一种基于超细磨技术的垃圾飞灰微波烧结工艺的制作方法

1.本发明涉及飞灰微晶玻璃化工艺领域，更具体地说，涉及一种基于超细磨技术的垃圾飞灰微波烧结工艺。


背景技术：

2.玻璃化技术是无害化焚烧飞灰的国际前沿技术，将焚烧飞灰和一定量的添加剂高温熔融形成玻璃态物质，经冷却形成化学性质稳定的玻璃体或者类似于玻璃的物质，将重金属等有害物质固定在玻璃体内实现稳定化，凭借玻璃体低的重金属浸出率达到无害化的目的。然而，焚烧飞灰玻璃化温度高，在1500摄氏度左右，如此高的温度消耗大量的能量，同时玻璃化过程中产生大量重金属及酸性气体的烟尘，阻碍了熔融固化技术的进一步应用和推广。因此，玻璃化技术的关键是形成化学性质稳定的玻璃体降低玻璃化处理温度，提高重金属固化率。降低玻璃化的处理温度就是要求在较低温度下可以形成良好的玻璃体，同时降低处理温度、缩短处理时间都是提高重金属滞留率的有效途径。
3.微波烧结是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法，具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染等特点，并能提高产品的均匀性和成品率，改善被烧结材料的微观结构和性能，已经成为材料烧结领域里新的研究热点。
4.微波烧结的效果在一定程度上取决于微波烧结粉末的尺寸，传统的球磨技术生产的超细粉末虽然可以勉强满足微波烧结的需求，但是在球磨生产超细粉末的过程中，通常需要耗费大量的能源，大幅增加了垃圾飞灰的成本。


