利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法

专利名称：利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法
技术领域：
本发明涉及固体废弃物白泥和粉煤灰的综合利用，尤其涉及利用白泥和粉煤灰复合制备高性能玻璃陶瓷的方法，适用于建筑装饰领域和エ艺品领域。
背景技术：
白泥包括制碱白泥和造纸白泥。制碱白泥又称碱渣，是纯碱エ业产生的固体废弃物。纯碱エ业在国民经济中占有重要的地位。纯碱的生产方法主要有氨碱法、天然碱法和联碱法，姆生产It纯碱,排放大约IOm3废液,其中含废洛300 600kg。目前,全世界纯碱年产量约7000万吨,氨碱法制碱是当前世界生产纯碱的主要方法,氨碱法纯碱约5000万吨，产生的碱渣白泥约2000万吨。碱渣的排放，不但占用大量土地，而且对环境和人类健康造成很大危害。我国火力发电厂以燃煤为主，据报道统计，2010年我国火电业约耗标煤13亿吨，产生的粉煤灰量多达4亿吨。以山东省为例，煤耗达到了 2. 5亿吨，粉煤灰排放量近8000万吨，实际上近年来为节约能源建立的多座煤矸石和低燃值煤泥发电厂的投产，使粉煤灰的排放量増大，估计总量超过8000万吨，数量巨大。粉煤灰的堆放不但要占用大量土地，而且粉煤灰质轻、颗粒小极易造成环境污染。大量粉煤灰的排放，给废物处理和环境保护带来了很大的压力。各级政府都很重视粉煤灰的处理问题。到目前为止，粉煤灰的利用除制建筑砌块，制砖，制低档混凝土以外，很大一部分 仍然用于填坑、铺路，其综合利用率不超过40%，有些经济不发达地区甚至低于30%。因此，如何高效、大量利用粉煤灰成为当今社会ー项十分艰巨的任务。大量粉煤灰的排放，给废物处理和环境保护带来了很大的压力。发达国家已将它作为ー种新的资源来利用，粉煤灰利用率已高达70%-80%，而我国目前的利用率仅为30%左右。目前制碱白泥的堆放量越来越多，环保压力越来越大。虽然我国的白泥应用研究广泛涉及到建筑工程、烟气脱硫、白泥制复合肥等领域。但几乎没有一项技术得到规模化应用，白泥的消耗量相比巨大的排放量依然较低。为了提高白泥和粉煤灰的利用率，本研究采用高温熔融法制备高附加值产品白泥粉煤灰玻璃陶瓷，二者的总利用率最高可达95%，制得的白泥粉煤灰玻璃陶瓷可用作建筑装饰材料、エ业耐磨损材料及エ艺品。

发明内容
本发明的目的在于解决制碱白泥和粉煤灰的环境污染问题，变废为宝，提供ー种利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷材料的方法。本发明的目的是采用下述技术方案实现的利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法，将质量百分含量为10飞0%的白泥、质量百分含量为40 80%的粉煤灰与质量百分含量为5 25%的添加剂均匀混合，采用高温熔融法制备基础玻璃，再由基础玻璃进行热处理得到玻璃陶瓷。所述添加剂由Na2CO3、硼酸H3BO3、硼砂Na2B4O7中的至少ー种和ZrO2、TiO2中的至少ー种组成。所述的添加剂由(TlO重量份Na2CO3,(TlO重量份硼酸H3BO3,(TlO重量份硼砂Na2B4O7, (T5重量份ZrO2, (T5重量份TiO2组成；其中Na2CO3、硼酸H3BO3、硼砂Na2B4O7至少有ー种重量份数不能为0，ZrO2、TiO2至少有ー种重量份数不能为O。所述采用高温熔融法制备基础玻璃的操作为将质量百分含量为10飞0%的白泥、质量百分含量为4(T80%的粉煤灰与质量百分含量为5 25%的添加剂均匀混合，在高温炉中保持1400°C 1600°C温度I 4h，进行熔化处理；玻璃体在550°C 750°C退火，经0. 5-10h后冷却至室温，得到基础玻璃。所述基础玻璃进行热处理得到玻璃陶瓷的操作为将基础玻璃试样成型后置于热处理炉中，以5 20°C /min的升温速率升温至750°C 1100°C，保温0. 5 5h，后以5 50°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。本发明的有益效果为本发明利用固体废弃物制碱白泥和粉煤灰作为主要原料，制备出了高性能的玻璃陶瓷材料，在解决环保问题的同时获得较高的经济效益。白泥和粉煤灰原料在产品中的比例最高达到95%，且无二次可污染废渣产生。不仅可以最大程度地消耗固体废弃物，变废为宝，化害为利，而且节能降耗，大幅度降低生产成本同时可实现绿色环保生产，具有良好的社会效益和经济效益。而且由该发明生产的玻璃陶瓷具有耐磨、耐酸、碱侵蚀，稳定性好、无放射性、不易退色等优良性能，可作为耐磨材料、耐化学腐蚀材料及建筑装饰材料使用。
具体实施例方式 实施例I :
将50重量份的白泥、40重量份的粉煤灰、5重量份的Na2CO3, 5重量份的ZrO2均匀混合。在高温炉中保持1500°C温度2h进行熔化处理，然后装入550°C退火炉中退火，经2h后冷却至室温，得到基础玻璃。将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以10°C /min的升温速率升温至850°C，保温lh，后以20°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。实施例2:
