专利名称：一种用于焚烧飞灰玻璃化技术中判定玻璃体形成的方法
技术领域：
本发明涉及固体废物处理领域，尤其涉及用于焚烧飞灰玻璃化技术中玻璃体形成的判定，确保形成化学性质稳定的玻璃体，达到无害化处理目的。
背景技术：
焚烧飞灰是焚烧法处理固体废物(如生活垃圾)的燃烧产物，由于重金属浸出率高于国家标准，被列为危险废物。玻璃化是无害化焚烧飞灰的先进技术，将焚烧飞灰和添加剂加热到熔融状态，经冷却形成化学性质稳定的玻璃体，凭借玻璃体极低的重金属浸出率达到无害化的目的。玻璃化技术的关键是形成化学性质稳定的玻璃体，如何以较少的添加剂形成良好的玻璃体是该技术的难点，研究一种可以普遍适用的判定玻璃体形成的方法是该技术的研
究重点。焚烧飞灰一般收集于脱酸处理后的布袋除尘器，所以含钙量很高，而硅铝含量很低，大部分不能直接玻璃化，一般需要配合添加剂才能得到良好的玻璃体，即冷却后形成澄清透明的玻璃化物质。玻璃体的形成条件与处理温度、物料成分、冷却方式相关，当处理温度较高时，杂质少易玻璃化；当处理温度较低时，焚烧飞灰的杂质较多，玻璃化困难；加快冷却速率可以促进玻璃体形成。由于焚烧飞灰成分上的差异，为形成玻璃体需要添加剂的数量也不相同，缺乏一种普遍适用的判定玻璃体形成、计算添加剂使用量的方法，制约了玻璃化技术的应用和发展，阻碍了我国焚烧飞灰的无害化进程。
发明内容
针对玻璃化技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于焚烧飞灰玻璃化技术中判断玻璃体形成的方法，能够明确给出玻璃体的形成条件，依据形成条件确定准确计算添加剂的使用量，降低玻璃化处理成本，确保无害化的处理目的。为实现上述目的，本发明一种用于焚烧飞灰玻璃化技术中判断玻璃体形成的方法是1)测量飞灰中各组分Na20、K2O, CaO、SiO2和Al2O3的摩尔含量；2)按照如下公式进行推算0/F = {[η (Na2O) +η (K2O) ] X Cl+n (CaO) X C2+n (SiO2) X 2+n (Al2O3) X 3+n (B2O3) X 3} / [n (SiO2) +n (Al2O3) X 2 X C3+n (B2O3) X 2 X C4]，其中，η 代表该组份的摩尔数，CpCyC3、和C4为系数，0/F为混合物中相对氧含量与网络形成体含量的比值， B2O3的摩尔数为后续添加的摩尔数；3)当0/F ( 3. 2时，判断可以形成良好的玻璃体。优选地，在处理温度为1300 1350°C、空冷的冷却速率大于400°C /min条件下， Ci 0· 95 j Cg 1 j C^ 0· 3 j C^ 0· 9 ο通过本发明的判断方法，能够较为准确地判断飞灰玻璃体的形成情况，从而依据形成条件确定准确计算Si02、B2O3等添加剂的使用量，降低玻璃化处理成本，确保无害化的处理目的。
具体实施例方式实施例1南方某市生活垃圾焚烧飞灰，飞灰的主要组分为(质量百分含量)妝20-2.观％、 Ca0-62. 12%、Si02-10.46%、Al203-4.85%。根据质量分数可以计算得出各主要成分的摩尔含量。然后，按照与飞灰的重量百分比为1 10添加SiO2，根据公式0/F= {[n(Na2O) + η (K2O) ] X Ci+n (CaO) X C2+n (SiO2) X 2+n (Al2O3) X 3+n (B2O3) X 3} / [n (SiO2) +n (Al2O3) X 2 X C3 +H(B2O3) X2XCJ进行计算，其中，η代表该组份的摩尔数，CpCy C3、和C4为系数，0/F为混合物中相对氧含量与网络形成体含量的比值；在处理温度1350°C、空冷的冷却速率400°C / min 下，C1 = 0. 95, C2 = 1, C3 = 0. 3, C4 = 0. 9。经过计算，混合物(飞灰和SiO2)组分的0/F = 4. 0，因此在处理温度1350°C下， 空冷后得到沙石装固体，没有形成玻璃体。实施例2南方某市生活垃圾焚烧飞灰，添加20%的SW2后混合物组分的0/F = 3. 2，在处理温度1350°C下，空冷后得到澄清茶色的良好玻璃体。其中，飞灰各组份的摩尔含量与实施例1相同。实施例3南方某市生活垃圾焚烧飞灰，添加10%的S^2和5%的化03后混合物组分的0/F =3. 2，在处理温度1350°C下，空冷后得到澄清棕色的良好玻璃体。其中，飞灰各组份的摩尔含量与实施例1相同。实施例4南方某市生活垃圾焚烧飞灰，添加10%的化03后混合物组分的0/F = 3. 2，在处理温度1350°C下，空冷后得到澄清棕色的良好玻璃体。其中，飞灰各组份的摩尔含量与实施例1相同。
权利要求
1.一种用于焚烧飞灰玻璃化技术中判断玻璃体形成的方法是1)测量飞灰中各组分Na20、K2O,CaO、SiO2和Al2O3的摩尔含量；2)按照如下公式进行推算:0/F= {[η (Na2O) +η (K2O) ] X C1+!! (CaO) X C2+n (SiO2) X2+n( Al2O3) X 3+n (B2O3) X 3} / [n (SiO2) +n (Al2O3) X 2 X C3+n (B2O3) X 2 X C4]，其中，η 代表该组份的摩尔数，C1, C2, C3、和C4为系数，0/F为混合物中相对氧含量与网络形成体含量的比值，B2O3 的摩尔数为后续添加的摩尔数；3)当0/F( 3. 2时，可以形成良好的玻璃体。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，在处理温度为1300 1350°C、空冷的冷却速率大于 4000C /min 条件下，C1 = 0. 95，C2 = 1，C3 = 0. 3，C4 = 0. 9。
全文摘要
本发明公开了一种用于焚烧飞灰玻璃化技术中判断玻璃体形成的方法，该方法是1)测量飞灰中各组分Na2O、K2O、CaO、SiO2和Al2O3摩尔含量；2)按照如下公式进行推算O/F＝{[n(Na2O)+n(K2O)]×C1+n(CaO)×C2+n(SiO2)×2+n(Al2O3)×3+n(B2O3)×3}/[n(SiO2)+n(Al2O3)×2×C3+n(B2O3)×2×C4]，其中，n代表该组份的摩尔数，C1、C2、C3、和C4为系数，O/F为混合物中相对氧含量与网络形成体含量的比值，B2O3的摩尔数为后续添加的摩尔数；3)当O/F≤3.2时，判断可以形成良好的玻璃体。通过本发明的判断方法，能够较为准确地判断飞灰玻璃体的形成情况，从而依据形成条件确定准确计算SiO2、B2O3等添加剂的使用量，降低玻璃化处理成本，确保无害化的处理目的。
文档编号C03C6/00GK102424527SQ201110213199
公开日2012年4月25日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者张金龙, 盛宏至 申请人:中国科学院力学研究所