法，其包括以下步驟：將垃圾焚燒飛灰和成分調節劑混合并進行熔融處理，得到混合熔體；對混合熔體進行急冷水淬，得到水淬渣；以及將水淬渣進行晶化處理，得到微晶玻璃；其中，成分調節劑為硅砂、菱鎂礦和鋁礬土中的一種或多種。進一步地，將垃圾焚燒飛灰和成分調節劑混合的步驟中，成分調節劑中硅砂占垃圾焚燒飛灰重量的0.1～50％，和/或菱鎂礦占垃圾焚燒飛灰重量的0.1～50％，和/或鋁礬土占垃圾焚燒飛灰重量的0.1～50％。進一步地，對混合熔體進行急冷水淬的步驟之前，控制混合熔體的粘度為0.1～10Pa.s。進一步地，將水淬渣進行晶化處理的步驟包括：將水淬渣在600～800℃溫度下保溫0.5～3h進行核化，得到核化料；將核化料在在850～1000℃溫度下保溫0.5～3h進行晶化，得到晶化料；將晶化料升溫至1000～1200℃直至坍落，冷卻，得到微晶玻璃。進一步地，將水淬渣進行核化的步驟中，升溫速率為1～10℃/min。進一步地，將晶化料升溫至1000～1200℃直至坍落成整體后，按降溫速率1～10℃/min冷卻或隨爐冷卻。進一步地，將垃圾焚燒飛灰和成分調節劑混合并進行熔融處理的步驟之后，通過電磁場或物理攪拌，得到混合熔體。進一步地，按重量百分比計，垃圾焚燒飛灰包括：10～70％CaO，0.1～10％SiO2，0.1～10％Al2O3，0.1～10％MgO，0.1～30％Cl，0.1～20％SO3，0.1～10％K2O，0.1～10％Na2O，0.1～10％Fe2O3，0.1～10％TiO2以及0.1～10％P2O5。進一步地，按重量百分比計，垃圾焚燒飛灰還包括：0～1％ZnO，0～1％PbO，0～1％SrO，0～1％BaO，0～1％Cr2O3，0～1％CuO，0～1％MnO，0～1％NiO以及0～1％Hg。進一步地，按重量百分比計，硅砂中SiO2的含量為90.0～99.9％；菱鎂礦中MgO的含量為30.0～47.6％；鋁礬土中Al2O3的含量60.0～73.0％。本發明通過高溫燒結工藝以垃圾焚燒飛灰為原料制備微晶玻璃，一方面是對垃圾焚燒飛灰的無害化處理和資源有效利用，其能夠將呋喃和二噁英類物質盡量消除，將重金屬固化在玻璃結構中，得到實用的微晶玻璃產品。另一方面，本發明在熔融處理的步驟中，向垃圾焚燒飛灰中添加了成分調節劑，這能夠降低垃圾焚燒飛灰的熔融溫度，從而降低微晶玻璃的生產成本。與此同時，通過添加成分調節劑，經熔融、水淬、晶化得到的微晶玻璃，其色澤更加鮮艷，莫氏硬度、彎曲模量、耐酸堿腐蝕性等綜合性能更佳。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結合實施例來詳細說明本發明。正如
背景技術：
部分所描述的，目前以垃圾焚燒飛灰為原料制備微晶玻璃時存在熔融溫度過高的問題。為了解決這一問題，本發明提供了一種微晶玻璃的制備方法，其包括以下步驟：將垃圾焚燒飛灰和成分調節劑混合并進行熔融處理，得到混合熔體；對混合熔體進行急冷水淬，得到水淬渣；以及將水淬渣進行晶化處理，得到微晶玻璃；其中，成分調節劑為硅砂、菱鎂礦和鋁礬土中的一種或多種。本發明通過高溫燒結工藝以垃圾焚燒飛灰為原料制備微晶玻璃，一方面是對垃圾焚燒飛灰的無害化處理和資源有效利用，其能夠將呋喃和二噁英類物質盡量消除，將重金屬固化在玻璃結構中，得到實用的微晶玻璃產品。另一方面，本發明在熔融處理的步驟中，向垃圾焚燒飛灰中添加了成分調節劑，鑒于不同組分的低共融點性質，這能夠降低垃圾焚燒飛灰的熔融溫度，降低微晶玻璃的生產成本。與此同時，通過添加成分調節劑，經熔融、水淬、晶化得到的微晶玻璃，其色澤更加鮮艷，莫氏硬度、彎曲模量、耐酸堿腐蝕性等綜合性能更佳。總之，該方法對垃圾焚燒飛灰進行了綠色處理，且生產的微晶玻璃性能優異且色澤鮮艷，具有很強的市場競爭力。本發明提供的上述制備方法中，只要想垃圾焚燒飛灰中加入成分調節劑，就能夠降低飛灰的熔融溫度，降低成本。在一種優選的實施方式中，將垃圾焚燒飛灰和成分調節劑混合的步驟中，成分調節劑中硅砂占垃圾焚燒飛灰重量的0.1～50％，菱鎂礦占垃圾焚燒飛灰重量的0.1～50％，鋁礬土占垃圾焚燒飛灰重量的0.1～50％。以該添加比例摻入成分調節劑，既能夠有效降低熔融溫度，還能夠進一步改善微晶玻璃的綜合性能。在一種優選的實施方式中，對混合熔體進行急冷水淬的步驟之前，控制混合熔體的粘度為0.1～10Pa.s。將混合熔體的粘度控制在0.1～10Pa.s后再進行急冷水淬，能夠進一步提高水淬效果，有利于后期晶化的進行。在實際操作過程中，控制粘度即對混合物料升溫以使其高溫熔融粘度達到0.1～10Pa.s。根據本發明上述的教導，本領域技術人員可以調整晶化處理步驟中的具體工藝。在一種優選的實施方式中，上述將水淬渣進行晶化處理的步驟包括：將水淬渣在600～800℃溫度下保溫0.5～3h進行核化，得到核化料；將核化料在在850～1000℃溫度下保溫0.5～3h進行晶化，得到晶化料；將晶化料升溫至1000～1200℃直至坍落成整體后，冷卻，得到微晶玻璃。