本发明涉及垃圾焚烧飞灰的回收利用领域，具体而言，涉及一种微晶玻璃的制备方法。
背景技术：
：垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧过程中的一种产物，也是危险名录上规定的一种危险废弃物，必须经过无害化才能排放。利用高温烧结方法制备微晶玻璃不仅能够无害化垃圾焚烧飞灰，而且得到的微晶玻璃色泽鲜艳且性能优异，具有很高的商业价值。然而，目前以垃圾焚烧飞灰制备微晶玻璃的技术多存在能耗较高的缺陷，比如：发明专利CN102531389A公布了一种垃圾焚烧飞灰电弧炉熔融制备微晶玻璃的方法，该方法对垃圾焚烧飞灰进行了水洗预处理、电弧炉熔融温度高达1500～1700℃，这都会大大增加熔融成本。技术实现要素：本发明旨在提供一种微晶玻璃的制备方法，以解决现有技术中以垃圾焚烧飞灰为原料制备微晶玻璃时熔融温度过高的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种微晶玻璃的制备方法，其包括以下步骤：将垃圾焚烧飞灰和成分调节剂混合并进行熔融处理，得到混合熔体；对混合熔体进行浇铸成型，得到成型物；以及将成型物进行晶化处理，得到微晶玻璃；其中，成分调节剂为硅砂、菱镁矿和铝矾土中的一种或多种。进一步地，将垃圾焚烧飞灰和成分调节剂混合的步骤中，成分调节剂中硅砂占垃圾焚烧飞灰重量的0.1～50％，和/或菱镁矿占垃圾焚烧飞灰重量的0.1～50％，和/或铝矾土占垃圾焚烧飞灰重量的0.1～50％。进一步地，对混合熔体进行浇铸成型的步骤之前，控制混合熔体的粘度为0.1～10Pa.s。进一步地，将成型物进行晶化处理的步骤包括：将成型物在600～800℃温度下保温0.5～3h进行核化，得到核化料；将核化料在在800～1000℃温度下保温0.5～3h进行晶化，得到晶化料；将晶化料冷却，得到微晶玻璃。进一步地，将成型物进行核化的步骤中，升温速率为1～10℃/min。进一步地，将晶化料进行冷却的步骤后，按降温速率1～10℃/min冷却或随炉冷却。进一步地，将垃圾焚烧飞灰和成分调节剂混合并进行熔融处理的步骤之后，通过电磁场或物理搅拌，得到混合熔体。进一步地，按重量百分比计，垃圾焚烧飞灰包括：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。进一步地，按重量百分比计，垃圾焚烧飞灰还包括：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。进一步地，按重量百分比计，硅砂中SiO2的含量为90.0～99.9％；菱镁矿中MgO的含量为30.0～47.6％；铝矾土中Al2O3的含量60.0～73.0％。本发明以垃圾焚烧飞灰为原料制备微晶玻璃，是对垃圾焚烧飞灰的无害化处理和资源有效利用，其能够将呋喃和二噁英类物质尽量消除，将重金属固化在玻璃结构中，得到实用的微晶玻璃产品。同时，本发明在熔融处理的步骤中，向垃圾焚烧飞灰中添加了成分调节剂，这能够降低垃圾焚烧飞灰的熔融温度，从而降低微晶玻璃的生产成本。再者，通过添加成分调节剂，经熔融、直接浇铸成型、晶化得到的微晶玻璃，其耐磨性能、冲击韧性、弯曲模量、耐酸碱腐蚀性等综合性能更佳。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。正如
背景技术：
部分所描述的，目前以垃圾焚烧飞灰为原料制备微晶玻璃时存在熔融温度过高的问题。为了解决这一问题，本发明提供了一种微晶玻璃的制备方法，其包括以下步骤：将垃圾焚烧飞灰和成分调节剂混合并进行熔融处理，得到混合熔体；对混合熔体进行浇铸成型，得到成型物；以及将成型物进行晶化处理，得到微晶玻璃；其中，成分调节剂为硅砂、菱镁矿和铝矾土中的一种或多种。本发明以垃圾焚烧飞灰为原料制备微晶玻璃，是对垃圾焚烧飞灰的无害化处理和资源有效利用，其能够将呋喃和二噁英类物质尽量消除，将重金属固化在玻璃结构中，得到实用的微晶玻璃产品。