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(guò)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(guò)無(wú)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(wú)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。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(zhuān)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(guò)高的問(wèn)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)行澆鑄成型，得到成型物；以及將成型物進(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)行澆鑄成型的步驟之前，控制混合熔體的粘度為0.1～10Pa.s。進(jìn)一步地，將成型物進(jìn)行晶化處理的步驟包括：將成型物在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800～1000℃溫度下保溫0.5～3h進(jìn)行晶化，得到晶化料；將晶化料冷卻，得到微晶玻璃。進(jìn)一步地，將成型物進(jìn)行核化的步驟中，升溫速率為1～10℃/min。進(jìn)一步地，將晶化料進(jìn)行冷卻的步驟后，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(guò)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)明以垃圾焚燒飛灰為原料制備微晶玻璃，是對(duì)垃圾焚燒飛灰的無(wú)害化處理和資源有效利用，其能夠?qū)⑦秽投f英類(lèi)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。同時(shí)，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。再者，通過(guò)添加成分調(diào)節(jié)劑，經(jīng)熔融、直接澆鑄成型、晶化得到的微晶玻璃，其耐磨性能、沖擊韌性、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(shuō)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(lái)詳細(xì)說(shuō)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(guò)高的問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)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)行澆鑄成型，得到成型物；以及將成型物進(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)明以垃圾焚燒飛灰為原料制備微晶玻璃，是對(duì)垃圾焚燒飛灰的無(wú)害化處理和資源有效利用，其能夠?qū)⑦秽投f英類(lèi)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。同時(shí)，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，因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，從而降低微晶玻璃的生產(chǎn)成本。再者，通過(guò)添加成分調(diào)節(jié)劑，經(jīng)熔融、直接澆鑄成型、晶化得到的微晶玻璃，其耐磨性能、沖擊韌性、彎曲模量、耐酸堿腐蝕性等綜合性能更佳。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0.1～20％，鋁礬土占垃圾焚燒飛灰重量的0.1～20％。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)行澆鑄成型的步驟之前，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(guò)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，上述將成型物進(jìn)行晶化處理的步驟包括：將成型物在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；將晶化料冷卻，得到微晶玻璃。在該晶化工藝下得到的微晶玻璃，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，且綜合性能更佳優(yōu)異。優(yōu)選地，將成型物進(jìn)行核化的步驟中，升溫速率為1～10℃/min。在此升溫速率下，成型物整體受熱更加均勻，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，將晶化料進(jìn)行冷卻的步驟中，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(guò)電磁場(chǎng)或物理攪拌，得到混合熔體。通過(guò)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(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)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(shuō)明的是，飛灰中還包括微量雜質(zhì)，故下方成分含量之和小于100％；下同CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg57.9815.876.605.861.371.212.084.342.900.01ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.520.380.350.160.050.0070.030.010.010.07(2)將垃圾焚燒飛灰、菱鎂礦和鋁礬土按照79:15:6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)將混合物直接排入電熱均化池升溫至1400℃，高溫熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.185Pa·s。(4)將熔體直接進(jìn)行澆鑄成型，得到成型物。將成型物置于晶化爐內(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，然后隨爐冷卻。(5)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。(6)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性能指標(biāo)磨耗量g/cm20.04沖擊韌性kJ/m22.54彎曲強(qiáng)度MPa96.6壓縮強(qiáng)度MPa927硫酸溶液(20％cm/m)98.5氫氧化鈉溶液(20％cm/m)99.5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.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg51.9815.876.605.861.371.212.084.342.900.001ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3SrOBaOMnO0.520.386.350.160.050.0070.030.0380.0260.07(2)將垃圾焚燒飛灰、菱鎂礦和鋁礬土按照77：13：10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)將混合物直接排入電熱均化池升溫至1350℃，高溫熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.019Pa·s。