将30重量份的白泥、45重量份的粉煤灰、10重量份的Na2CO3,10重量份的H3BO3, 5重量份的TiO2均匀混合。在高温炉中保持1500°C温度2h进行熔化处理，然后装入600°C退火炉中退火，经3h后冷却至室温，得到基础玻璃。将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以5°C /min的升温速率升温至900°C，保温0. 5h，后以10°C /min的降温速率降至室温，得到玻
璃陶瓷。实施例3
将25重量份的白泥、70重量份的粉煤灰、3重量份的硼酸H3BO3, 2重量份的ZrO2均匀混合。在高温炉中保持1500°C保温3h进行熔化处理，然后装入650°C退火炉中退火，经0. 5h后冷却至室温，得到基础玻璃。将玻璃试样成型后于热处理炉中，以15°C /min的升温速率升温至1050°C，保温2h，后以5°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。实施例4:
将45重量份的白泥、40重量份的粉煤灰、5重量份的Na2CO3, 5重量份的H3BO3, 3重量份的TiO2, 2重量份的ZrO2均匀混合。在高温炉中保持1400°C温度4h进行熔化处理，然后装入750°C退火炉中退火，经IOh后冷却至室温，得到基础玻璃。将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以20°C /min的升温速率升温至750°C，保温5h，后以50°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。实施例5:
将10重量份的白泥、80重量份的粉煤灰、8重量份的Na2CO3, 2重量份的TiO2均匀混合。在高温炉中保持1600°C温度Ih进行熔化处理，然后装入550°C退火炉中退火，经Ih后冷却至室温，得到基础玻璃。将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以10°C /min的升温速率升温至1000°C，保温lh，后以15°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。实施例6:
将30重量份的白泥、50重量份的粉煤灰、10重量份的Na2CO3, 5重量份的Na2B4O7, 5重量份的TiO2均匀混合。在高温炉中保持1550°C温度3h进行熔化处理，然后装入600°C退火炉中退火，经3h后冷却至室温，得到基础玻璃。将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以 200C /min的升温速率升温至900°C，保温4h，后以35°C /min的降温速率降至室温，得到玻
璃陶瓷。实施例7:
将24重量份的白泥、70重量份的粉煤灰、I重量份的硼酸H3BO3, 5重量份的TiO2均匀混合。在高温炉中保持1500°C保温3h进行熔化处理，然后装入650°C退火炉中退火，经3. 5h后冷却至室温，得到基础玻璃。将玻璃试样成型后于热处理炉中，以15°C /min的升温速率升温至850°C，保温0. 5h，后以45°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。实施例8:
将50重量份的白泥、40重量份的粉煤灰、9重量份的Na2B4O7,1重量份的TiO2均匀混合。在高温炉中保持1400°C温度4h进行熔化处理，然后装入700°C退火炉中退火，经8h后冷却至室温，得到基础玻璃。将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以10°C /min的升温速率升温至750°C，保温4. 5h，后以5°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。实施例9
将50重量份的白泥、45重量份的粉煤灰、4重量份的Na2B4O7,1重量份的ZrO2均匀混合。在高温炉中保持1400°C温度4h进行熔化处理，然后装入750°C退火炉中退火，经2h后冷却至室温，得到基础玻璃。将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以5°C /min的升温速率升温至800°C，保温3h，后以25°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。实施例10
将30重量份的白泥、55重量份的粉煤灰、10重量份的Na2CO3, 2重量份的Na2B4O7, 3重量份的ZrO2均匀混合。在高温炉中保持1550°C温度3h进行熔化处理，然后装入550°C退火炉中退火，经4h后冷却至室温，得到基础玻璃。将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以IO0C /min的升温速率升温至900°C，保温2. 5h，后以10°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。实施例11
