生活垃圾焚烧飞灰烧结制备多孔陶瓷的方法

本发明涉及一种生活垃圾焚烧飞灰烧结制备多孔陶瓷的方法，属于危险废物处理和固体废弃物资源化利用。

背景技术：

1、目前生活垃圾焚烧飞灰主要进行固化稳定化后填埋处理，但飞灰中含有丰富的钙、硅、铝等元素，直接填埋不利于飞灰处理行业的可持续发展。

2、高温烧结条件下处理生活垃圾焚烧飞灰已经成为了一项热门的处理技术，在高温条件下，二噁英能够得到有效的分解，并且重金属在烧结过程中能够被稳定地固定，从而减少浸出风险。充分利用飞灰中的钙、硅、铝等元素，制备飞灰轻质陶粒，是一项重要的飞灰资源化技术。烧结轻质陶粒能够用于生产保温砌块、轻质混凝土的保温建材产品，从而实现废物向资源的转化。但目前制备陶粒过程中通常需要加水造粒或者挤压成型等过程，容易造成造粒设备堵塞等问题，从而增加处理成本。因此，如何实现非造粒成型的烧制陶粒技术，仍然面临巨大存在很大的挑战。

3、专利文献cn108530031a提供了一种垃圾焚烧飞灰烧制多孔陶瓷的制备方法，以赤泥、造孔剂活性炭、粘接剂pva和烧结助剂硼砂作为辅料，与垃圾焚烧飞灰混合后，先利用成型机压制成型(颗粒)，再依次通过微波烧结(氮气气氛)和电磁烧结(空气气氛，950-1100℃)烧制得到多孔陶瓷。专利文献cn115745648a公开了一种利用生活垃圾焚烧飞灰和电解锰渣制备陶粒的方法，将经过水洗预处理的飞灰，与电解锰渣、粉煤灰一起进行研磨粉碎处理后造粒成型，在1000-1200℃下焙烧得到成型陶粒。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种生活垃圾焚烧飞灰烧结制备多孔陶瓷的方法，通过添加助熔剂硼砂、造孔剂氮化硅和稳泡剂fe2o3，不仅降低了烧结温度，还改善了多孔陶瓷的孔隙微观结构提高了其性能及强度，能够有效降低多孔陶瓷的生产成本。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、生活垃圾焚烧飞灰烧结制备多孔陶瓷的方法，包括：

4、使生活垃圾焚烧飞灰与适量膨润土和辅料混合均匀后作为烧结原料；所述辅料包括氮化硅、硼砂和fe2o3；氮化硅与fe2o3的添加比为0.1-0.5；

5、取适量烧结原料装入坩埚，并使得烧结原料表面平整；

6、将所述坩埚放入马弗炉中高温焙烧，得到多孔陶瓷。

7、上述技术方案中，所述烧结原料中，生活垃圾焚烧飞灰、膨润土和辅料的质量比为：

8、生活垃圾焚烧飞灰18.3％-58.7％；

9、膨润土36.6％-78.6％；

10、辅料2.3％-8.5％。

11、上述技术方案中，所述硼砂的添加量为1％-5％；所述fe2o3的添加量为大于0且小于等于3％；所述氮化硅的添加量为大于0且小于1％。

12、进一步的，氮化硅的添加量优选为0.3％-0.5％。

13、上述技术方案中，所述氮化硅的粒度选用10-45μm。

14、上述技术方案中，所述多孔陶瓷的体积密度小于等于1.2g/m3、1小时吸水率低于10％。

15、上述技术方案中，马弗炉烧结升温过程选用程序升温，升温速率选用2-10℃/min，优选5℃/min。

16、上述技术方案中，烧结温度选用1000-1100℃，烧结时间为60min。

17、与现有技术相比，本发明包括以下优点及有益效果：

18、工艺流程简单，主要通过控制烧结温度和物料成分，高温下造孔剂分解产生气体并被包裹于陶瓷内部，使得在陶瓷内部形成大量的孔隙；而fe2o3的加入进一步起到稳泡剂的作用，能够改善多孔陶瓷的孔隙微观结构，进一步提高多孔陶瓷的性能和强度。

技术特征：

1.生活垃圾焚烧飞灰烧结制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结原料中，生活垃圾焚烧飞灰、膨润土和辅料的质量比为：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硼砂的添加量为1％-5％；所述fe2o3的添加量为大于0且小于等于3％；所述氮化硅的添加量为大于0且小于1％。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氮化硅的添加量为0.3％-0.5％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多孔陶瓷的体积密度小于等于1.2g/m3、1小时吸水率低于10％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，马弗炉升温过程选用程序升温，升温速率选用2-10℃/min。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，烧结温度选用1000-1100℃，烧结时间为60min。

技术总结
本发明公开了一种生活垃圾焚烧飞灰烧结制备多孔陶瓷的方法。使生活垃圾焚烧飞灰与适量膨润土和辅料混合均匀后作为烧结原料，辅料包括硼砂、氮化硅和Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;。取适量烧结原料装入坩埚，并使得烧结原料表面平整；将坩埚放入马弗炉中升温焙烧，得到多孔陶瓷。本发明具有方法简单、多孔陶瓷性能优良、烧结温度低等优点。

技术研发人员：黄建立,金宜英,舒郅斐,马欣欣
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19