(4)將熔體直接進(jìn)行澆鑄成型，得到成型物置于晶化爐內(nèi)進(jìn)行熱處理：核化溫度700℃/1h，晶化溫度980℃/1h，升溫速度為5℃/min，最終隨爐冷卻。(5)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，不做處理可做為鑄石使用。(6)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性能指標(biāo)磨耗量g/cm20.037沖擊韌性kJ/m22.55彎曲強(qiáng)度MPa79壓縮強(qiáng)度MPa903.5硫酸溶液(20％cm/m)98.5氫氧化鈉溶液(20％cm/m)99.5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.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg52.9818.915.315.862.371.434.082.322.120.001ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.585.450.360.170.050.0060.040.010.010.08(2)將垃圾焚燒飛灰、菱鎂礦和鋁礬土按照85:5:10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)將混合物直接排入電熱均化池升溫至1400℃，高溫熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.165Pa·s。(4)將熔體直接澆鑄成型并置于晶化爐內(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，最終隨爐冷卻。(5)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，不做處理可做為鑄石使用。(6)檢測(cè)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.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg69.901.080.1310.149.70.60.20.10.10.9ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.0010.860.990.0010.970.0010.0010.0010.0010.99(2)將垃圾焚燒飛灰、硅砂、菱鎂礦和鋁礬土按照75:15:5:5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)將混合物置于電熱均化池升溫至1380℃，高溫熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.100Pa·s。(4)將熔體進(jìn)行澆鑄成型，得到成型物后置于晶化爐內(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，最終隨爐冷卻。(5)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，不做處理可做為鑄石使用。(6)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性能指標(biāo)磨耗量g/cm20.038沖擊韌性kJ/m22.38彎曲強(qiáng)度MPa78壓縮強(qiáng)度MPa900硫酸溶液(20％cm/m)99.0氫氧化鈉溶液(20％cm/m)99.5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.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg30.228.618.716.10.10.110.070.10.10.001ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.880.010.020.980.870.0010.040.0970.940.001(2)將垃圾焚燒飛灰、硅砂、菱鎂礦和鋁礬土按照75:10:5:10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)將混合物置于電熱均化池升溫至1350℃，高溫熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.211s。(4)將熔體進(jìn)行澆鑄成型，得到成型物后置于晶化爐內(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，最終隨爐冷卻。(5)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，不做處理可做為鑄石使用。(6)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性能指標(biāo)磨耗量g/cm20.035沖擊韌性kJ/m22.81彎曲強(qiáng)度MPa80壓縮強(qiáng)度MPa911硫酸溶液(20％cm/m)99.1氫氧化鈉溶液(20％cm/m)99.4實(shí)施例6(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65:25:10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)將混合物置于電熱均化池升溫至1400℃，高溫熔融成均一的熔體，熔體粘度為0.160Pa·s。(4)將熔體進(jìn)行澆鑄成型，得到成型物后置于晶化爐內(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，最終隨爐冷卻。(5)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，不做處理可做為鑄石使用。(6)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性能指標(biāo)磨耗量g/cm20.041沖擊韌性kJ/m22.59彎曲強(qiáng)度MPa88壓縮強(qiáng)度MPa930硫酸溶液(20％cm/m)99.1氫氧化鈉溶液(20％cm/m)99.5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.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg52.9818.915.315.862.371.434.084.322.120.02ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.580.400.360.170.050.0060.040.010.010.08(2)將垃圾焚燒飛灰置于電熱均化池升溫至1600℃，高溫熔融成的熔體，熔體粘度為0.560Pa·s。(4)將熔體進(jìn)行澆鑄成型，得到成型物后置于晶化爐內(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，最終隨爐冷卻。(5)從晶化爐取出微晶玻璃產(chǎn)品，拋光打磨可得到微晶玻璃，不做處理可做為鑄石使用。(6)檢測(cè)該燒結(jié)微晶玻璃性能，其基本性能如表7所示：表7性能指標(biāo)磨耗量g/cm20.1沖擊韌性kJ/m21.11彎曲強(qiáng)度MPa49壓縮強(qiáng)度MPa311硫酸溶液(20％cm/m)98.1氫氧化鈉溶液(20％cm/m)98.5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，經(jīng)熔融、澆鑄成型、晶化處理制備微晶玻璃，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，其沖擊韌性、彎曲模量、耐腐蝕性能等綜合均更為優(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(lái)說(shuō)，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(yè)1 2 3