技术实现要素：

5.1.要解决的技术问题
6.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于超细磨技术的垃圾飞灰微波烧结工艺，可以实现通过蒸汽气流粉碎技术对垃圾飞灰及其他原料进行粉碎，大幅减小垃圾飞灰微晶玻璃化工艺的能源消耗，增加对垃圾飞灰处理的经济效益。
7.2.技术方案
8.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
9.一种基于超细磨技术的垃圾飞灰微波烧结工艺，主要包括以下步骤：
10.s1、原料混合，将经过处理的垃圾飞灰、粉煤灰和稻壳灰按照质量比为40-70:20-30:5-20的比例进行混合；
11.s2、蒸汽粉磨，将经过s1混合好的原料放入蒸汽气流磨内进行超细粉磨，获得超细原料；
12.s3、挤压成型，将超细原料加入模具内进行挤压成型，形成原料块，并在原料块表面涂覆吸波材料，形成吸波材料覆膜；
13.s4、微波低温快烧，将涂覆有吸波材料覆膜的原料块进行微波烧结，其中烧结温度
为800℃-850℃，烧结20-30分钟，完成烧结在炉内自然冷却，获得建材化制品。
14.进一步的，蒸汽气流磨包括原料仓、蒸汽磨主机、高温袋式收集器和烟窗，原料仓和蒸汽磨主机之间连接有螺杆给料机，蒸汽磨机主体与高温袋式收集器之间连接与连接管，高温袋式收集器连接有高气密性下料阀，高温袋式收集器与烟窗之间连接有高压引风机，混合好的原料加入原料仓后，经过螺杆给料机传输到蒸汽磨主机内，进行蒸汽气流粉碎，粉碎后的原料经过连接管进入高温袋式收集器中，经过分离后，尺寸合格的原料会经过高气密性下料阀从高温袋式收集器中离开，而尺寸不合格的原料则会在高压引风机的作用下经烟窗排离。
15.进一步的，步骤s4、微波低温快烧中，在自然冷却的过程中，可以将冷却产生的热量导向蒸汽气流磨，用于余热利用。
16.进一步的，步骤s4、微波低温快烧中，在蒸汽汽磨的过程中，可以利用蒸汽产生的乏汽对垃圾渗滤液进行多效蒸发，提高能量的利用率。
17.进一步的，蒸汽气流磨包括蒸汽磨室，蒸汽磨室内设有高压喷嘴，高压喷嘴连接有存储腔，过热蒸汽在注入存储腔内临时存储后，仅有高压碰嘴喷射到蒸汽磨室。
18.进一步的，存储腔连接有过渡保护装置，过渡保护装置包括亚克力管，亚克力管的两端分别固定连接有连接环，亚克力管靠近存储腔的一端开口处固定连接有固定台，亚克力管远离存储腔的一端开口处固定连接有密封环，亚克力管内滑动连接有与密封环相匹配的密封球，密封球与固定台之间固定连接有压缩弹簧，可以用于存储腔内的气压平衡，在存储腔内气压过大时，会推动密封球密封亚克力管，减小蒸汽的进量，而在存储腔内气压降低后，蒸汽则会推动密封球解除密封，为存储腔内补充蒸汽，易于保持存储腔内的平稳，增加存储腔的使用寿命。
19.进一步的，密封球包括弹性球体，弹性球体内埋设有固着网，利用固着网增加弹性球体强度，使得弹性球体不易出现过量磨损，不易影响弹性球体的密封性。
20.进一步的，固着网有多个耐磨材料编织而成，增加固着网的强度，增加固着网的保护效果。
21.进一步的，亚克力管包括主管体，主管体为透明材料，多个耐磨材料间掺杂有荧光颜料，便于观测亚克力管内部工作情况，而在固着网裸露出来受到磨损后，会将荧光颜料磨出，便于及时发现弹性球体的过量磨损，及时进行维护工作。
22.进一步的，主管体内壁开凿有多个毛细裂纹，多个毛细裂纹的深度均小于主管体厚度的三分之一，在蒸汽冲刷下，荧光颜料易进入毛细裂纹内留下痕迹，维护人员可以根据主管体内残留的痕迹判断密封球的磨损量。
23.3.有益效果
24.相比于现有技术，本发明的优点在于：
25.本方案利用可以实现通过蒸汽气流磨技术对垃圾飞灰及其他原料进行粉碎，大幅减小垃圾飞灰微晶玻璃化工艺的能源消耗，增加对垃圾飞灰处理的经济效益。
26.另外本方案选用微波烧结技术，与熔融处理相比，烧结法消耗的热量低；与水泥固定相比，所得的产品体积小、硬度高、重金属的渗滤低，有害废物经固化处理后所形成的固化体应达到固体废物玻璃化处理相关标准要求，能作为资源加以利用，如作建筑基础和路基材料等，而化工艺过程简单、便于操作，且固化过程中材料和能量消耗要低，增容比低固，
原料来源丰富、价廉易得，处理费用低。
27.本方案利用了蒸汽气流粉碎技术和微波烧结技术，解决了传统烧结需要水洗处理的难题，从而使处理成本及工艺难度大幅度下降，低温烧结则避免了重金属的挥发，避免了二次飞灰后继处理的问题，协同处置垃圾渗滤液，实现废水零排放，有效提高了垃圾发电企业的经济效益和环保效益。
附图说明
28.图1为本发明的垃圾飞灰超细粉末微波烧结法的主要流程图；
29.图2为本发明的蒸汽汽流磨主要装置的结构示意图；
30.图3为本发明的蒸汽气流磨装置内蒸汽的流向示意图；
31.图4为本发明的过渡保护装置的结构示意图；
32.图5为本发明的过渡保护装置工作的变化示意图；
33.图6为本发明的过渡保护装置封闭时的结构示意图；
34.图7为本发明的过渡保护装置开启时的结构示意图；
35.图8为本发明的过渡保护装置开启时蒸汽流向示意图；
36.图9为本发明的密封球结构示意图；
37.图10为本发明的亚克力管局部结构示意图。
38.图中标号说明：