在該工藝下晶化得到的微晶玻璃，內部晶核尺寸更加均一，晶體結構更加完整，整體具有更加鮮艷的光澤，且莫氏硬度等綜合性能更佳優異。優選地，將水淬渣進行核化的步驟中，升溫速率為1～10℃/min。在此升溫速率下，水淬渣整體受熱更加均勻，晶核的分布更加均勻，有利于后期晶化時晶體的生長，從而提高成品的各方性能。更優選地，將晶化料升溫至1000～1200℃直至坍落成整體后，按降溫速率1～10℃/min冷卻或隨爐冷卻。這樣的冷卻方式同樣能夠使晶粒更加完整均一。在一種優選的實施方式中，將垃圾焚燒飛灰和成分調節劑混合并進行熔融處理的步驟之后，通過電磁場或物理攪拌，得到混合熔體。通過電磁場或物理攪拌，能夠使垃圾焚燒飛灰和成分調節劑混合的更加均一，有利于提高最終微晶玻璃的性能均一性。本發明提供的上述制備方法中，采用的垃圾焚燒飛灰可以是任意的垃圾焚燒飛灰。在一種優選的實施方式中，按重量百分比計，垃圾焚燒飛灰包括：10～70％CaO，0.1～10％SiO2，0.1～10％Al2O3，0.1～10％MgO，0.1～30％Cl，0.1～20％SO3，0.1～10％K2O，0.1～10％Na2O，0.1～10％Fe2O3，0.1～10％TiO2，0.1～10％P2O5。更優選地，按重量百分比計，垃圾焚燒飛灰還包括：0～1％ZnO，0～1％PbO，0～1％SrO，0～1％BaO，0～1％Cr2O3，0～1％CuO，0～1％MnO，0～1％NiO以及0～1％Hg。此外，還包括其它微量元素0～1％。上述成分的垃圾焚燒飛灰，高溫熔融制備微晶玻璃，能夠實現危險廢物資源化利用。在一種優選的實施方式中，按重量百分比計，硅砂中SiO2的含量為90.0～99.9％；菱鎂礦中MgO的含量為30.0～47.6％；鋁礬土中Al2O3的含量60.0～73.0％。使用上述成分調節劑，制備得到的微晶玻璃，其綜合性能更佳優異。以下將通過實施例進一步說明本發明的有益效果：實施例1(1)垃圾焚燒飛灰的化學成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學成分(wt.％)需說明，飛灰中還有微量雜質，故下方成分之和低于100％，下同CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg57.9815.876.605.861.371.212.084.342.900.001ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.520.380.350.160.050.0070.030.010.010.07(2)將垃圾焚燒飛灰、菱鎂礦和鋁礬土按照79:20:1混合，其中，菱鎂礦中MgO含量為42.5％，鋁礬土中Al2O3含量為67.3％。(3)將混合物置于高溫熔融爐1400℃熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.619Pa·s。(4)由高溫熔融爐排渣口排出熔體進行急冷水淬，得到水淬渣。(5)將水淬渣干燥處理后置于晶化爐內進行熱處理：核化溫度650℃/1h，晶化溫度950℃/1h，升溫速度為5℃/min，后升溫至1000℃，直至水淬渣完全坍落，最終隨爐冷卻。(6)從晶化爐取出微晶玻璃產品，拋光打磨可得到商業用微晶玻璃。(7)檢測該燒結微晶玻璃性能，其基本性能如表1所示：表1實施例2(1)垃圾焚燒飛灰的化學成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學成分(wt.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg52.9818.915.315.862.371.434.084.322.120.001ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3SrOBaOMnO0.580.400.360.170.050.0060.040.0380.0260.08(2)將垃圾焚燒飛灰、菱鎂礦和鋁礬土按照50：38：12混合，其中菱鎂礦中MgO含量為42.5％，鋁礬土中Al2O3含量為67.3％。(3)將混合物置于高溫熔融爐，升溫至1420℃熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.556Pa·s。(4)由高溫熔融爐排渣口排出熔體進行急冷水淬，得到水淬渣。(5)將水淬渣干燥處理后置于晶化爐內進行熱處理：核化溫度650℃/1h，晶化溫度950℃/1h，升溫速度為5℃/min，后升溫至1100℃，直至水淬渣完全坍落，最終隨爐冷卻。