用二次垃圾飞灰或底灰制备建筑陶瓷及方法.pdf

本发明涉及一种用二次垃圾飞灰或底灰制备建筑陶瓷及方法。按重量百分比为将飞灰或底灰、高岭土和石英混合后球磨，磨好置入坯体模具成型，将成型的坯体入窑后焙烧并保温一定时间，冷却并施釉或抛光后即为陶瓷。本方法发明用二次垃圾为主料制备低温快烧陶瓷节省了自然资源和能源，降低了陶瓷的成本，可获得优质建筑陶瓷。对于二次垃圾处理与重金属熔融固化方法相比由于其反应温度相对较低，可防止高温熔融过程中部分重金属的挥发和迁移。与采用磷酸盐、水泥、混凝土等固化的方法相比由于其经过高温烧结使得重金属的固化效果好，同时在烧结过程中可以使有毒有机物彻底分解。在有效处理二次垃圾的同时提高了其利用的附加值。

1、  一种用二次垃圾飞灰或底灰制备建筑陶瓷，其特征在于，按重量百分比为：飞灰50％-75％、高岭土40％-20％和石英10％-5％或底灰50％-80％，高岭土45％-20％和石英5％-0％。

2、  按照权利要求1所述的用二次垃圾飞灰或底灰制备建筑陶瓷的方法，其特征在于，按如下顺序和步骤：
a、先将二次垃圾底灰、石英等粗颗粒原料进行粗碎及粉碎处理；
b、按重量百分比，将飞灰或底灰、高岭土和石英装入球磨机，混合球磨至颗粒粒径小于200目；
c、将球磨好的混合料加少量水混匀，置入瓷坯模具成型，成型压力30-40MPa；
d、将成型的坯体干燥后入窑，低温、中温段的升温速度同传统建筑陶瓷，控制高温焙烧温度为1050℃～1100℃；
e、在焙烧温度下保温60-90min后，进入冷却带；
f、将冷却后的瓷坯进行施釉或抛光后即成瓷。

用二次垃圾飞灰或底灰制备建筑陶瓷及方法
技术领域
本发明涉及一种焚烧垃圾所产生的飞灰或底灰的再利用，尤其是以飞灰或底灰为主料制备建筑陶瓷及制备方法。
背景技术
垃圾焚烧发电是目前处理城市生活垃圾的最有效的方法之一，随着我国垃圾焚烧发电的规模越来越大，产生的二次垃圾也越来越多。由于我国生活垃圾不分类导致垃圾焚烧发电后二次垃圾中底灰比例大而飞灰中重金属含量高，如不及时处理会对环境造成新的污染。目前，欧洲一些国家、美国和日本等已将垃圾焚烧后的飞灰进行固化处理后用作水泥、混凝土等的混合料或吸附剂、脱硫剂等，其它多数国家处理灰渣仍以填埋为主。我国对二次垃圾的研究主要是从环境保护的角度采用磷酸盐、水泥、熔融等方法对飞灰中的重金属进行固化处理，部分学者研究了在熔融固化的同时制备微晶玻璃。底灰再利用的研究国内外报道都很少。
吉林大学学报(地球科学版)，2006，(S1)，130-132陈智连、李金娜、吴金金、张培萍《固体废弃物再生陶瓷的实验研究》是本课题组的中间成果，利用长春市鑫祥垃圾焚烧发电厂的二次垃圾与适量的高岭土和石英相配比，采用干法压制成型和低温快烧工艺，制备出了性能优异的陶瓷制品。力学性能测试结果显示制品的抗弯强度为41-99.25MPa，吸水率为0.13％-6.95％。XRD、FTIR等测试分析其主晶相是石英。并在正交实验的基础上优选出了再生陶瓷的最佳配方为：二次垃圾∶高岭土∶石英＝34∶39∶27，最佳烧成温度是1120℃左右。但该方案二次垃圾用量低，石英用量较多，陶瓷烧成温度较高，因此所获得的陶瓷脆性大，成本高。中国资源综合利用，2004，(10)，9-12钱玲，侯浩波，《浅谈垃圾焚烧灰渣的资源化利用》焚烧处理是解决日益增长的生活垃圾的有效方法。