将35重量份的白泥、45重量份的粉煤灰、7重量份的Na2CO3,10重量份的H3BO3, 3重量份的ZrO2均匀混合。在高温炉中保持1500°C温度3h进行熔化处理，然后装入600°C退火炉中退火，经I. 5h后冷却至室温，得到基础玻璃。将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以15°C /min的升温速率升温至1100°C，保温0. 5h，后以20°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。实施例12
将40重量份的白泥、40重量份的粉煤灰、10重量份的Na2CO3, 2重量份的H3BO3, 3重量份的Na2B4O7, 3重量份的TiO2, 2重量份的ZrO2均匀混合。在高温炉中保持1400°C温度4h进行熔化处理，然后装入650°C退火炉中退 火，经2h后冷却至室温，得到基础玻璃。将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以20°C /min的升温速率升温至950°C，保温I. 5h，后以300C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。将上述实施例得到的玻璃陶瓷根据GB6569-2006测试方法测试抗折強度，显微硬度根据GB/T16534-1996的测试方法测试。经测试，各项性能指标均较高，抗折强度均在IOOMpa以上，最高可达270MPa，显微硬度在700 900 kgf/mm2之间。
权利要求
1.利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法，其特征在于将质量百分含量为10^50%的白泥、质量百分含量为40 80%的粉煤灰与质量百分含量为5 25%的添加剂均匀混合，采用高温熔融法制备基础玻璃，再由基础玻璃进行热处理得到玻璃陶瓷。
2.如权利要求I所述的利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法，其特征在于所述的添加剂由Na2CO3、硼酸H3BO3、硼砂Na2B4O7中的至少一种和ZrO2、TiO2中的至少一种组成。
3.如权利要求2所述的利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法，其特征在于所述的添加剂由(TlO重量份Na2CO3, (TlO重量份硼酸H3BO3, (TlO重量份硼砂Na2B4O7,0 5重量份ZrO2, (T5重量份TiO2组成；其中Na2CO3、硼酸H3BO3、硼砂Na2B4O7至少有一种重量份数不能为0，ZrO2、TiO2至少有一种重量份数不能为O。
4.如权利要求I或2或3所述利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法，其特征在于，所述采用高温熔融法制备基础玻璃的操作为将质量百分含量为10飞0%的白泥、质量百分含量为4(T80%的粉煤灰与质量百分含量为5 25%的添加剂均匀混合，在高温炉中保持14000C 1600°C温度I 4h，进行熔化处理；玻璃体在550°C 750°C退火，经0. 5 IOh后冷却至室温，得到基础玻璃。
5.如权利要求I或2或3所述的利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法，其特征在于所述基础玻璃进行热处理得到玻璃陶瓷的操作为将基础玻璃试样成型后于热处理炉中，以5 20°C /min的升温速率升温至750°C 1100°C，保温0. 5 5h，后以5 50°C /min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。
全文摘要
本发明涉及白泥和粉煤灰的综合利用，尤其涉及利用白泥和粉煤灰复合制备高性能玻璃陶瓷的方法。其目的在于解决制碱白泥和粉煤灰的环境污染问题，变废为宝，提供一种利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷材料的方法。本发明的目的是采用下述技术方案实现的利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法，将质量百分含量为10~50%的白泥、质量百分含量为40~80%的粉煤灰与质量百分含量为5~25%的添加剂均匀混合，采用高温熔融法制备基础玻璃，再由基础玻璃进行热处理得到玻璃陶瓷。本发明的有益效果为不仅可以最大程度消耗固体废弃物，变废为宝，而且节能降耗，大幅度降低生产成本同时可实现绿色环保生产，具有良好的社会效益和经济效益。
文档编号C03C10/00GK102795773SQ201210308910
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者刘立强 申请人:山东建筑大学