(6)從晶化爐取出微晶玻璃產品，拋光打磨可得到商業用微晶玻璃。(7)檢測該燒結微晶玻璃性能，其基本性能如表2所示：表2實施例3(1)垃圾焚燒飛灰的化學成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學成分(wt.％)(2)將垃圾焚燒飛灰、硅砂、菱鎂礦和鋁礬土按照50:25:25:0.5混合，其中硅砂中SiO2的含量為99.9％，菱鎂礦中MgO含量為47.6％，鋁礬土中Al2O3含量為60.0％。(3)將混合物置于高溫熔融爐，升溫至1380℃，熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.510Pa·s。(4)由高溫熔融爐排渣口排出熔體進行急冷水淬，得到水淬渣。(5)將水淬渣干燥處理后置于晶化爐內進行熱處理：核化溫度800℃/0.5h，晶化溫度1000℃/0.5h，升溫速度為10℃/min，后升溫至1080℃，直至水淬渣完全坍落，最終隨爐冷卻。(6)從晶化爐取出微晶玻璃產品，拋光打磨可得到商業用微晶玻璃。(7)檢測該燒結微晶玻璃性能，其基本性能如表3所示：表3實施例4(1)垃圾焚燒飛灰的化學成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學成分(wt.％)(2)將垃圾焚燒飛灰、硅砂、菱鎂礦和鋁礬土按照50:0.5:0.5:25混合，其中硅砂中SiO2的含量為90.0％，菱鎂礦中MgO含量為30.0％，鋁礬土中Al2O3含量為73.0％。(3)將混合物置于高溫熔融爐升溫至1350℃，高溫熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.181Pa·s。(4)由高溫熔融爐排渣口排出熔體進行急冷水淬，得到水淬渣。(5)將水淬渣干燥處理后置于晶化爐內進行熱處理：核化溫度600℃/3h，晶化溫度850℃/3h，升溫速度為1℃/min，后升溫至1000℃，直至水淬渣完全坍落，最終隨爐冷卻。(6)從晶化爐取出微晶玻璃產品，拋光打磨可得到商業用微晶玻璃。(7)檢測該燒結微晶玻璃性能，其基本性能如表4所示：表4實施例5(1)垃圾焚燒飛灰的化學成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學成分(wt.％)(2)將垃圾焚燒飛灰、硅砂和鋁礬土按照50:25:25混合，其中硅砂中SiO2的含量為95.0％，鋁礬土中Al2O3含量為67.3％。(3)將混合物置于高溫熔融爐升溫至1380℃，高溫熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.175Pa·s。(4)由高溫熔融爐排渣口排出熔體進行急冷水淬，得到水淬渣。(5)將水淬渣干燥處理后置于晶化爐內進行熱處理：核化溫度650℃/1h，晶化溫度950℃/1h，升溫速度為5℃/min，后升溫至1100℃，直至水淬渣完全坍落，最終隨爐冷卻。(6)從晶化爐取出微晶玻璃產品，拋光打磨可得到商業用微晶玻璃。(7)檢測該燒結微晶玻璃性能，其基本性能如表5所示：表5對比例1(1)垃圾焚燒飛灰的化學成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學成分(wt.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg52.9818.915.315.862.371.434.084.322.120.001ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.580.400.360.170.050.0060.040.010.010.08(2)將垃圾焚燒飛灰置于高溫熔融爐升溫至1600℃，高溫熔融成的熔體，熔體粘度為0.230Pa·s。(4)由高溫熔融爐排渣口排出熔體進行急冷水淬，得到水淬渣。(5)將水淬渣干燥處理后置于晶化爐內進行熱處理：核化溫度650℃/1h，晶化溫度950℃/1h，升溫速度為5℃/min，后升溫至1100℃，直至水淬渣完全坍落，最終隨爐冷卻。(6)從晶化爐取出微晶玻璃產品，拋光打磨可得到微晶玻璃。(7)檢測該燒結微晶玻璃性能，其基本性能如表6所示：表6由以上數據可知，利用本發明實施例中的制備方法，在垃圾焚燒飛灰中添加成分調節劑，以熔融燒結工藝制備微晶玻璃，其熔融溫度更低，能夠降低生產成本。同時，所制備的微晶玻璃，其彎曲模量、莫氏硬度、色澤、耐腐蝕性能均更為優異。因此，以本發明提供的制備方法，既能夠對垃圾焚燒飛灰進行綠色回收，又能夠生產出極具競爭力的微晶玻璃商業產品。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3