对垃圾焚烧底灰和飞灰的资源化利用分别进行了综合论述，底灰由于毒性小适合资源化再利用，而焚烧飞灰由于具有极大的危害性，应该在保证其无害化的基础上寻求资源化的途径。环境卫生工程2006，(06)，20-23+26倪静、赵由才《城市生活垃圾焚烧飞灰的处理与综合利用》城市生活垃圾焚烧飞灰中可溶性重金属和溶解盐含量较高，并含有二等剧毒有机污染物，一般可认为是危险废物。目前飞灰处置的主要模式是对飞灰进行单独收集，经适当处理后，送入填埋场进行填埋。固化/稳定化和重金属提取是目前飞灰处理的主要方法。介绍了飞灰的4类共9种再利用途径：建筑材料制作(水泥、混凝土、陶瓷、玻璃和玻璃陶瓷)，岩土工程应用(道路、筑堤)，农业利用(土壤改良剂)和其它(吸附剂、污泥调理剂)。郴州师范高等专科学校学报，2003，(02)，54-56邓斌《利用固体废料制备陶瓷环保生态砖的探索》以石墨尾矿，粉煤灰，煤矸石，垃圾焚烧灰等固体废料为主要原料研制陶瓷环保生态砖。讨论了固体废料加入量、颗粒级配及造孔剂等对陶瓷环保生态砖制备工艺及性能的影响，并制备出性能指标达到国外标准的样品，但飞灰的填加量应小于20％。环境污染治理技术与设备，2003，(09)，12-15黄本生，刘清才，王里奥，《垃圾焚烧飞灰综合利用研究进展》垃圾焚烧产生的飞灰因含有大量的重金属等污染物而属危险废物，目前常采用的处理方法是填埋。就垃圾飞灰的综合利用研究现状进行了论述。从环境和技术的角度看，垃圾飞灰的预处理、水泥固化和玻璃化是目前飞灰综合利用的主要研究方向。陶瓷，1999，(06)，37-39杨雄，孙剑峰《生活垃圾处理及其焚烧产物玻璃化》介绍了一种城市生活垃圾的处理及处理后垃圾灰烬在熔融炉中熔融成玻璃态物质再利用的无害化处理方法和熔融垃圾灰烬余热的利用。中国资源综合利用，1991，(02)，21李凯《“垃圾混凝土”一举多得》美国一家公司研制出一种有综合效益的[垃圾混凝土]。首先把固体垃圾粉碎，再与废水和泥土相搅拌，然后经过高温、高压处理，制出一种类似玻璃的陶瓷体，最后再与普通水泥混合形成。CN1193001公开了“含固体废弃物的陶瓷钢砖的制法”通过制砖，可把以固体废弃物为主的填充物密封在砖的砖芯部分，使固体废弃物得到净化处理，属生活垃圾净化处理和陶瓷钢砖制造技术领域，包括配制备用药料，烘干，粉碎，喷撒药料，挤压成型，打包，灌浆，烧结固化，成品九个步骤，用该法制砖有生产成本低，节能的优点，制成的砖块能净化处理固体废弃物，是一项经济效益和社会效益巨大的，能变废为宝和有发展前途的新技术。CN1544376公开了”一种利用建筑垃圾、工业废渣生产新建材的方法”是利用建筑垃圾货废渣制备建材的方法。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种用二次垃圾飞灰或底灰制备建筑陶瓷及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
按重量百分比为：飞灰50％-75％、高岭土40％-20％和石英10％-5％或底灰50％-80％，高岭土45％-20％和石英5％-0％。
按如下顺序和步骤制备建筑陶瓷：
a、先将二次垃圾底灰、石英等粗颗粒原料进行粗碎及细碎处理；
b、根据制备陶瓷的大小和数量设计原料总量，按重量百分比将飞灰或底灰、高岭土和石英装入球磨机，混合球磨至颗粒粒径小于200目；