同时，本发明在熔融处理的步骤中，向垃圾焚烧飞灰中添加了成分调节剂，因不同组分的低共融点性质，这能够降低垃圾焚烧飞灰的熔融温度，从而降低微晶玻璃的生产成本。再者，通过添加成分调节剂，经熔融、直接浇铸成型、晶化得到的微晶玻璃，其耐磨性能、冲击韧性、弯曲模量、耐酸碱腐蚀性等综合性能更佳。本发明提供的上述制备方法中，只要想垃圾焚烧飞灰中加入成分调节剂，就能够降低飞灰的熔融温度，降低成本。在一种优选的实施方式中，将垃圾焚烧飞灰和成分调节剂混合的步骤中，成分调节剂中硅砂占垃圾焚烧飞灰重量的0.1～50％，菱镁矿占垃圾焚烧飞灰重量的0.1～20％，铝矾土占垃圾焚烧飞灰重量的0.1～20％。以该添加比例掺入成分调节剂，既能够有效降低熔融温度，还能够进一步改善微晶玻璃的综合性能。在一种优选的实施方式中，对混合熔体进行浇铸成型的步骤之前，控制混合熔体的粘度为0.1～10Pa.s。将混合熔体的粘度控制在0.1～10Pa.s后再进行急冷水淬，能够进一步提高水淬效果，有利于后期晶化的进行。在实际操作过程中，控制粘度即对混合物料升温以使其高温熔融粘度达到0.1～10Pa.s。根据本发明上述的教导，本领域技术人员可以调整晶化处理步骤中的具体工艺。在一种优选的实施方式中，上述将成型物进行晶化处理的步骤包括：将成型物在600～800℃温度下保温0.5～3h进行核化，得到核化料；将核化料在在850～1000℃温度下保温0.5～3h进行晶化，得到晶化料；将晶化料冷却，得到微晶玻璃。在该晶化工艺下得到的微晶玻璃，内部晶核尺寸更加均一，晶体结构更加完整，整体具有更加鲜艳的光泽，且综合性能更佳优异。优选地，将成型物进行核化的步骤中，升温速率为1～10℃/min。在此升温速率下，成型物整体受热更加均匀，晶核的分布更加均匀，有利于后期晶化时晶体的生长，从而提高成品的各方性能。更优选地，将晶化料进行冷却的步骤中，按降温速率1～10℃/min冷却或随炉冷却。这样的冷却方式同样能够使晶粒更加完整均一。在一种优选的实施方式中，将垃圾焚烧飞灰和成分调节剂混合并进行熔融处理的步骤之后，通过电磁场或物理搅拌，得到混合熔体。通过电磁场或物理搅拌，能够使垃圾焚烧飞灰和成分调节剂混合的更加均一，有利于提高最终微晶玻璃的性能均一性。本发明提供的上述制备方法中，采用的垃圾焚烧飞灰可以是任意的垃圾焚烧飞灰。在一种优选的实施方式中，按重量百分比计，垃圾焚烧飞灰包括：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。更优选地，按重量百分比计，垃圾焚烧飞灰还包括：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，还包括其它微量元素0～1％。。上述成分的垃圾焚烧飞灰，高温熔融制备微晶玻璃，能够实现危险废物资源化利用.。在一种优选的实施方式中，按重量百分比计，硅砂中SiO2的含量为90.0～99.9％；菱镁矿中MgO的含量为30.0～47.6％；铝矾土中Al2O3的含量60.0～73.0％。使用上述成分调节剂，制备得到的微晶玻璃，其综合性能更佳优异。以下将通过实施例进一步说明本发明的有益效果：实施例1(1)垃圾焚烧飞灰的化学成分如下所示：垃圾焚烧飞灰的化学成分(wt.％)需说明的是，飞灰中还包括微量杂质，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)将垃圾焚烧飞灰、菱镁矿和铝矾土按照79:15:6混合，其中，菱镁矿中MgO含量为42.5％，铝矾土中Al2O3含量为67.3％。(3)将混合物直接排入电热均化池升温至1400℃，高温熔融成均一的熔体，熔体粘度为0.185Pa·s。(4)将熔体直接进行浇铸成型，得到成型物。将成型物置于晶化炉内进行热处理：核化温度650℃/1h，晶化温度950℃/1h，升温速度为5℃/min，然后随炉冷却。(5)从晶化炉取出微晶玻璃产品，抛光打磨可得到商业用微晶玻璃。