本發(fā)明涉及垃圾焚燒飛灰的回收利用領(lǐng)域，具體而言，涉及一種微晶玻璃的制備方法。
背景技術(shù)：
：垃圾焚燒飛灰是垃圾焚燒過程中的一種產(chǎn)物，也是危險(xiǎn)名錄上規(guī)定的一種危險(xiǎn)廢棄物，必須經(jīng)過無害化才能排放。利用高溫?zé)Y(jié)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(yōu)異，具有很高的商業(yè)價(jià)值。1974年日本以燒結(jié)法生產(chǎn)出新型的微晶玻璃大理石，這一不同于傳統(tǒng)玻璃生產(chǎn)的新方法擴(kuò)大了微晶玻璃基礎(chǔ)組成的選擇范圍，使得微晶玻璃產(chǎn)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(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(diào)節(jié)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(shù)多存在能耗較高的缺陷，比如：發(fā)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(duì)垃圾焚燒飛灰進(jìn)行了水洗預(yù)處理、電弧爐熔融溫度高達(dá)1500～1700℃，這都會(huì)大大增加熔融成本。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明旨在提供一種微晶玻璃的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中以垃圾焚燒飛灰為原料制備微晶玻璃時(shí)熔融溫度過高的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)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(diào)節(jié)劑混合并進(jìn)行熔融處理，得到混合熔體；對(duì)混合熔體進(jìn)行急冷水淬，得到水淬渣；以及將水淬渣進(jìn)行晶化處理，得到微晶玻璃；其中，成分調(diào)節(jié)劑為硅砂、菱鎂礦和鋁礬土中的一種或多種。進(jìn)一步地，將垃圾焚燒飛灰和成分調(diào)節(jié)劑混合的步驟中，成分調(diào)節(jié)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(jìn)一步地，對(duì)混合熔體進(jìn)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(jìn)一步地，將水淬渣進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步地，將水淬渣進(jìn)行核化的步驟中，升溫速率為1～10℃/min。進(jìn)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(jìn)一步地，將垃圾焚燒飛灰和成分調(diào)節(jié)劑混合并進(jìn)行熔融處理的步驟之后，通過電磁場(chǎng)或物理攪拌，得到混合熔體。進(jìn)一步地，按重量百分比計(jì)，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(jìn)一步地，按重量百分比計(jì)，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(jìn)一步地，按重量百分比計(jì)，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(fā)明通過高溫?zé)Y(jié)工藝以垃圾焚燒飛灰為原料制備微晶玻璃，一方面是對(duì)垃圾焚燒飛灰的無害化處理和資源有效利用，其能夠?qū)⑦秽投f英類物質(zhì)盡量消除，將重金屬固化在玻璃結(jié)構(gòu)中，得到實(shí)用的微晶玻璃產(chǎn)品。另一方面，本發(fā)明在熔融處理的步驟中，向垃圾焚燒飛灰中添加了成分調(diào)節(jié)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(chǎn)成本。與此同時(shí)，通過添加成分調(diào)節(jié)劑，經(jīng)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(shí)施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。正如
背景技術(shù)：
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(shí)存在熔融溫度過高的問題。為了解決這一問題，本發(fā)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(diào)節(jié)劑混合并進(jìn)行熔融處理，得到混合熔體；對(duì)混合熔體進(jìn)行急冷水淬，得到水淬渣；以及將水淬渣進(jìn)行晶化處理，得到微晶玻璃；其中，成分調(diào)節(jié)劑為硅砂、菱鎂礦和鋁礬土中的一種或多種。本發(fā)明通過高溫?zé)Y(jié)工藝以垃圾焚燒飛灰為原料制備微晶玻璃，一方面是對(duì)垃圾焚燒飛灰的無害化處理和資源有效利用，其能夠?qū)⑦秽投f英類物質(zhì)盡量消除，將重金屬固化在玻璃結(jié)構(gòu)中，得到實(shí)用的微晶玻璃產(chǎn)品。另一方面，本發(fā)明在熔融處理的步驟中，向垃圾焚燒飛灰中添加了成分調(diào)節(jié)劑，鑒于不同組分的低共融點(diǎn)性質(zhì)，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(chǎn)成本。與此同時(shí)，通過添加成分調(diào)節(jié)劑，經(jīng)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?？傊?，該方法對(duì)垃圾焚燒飛灰進(jìn)行了綠色處理，且生產(chǎn)的微晶玻璃性能優(yōu)異且色澤鮮艷，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本發(fā)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(diào)節(jié)劑，就能夠降低飛灰的熔融溫度，降低成本。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，將垃圾焚燒飛灰和成分調(diào)節(jié)劑混合的步驟中，成分調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)劑，既能夠有效降低熔融溫度，還能夠進(jìn)一步改善微晶玻璃的綜合性能。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，對(duì)混合熔體進(jìn)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(jìn)行急冷水淬，能夠進(jìn)一步提高水淬效果，有利于后期晶化的進(jìn)行。在實(shí)際操作過程中，控制粘度即對(duì)混合物料升溫以使其高溫熔融粘度達(dá)到0.1～10Pa.s。