c、将球磨好的混合料置入坯体模具干压成型，成型压力30-40MPa；
d、将成型的坯体干燥后入窑，低温、中温段的升温速度同传统建筑陶瓷，控制高温焙烧温度为1050℃～1100℃；
e、在高温焙烧温度下保温60-90min后，进入冷却带；
f、将冷却后的瓷坯进行施釉或抛光后即成瓷。
有益效果：与重金属熔融固化的方法相比由于其反应温度相对较低，即防止了高温熔融过程中部分重金属的挥发和迁移，又可获得优质的低温快烧陶瓷。与采用磷酸盐、水泥、混凝土等固化的方法相比由于其经过高温烧结使得重金属的固化效果好，陶瓷中重金属水平振荡毒性浸出量很小。同时在烧结过程中可以使有毒有机物彻底分解。以二次垃圾为主料制备陶瓷既节省了自然资源和能源，降低了陶瓷的成本又提高了二次垃圾利用的附加值。
具体实施方式
下面结合实施例作进一步详细说明：
按如下顺序和步骤制备建筑陶瓷：
a、根据制备陶瓷的大小和数量设计原料总量，将预处理后的各原料按重量百分比，将50％-75％的飞灰或50％-80％的底灰、45％-20％的高岭土和10％-0％的石英装入球磨机，球磨至颗粒粒径小于200目；
b、将球磨好的混合料置入陶瓷坯体模具干压成型，成型压力30-40MPa；
c、将成型的坯体干燥后入窑，低温、中温段的升温速度同传统建筑陶瓷，控制高温焙烧温度为1050℃～1100℃；
d、在焙烧温度下保温60-90min后，进入冷却带；
e、将冷却后的瓷坯进行施釉或抛光后即成瓷。
实施例1
a、根据制备陶瓷的大小和数量设计原料总量，将预处理后的各原料按重量百分比，将55％的飞灰、45％的高岭土和10％的石英装入球磨机，球磨至颗粒粒径小于200目；
b、将球磨好的混合料置入坯体模具干压成型，成型压力30MPa；
c、将成型的坯体干燥后入窑，低温、中温段的升温速度同传统建筑陶瓷，控制高温焙烧温度为1100℃；
d、在高温焙烧温度下保温90min后，进入冷却带；
e、将冷却后的瓷坯进行施釉或抛光后即成瓷。
实施例2
a、将预处理后的各原料按重量百分比，将70％的飞灰、25％的高岭土和5％的石英装入球磨机，球磨至颗粒粒径小于200目；
b、将球磨好的混合料加3％水混匀，置入陶瓷坯体模具干压成型，成型压力35MPa；
c、将成型的坯体干燥后入窑，低温、中温段的升温速度同传统建筑陶瓷，控制高温焙烧温度为1080℃；
d、在高温焙烧温度下保温75min后，进入冷却带；
e、将冷却后的瓷坯进行施釉或抛光后即成瓷。
实施例3
a、将预处理后的各原料按重量百分比，将75％底灰、21％高岭土和4％石英装入球磨机，球磨至颗粒粒径小于200目；
b、将球磨好的混合料加4％水混匀，置入坯体模具干压成型，成型压力40MPa；
c、将成型的坯体干燥后入窑，低温、中温段的升温速度同传统建筑陶瓷，控制高温焙烧温度为1060℃；
d、在焙烧温度下保温65min后，进入冷却带；
e、将冷却后的瓷坯进行施釉或抛光后即成瓷。
实施例4
a、将预处理后的各原料按重量百分比，将80％底灰、20％高岭土和0％石英装入球磨机，球磨至颗粒粒径小于200目；
b、将球磨好的混合料5％水混匀，置入瓷坯模具干压成型，成型压力40MPa；
c、将成型的坯体干燥后入窑，低温、中温段的升温速度同传统建筑陶瓷，控制高温焙烧温度为1050℃；
d、在高温焙烧温度下保温60min后，进入冷却带；
e、将冷却后的瓷坯进行施釉或抛光后即成瓷。