(6)检测该烧结微晶玻璃性能，其基本性能如表1所示：表1性能指标磨耗量g/cm20.04冲击韧性kJ/m22.54弯曲强度MPa96.6压缩强度MPa927硫酸溶液(20％cm/m)98.5氢氧化钠溶液(20％cm/m)99.5实施例2(1)垃圾焚烧飞灰的化学成分如下所示：垃圾焚烧飞灰的化学成分(wt.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg51.9815.876.605.861.371.212.084.342.900.001ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3SrOBaOMnO0.520.386.350.160.050.0070.030.0380.0260.07(2)将垃圾焚烧飞灰、菱镁矿和铝矾土按照77：13：10混合，其中菱镁矿中MgO含量为42.5％，铝矾土中Al2O3含量为67.3％。(3)将混合物直接排入电热均化池升温至1350℃，高温熔融成均一的熔体，熔体粘度为0.019Pa·s。(4)将熔体直接进行浇铸成型，得到成型物置于晶化炉内进行热处理：核化温度700℃/1h，晶化温度980℃/1h，升温速度为5℃/min，最终随炉冷却。(5)从晶化炉取出微晶玻璃产品，抛光打磨可得到商业用微晶玻璃，不做处理可做为铸石使用。(6)检测该烧结微晶玻璃性能，其基本性能如表2所示：表2性能指标磨耗量g/cm20.037冲击韧性kJ/m22.55弯曲强度MPa79压缩强度MPa903.5硫酸溶液(20％cm/m)98.5氢氧化钠溶液(20％cm/m)99.5实施例3(1)垃圾焚烧飞灰的化学成分如下所示：垃圾焚烧飞灰的化学成分(wt.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg52.9818.915.315.862.371.434.082.322.120.001ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.585.450.360.170.050.0060.040.010.010.08(2)将垃圾焚烧飞灰、菱镁矿和铝矾土按照85:5:10混合，其中菱镁矿中MgO含量为42.5％，铝矾土中Al2O3含量为67.3％。(3)将混合物直接排入电热均化池升温至1400℃，高温熔融成均一的熔体，熔体粘度为0.165Pa·s。(4)将熔体直接浇铸成型并置于晶化炉内进行热处理：核化温度650℃/1h，晶化温度950℃/1h，升温速度为5℃/min，最终随炉冷却。(5)从晶化炉取出微晶玻璃产品，抛光打磨可得到商业用微晶玻璃，不做处理可做为铸石使用。(6)检测微晶玻璃性能，其基本性能如表3所示：表3实施例4(1)垃圾焚烧飞灰的化学成分如下所示：垃圾焚烧飞灰的化学成分(wt.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg69.901.080.1310.149.70.60.20.10.10.9ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.0010.860.990.0010.970.0010.0010.0010.0010.99(2)将垃圾焚烧飞灰、硅砂、菱镁矿和铝矾土按照75:15:5:5混合，其中硅砂中SiO2的含量为99.9％，菱镁矿中MgO含量为47.6％，铝矾土中Al2O3含量为60.0％。(3)将混合物置于电热均化池升温至1380℃，高温熔融成均一的熔体，熔体粘度为0.100Pa·s。(4)将熔体进行浇铸成型，得到成型物后置于晶化炉内进行热处理：核化温度800℃/0.5h，晶化温度1000℃/0.5h，升温速度为10℃/min，最终随炉冷却。(5)从晶化炉取出微晶玻璃产品，抛光打磨可得到商业用微晶玻璃，不做处理可做为铸石使用。(6)检测该烧结微晶玻璃性能，其基本性能如表4所示：表4性能指标磨耗量g/cm20.038冲击韧性kJ/m22.38弯曲强度MPa78压缩强度MPa900硫酸溶液(20％cm/m)99.0氢氧化钠溶液(20％cm/m)99.5实施例5(1)垃圾焚烧飞灰的化学成分如下所示：垃圾焚烧飞灰的化学成分(wt.