根據(jù)本發(fā)明上述的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以調(diào)整晶化處理步驟中的具體工藝。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述將水淬渣進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(nèi)部晶核尺寸更加均一，晶體結(jié)構(gòu)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(yōu)異。優(yōu)選地，將水淬渣進(jìn)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(shí)晶體的生長(zhǎng)，從而提高成品的各方性能。更優(yōu)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(yōu)選的實(shí)施方式中，將垃圾焚燒飛灰和成分調(diào)節(jié)劑混合并進(jìn)行熔融處理的步驟之后，通過電磁場(chǎng)或物理攪拌，得到混合熔體。通過電磁場(chǎng)或物理攪拌，能夠使垃圾焚燒飛灰和成分調(diào)節(jié)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(fā)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(yōu)選的實(shí)施方式中，按重量百分比計(jì)，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(yōu)選地，按重量百分比計(jì)，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?qū)崿F(xiàn)危險(xiǎn)廢物資源化利用。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，按重量百分比計(jì)，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(diào)節(jié)劑，制備得到的微晶玻璃，其綜合性能更佳優(yōu)異。以下將通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果：實(shí)施例1(1)垃圾焚燒飛灰的化學(xué)成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學(xué)成分(wt.％)需說明，飛灰中還有微量雜質(zhì)，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(jìn)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(nèi)進(jìn)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(chǎn)品，拋光打磨可得到商業(yè)用微晶玻璃。(7)檢測(cè)該燒結(jié)微晶玻璃性能，其基本性能如表1所示：表1實(shí)施例2(1)垃圾焚燒飛灰的化學(xué)成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學(xué)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(jìn)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(nèi)進(jìn)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(chǎn)品，拋光打磨可得到商業(yè)用微晶玻璃。(7)檢測(cè)該燒結(jié)微晶玻璃性能，其基本性能如表2所示：表2實(shí)施例3(1)垃圾焚燒飛灰的化學(xué)成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學(xué)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(jìn)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(nèi)進(jìn)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(chǎn)品，拋光打磨可得到商業(yè)用微晶玻璃。(7)檢測(cè)該燒結(jié)微晶玻璃性能，其基本性能如表3所示：表3實(shí)施例4(1)垃圾焚燒飛灰的化學(xué)成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學(xué)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(jìn)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(nèi)進(jìn)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(chǎn)品，拋光打磨可得到商業(yè)用微晶玻璃。(7)檢測(cè)該燒結(jié)微晶玻璃性能，其基本性能如表4所示：表4實(shí)施例5(1)垃圾焚燒飛灰的化學(xué)成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學(xué)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(jìn)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(nèi)進(jìn)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(chǎn)品，拋光打磨可得到商業(yè)用微晶玻璃。(7)檢測(cè)該燒結(jié)微晶玻璃性能，其基本性能如表5所示：表5對(duì)比例1(1)垃圾焚燒飛灰的化學(xué)成分如下所示：垃圾焚燒飛灰的化學(xué)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(jìn)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(nèi)進(jìn)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(chǎn)品，拋光打磨可得到微晶玻璃。(7)檢測(cè)該燒結(jié)微晶玻璃性能，其基本性能如表6所示：表6由以上數(shù)據(jù)可知，利用本發(fā)明實(shí)施例中的制備方法，在垃圾焚燒飛灰中添加成分調(diào)節(jié)劑，以熔融燒結(jié)工藝制備微晶玻璃，其熔融溫度更低，能夠降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，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(yōu)異。因此，以本發(fā)明提供的制備方法，既能夠?qū)贌w灰進(jìn)行綠色回收，又能夠生產(chǎn)出極具競(jìng)爭(zhēng)力的微晶玻璃商業(yè)產(chǎn)品。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3