39.1亚克力管、101主管体、102毛细裂纹、2连接环、3密封环、4固定台、5密封球、501弹性球体、502固着网、6压缩弹簧。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是适配型号元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.实施例1：
44.请参阅图1-2，一种基于超细磨技术的垃圾飞灰微波烧结工艺，主要包括以下步骤：
45.s1、原料混合，将经过处理的垃圾飞灰、粉煤灰和稻壳灰按照质量比为60:25:15的比例进行混合，特别的，其中粉煤灰和稻壳灰分别可以利用钢渣和石英粉进行替换，且替换比例不易超过三分之一；
46.s2、蒸汽粉磨，将经过s1混合好的原料放入蒸汽气流磨内进行超细粉磨，获得超细原料，其中，蒸汽气流磨包括原料仓、蒸汽磨主机、高温袋式收集器和烟窗，原料仓和蒸汽磨主机之间连接有螺杆给料机，蒸汽磨机主体与高温袋式收集器之间连接与连接管，高温袋式收集器连接有高气密性下料阀，高温袋式收集器与烟窗之间连接有高压引风机，混合好的原料加入原料仓后，经过螺杆给料机传输到蒸汽磨主机内，进行蒸汽气流粉碎，粉碎后的原料经过连接管进入高温袋式收集器中，经过分离后，尺寸合格的原料会经过高气密性下料阀从高温袋式收集器中离开，而尺寸不合格的原料则会在高压引风机的作用下经烟窗排离，值得注意的，上述各结构之间的连接方式为本领域技术人员的公知技术，本领域技术人员可以根据实际使用情况进行合理的设计，故未在本技术中详细公开；
47.s3、挤压成型，将超细原料加入模具内进行挤压成型，形成原料块，并在原料块表面涂覆吸波材料，形成吸波材料覆膜；
48.s4、微波低温快烧，将涂覆有吸波材料覆膜的原料块进行微波烧结，其中烧结温度为850℃，烧结25分钟，完成烧结在炉内自然冷却，获得建材化制品，值得注意的，在自然冷却的过程中，可以将冷却产生的热量导向蒸汽气流磨，用于余热利用，同时，在蒸汽汽磨的过程中，可以利用蒸汽产生的乏汽对垃圾渗滤液进行多效蒸发，提高能量的利用率。
49.请参阅图2-10，蒸汽气流磨包括蒸汽磨室，蒸汽磨室内设有高压喷嘴，高压喷嘴连接有存储腔，过热蒸汽在注入存储腔内临时存储后，仅有高压碰嘴喷射到蒸汽磨室，值得注意的，本方案中的高压喷嘴和存储腔的具体设计均为本领域技术人员的公知技术，本领域技术人员可以根据实际使用需求进行合理的设计，而为了达到本方案的超细磨需求，高压喷嘴的出口速度需达到1090m/s。
50.存储腔连接有过渡保护装置，过渡保护装置包括亚克力管1，亚克力管1的两端分别固定连接有连接环2，亚克力管1靠近存储腔的一端开口处固定连接有固定台4，亚克力管1远离存储腔的一端开口处固定连接有密封环3，亚克力管1内滑动连接有与密封环3相匹配的密封球5，密封球5与固定台4之间固定连接有压缩弹簧6，可以用于存储腔内的气压平衡，在存储腔内气压过大时，会推动密封球5密封亚克力管1，减少蒸汽的进量，而在存储腔内气压降低后，蒸汽则会推动密封球5解除密封，为存储腔内补充蒸汽，易于保持存储腔内的平稳，增加存储腔的使用寿命，值得注意的，上述气压的平衡点与压缩弹簧6的强度有关，本领域技术人员可以根据实际使用情况选用合适强度的压缩弹簧6，故未在本技术中详细公开，且亚克力管1远离存储腔的一端与蒸汽注入装置固定连接，蒸汽注入装置通过过渡保护装置将蒸汽注入存储腔内，密封球5包括弹性球体501，弹性球体501内埋设有固着网502，利用固着网502增加弹性球体501强度，使得弹性球体501不易出现过量磨损，不易影响弹性球体501的密封性，固着网502有多个耐磨材料编织而成，增加固着网502的强度，增加固着网502的保护效果，亚克力管1包括主管体101，主管体101为透明材料，多个耐磨材料间掺杂有荧光颜料，便于观测亚克力管1内部工作情况，而在固着网502裸露出来受到磨损后，会将荧光颜料磨出，便于及时发现弹性球体501的过量磨损，及时进行维护工作，主管体101内壁开凿有多个毛细裂纹102，多个毛细裂纹102的深度均小于主管体101厚度的三分之一，在蒸汽冲
刷下，荧光颜料易进入毛细裂纹102内留下痕迹，维护人员可以根据主管体101内残留的痕迹判断密封球5的磨损量。
51.本方案利用可以实现通过蒸汽气流磨技术对垃圾飞灰及其他原料进行粉碎，大幅减少垃圾飞灰微晶玻璃化工艺的能源消耗，增加对垃圾飞灰处理的经济效益。
52.另外本方案选用微波烧结技术，与熔融处理相比，烧结法消耗的热量低；与水泥固定相比，所得的产品体积小、硬度高、重金属的渗滤低，有害废物经固化处理后所形成的固化体应达到固体废物玻璃化处理相关标准要求，能作为资源加以利用，如作建筑基础和路基材料等，而化工艺过程简单、便于操作，且固化过程中材料和能量消耗要低，增容比低固，原料来源丰富、价廉易得，处理费用低。
53.本方案利用了蒸汽气流粉碎技术和微波烧结技术，解决了传统烧结需要水洗处理的难题，从而使处理成本及工艺难度大幅度下降，低温烧结则避免了重金属的挥发，避免了二次飞灰后继处理的问题，协同处置垃圾渗滤液，实现废水零排放，有效提高了垃圾发电企业的经济效益和环保效益。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。