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg30.228.618.716.10.10.110.070.10.10.001ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.880.010.020.980.870.0010.040.0970.940.001(2)将垃圾焚烧飞灰、硅砂、菱镁矿和铝矾土按照75:10:5:10混合，其中硅砂中SiO2的含量为90.0％，菱镁矿中MgO含量为30.0％，铝矾土中Al2O3含量为73.0％。(3)将混合物置于电热均化池升温至1350℃，高温熔融成均一的熔体，熔体粘度为0.211s。(4)将熔体进行浇铸成型，得到成型物后置于晶化炉内进行热处理：核化温度600℃/3h，晶化温度850℃/3h，升温速度为1℃/min，最终随炉冷却。(5)从晶化炉取出微晶玻璃产品，抛光打磨可得到商业用微晶玻璃，不做处理可做为铸石使用。(6)检测该烧结微晶玻璃性能，其基本性能如表5所示：表5性能指标磨耗量g/cm20.035冲击韧性kJ/m22.81弯曲强度MPa80压缩强度MPa911硫酸溶液(20％cm/m)99.1氢氧化钠溶液(20％cm/m)99.4实施例6(1)垃圾焚烧飞灰的化学成分如下所示：垃圾焚烧飞灰的化学成分(wt.％)(2)将垃圾焚烧飞灰、硅砂和铝矾土按照65:25:10混合，其中硅砂中SiO2的含量为95.0％，铝矾土中Al2O3含量为67.3％。(3)将混合物置于电热均化池升温至1400℃，高温熔融成均一的熔体，熔体粘度为0.160Pa·s。(4)将熔体进行浇铸成型，得到成型物后置于晶化炉内进行热处理：核化温度650℃/1h，晶化温度950℃/1h，升温速度为5℃/min，最终随炉冷却。(5)从晶化炉取出微晶玻璃产品，抛光打磨可得到商业用微晶玻璃，不做处理可做为铸石使用。(6)检测该烧结微晶玻璃性能，其基本性能如表6所示：表6性能指标磨耗量g/cm20.041冲击韧性kJ/m22.59弯曲强度MPa88压缩强度MPa930硫酸溶液(20％cm/m)99.1氢氧化钠溶液(20％cm/m)99.5对比例1(1)垃圾焚烧飞灰的化学成分如下所示：垃圾焚烧飞灰的化学成分(wt.％)CaOClSiO2SO3MgOAl2O3Fe2O3K2ONa2OHg52.9818.915.315.862.371.434.084.322.120.02ZnOTiO2P2O5PbOCuONiOCr2O3CdOSb2O3MnO0.580.400.360.170.050.0060.040.010.010.08(2)将垃圾焚烧飞灰置于电热均化池升温至1600℃，高温熔融成的熔体，熔体粘度为0.560Pa·s。(4)将熔体进行浇铸成型，得到成型物后置于晶化炉内进行热处理：核化温度650℃/1h，晶化温度950℃/1h，升温速度为5℃/min，最终随炉冷却。(5)从晶化炉取出微晶玻璃产品，抛光打磨可得到微晶玻璃，不做处理可做为铸石使用。(6)检测该烧结微晶玻璃性能，其基本性能如表7所示：表7性能指标磨耗量g/cm20.1冲击韧性kJ/m21.11弯曲强度MPa49压缩强度MPa311硫酸溶液(20％cm/m)98.1氢氧化钠溶液(20％cm/m)98.5由以上数据可知，利用本发明实施例中的制备方法，在垃圾焚烧飞灰中添加成分调节剂，经熔融、浇铸成型、晶化处理制备微晶玻璃，其熔融温度更低，能够降低生产成本。同时，所制备的微晶玻璃，其冲击韧性、弯曲模量、耐腐蚀性能等综合均更为优异。因此，以本发明提供的制备方法，既能够对垃圾焚烧飞灰进行绿色回收，又能够生产出极具竞争力的微晶玻璃商业产品。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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