[發明專利]一種熔融垃圾焚燒飛灰制備微晶玻璃的方法

在審

• 申請號: 202111002067.5
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113651538A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 曹衛;王鎮
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C03C10/00
• 分類號: C03C10/00;C03C6/00;C03B19/06;C03B32/02;C03B1/00
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 王宗藝

本發明公開了一種熔融垃圾焚燒飛灰制備微晶玻璃的方法，包括水洗飛灰、飛灰配伍、混合料預處理、等離子體熔融、水淬、破碎篩分、坯料成型、燒結晶化，將所述過篩混合料送入等離子體熔融爐中進行熔融處理，等離子體熔融爐提供的溫度范圍一般在4000—7000℃。將飛灰高溫熔融液排出，用增壓水流來噴射從排渣口流出的熔渣，使其急冷固化得到水淬玻璃體渣。將水淬玻璃體渣破碎至一定粒徑后經過篩分裝置篩分。將篩分好的玻璃體粉末壓縮成型。將壓縮成型的玻璃體坯料在850～10050℃下燒結2h，使玻璃體原料晶化，之后隨爐自然冷卻至室溫，形成微晶玻璃。本發明可以將飛灰完全無害化、減量化，使危險廢棄物的資源化，最大限度的將固體廢棄物進行有效利用。

技術領域

本發明屬于固體廢物的無害化與資源化處置技術領域，具體而言，涉及一種利用熱等離子體熔融垃圾焚燒飛灰制備微晶玻璃的方法。

背景技術

當前，我國正處于城鎮化快速發展的時期，生活垃圾產量逐年增高，垃圾焚燒作為一種十分有效的垃圾處理方式得到了廣泛的應用，但隨之產生了新問題——生活垃圾焚燒飛灰的處理。垃圾飛灰因富集了高含量且易浸出的重金屬以及高毒性的二噁英類有機致癌物，在我國被規定為危險廢棄物(代碼HW18)。

目前，國內外垃圾飛灰無害化處理技術主要有水泥固化、燒結固化、熔融固化和藥劑穩定化等。其中熔融固化處理技術將垃圾飛灰與添加劑混合后在1000～1600℃高溫下熔融，其高溫高效的特性可有效分解飛灰中的二噁英，同時具有減容率高、熔渣性質穩定、可再生利用等優點，應用最為廣泛。

在高溫熔融處理過程中，飛灰中的二惡英等有機污染物可有效地被消解，同時飛灰中沸點較低的重金屬主要以氯鹽的形式揮發并可以二次飛灰的形式進行回收，其余的重金屬則轉移到玻璃熔渣中。熔融使飛灰減容和減量2/3左右，得到的熔渣可以作為路基材料、微晶玻璃的基礎玻璃、混凝土骨料、瀝青骨料等，達到資源再利用的目的。

對于垃圾焚燒飛灰的熔融處理，目前已有技術包括微波熔融技術、電弧爐熔融技術、熱等離子體爐熔融技術等，對于微晶玻璃的制備，目前已有技術包括熔融法和粉末燒結法。

專利文獻CN109399938A公開了一種城市生活垃圾焚燒飛灰微波熔融制備微晶玻璃的方法，該方法將城市生活垃圾焚燒飛灰、SiO₂和Al₂O₃球磨混合均勻，過篩后進行微波熔融處理，即得到建筑裝飾用微晶玻璃。該發明專利利用微波一步熔融法實現對垃圾焚燒飛灰的無害化、資源化與高附加值化處理。

專利文獻CN102531389A公開了一種垃圾焚燒飛灰電弧爐熔融制備微晶玻璃的方法，以水洗預處理后的垃圾焚燒飛灰為主要原料，與晶核劑TiO₂、Cr₂O₃中的一種混合，混合后送電弧爐高溫熔融處理，將熔融后流出的液態熔渣直接澆筑到預熱的成型模具中，澆筑成型后的熔渣轉移到熱處理爐進行退火、晶化處理及后續磨光制成微晶玻璃。

上述發明專利中對垃圾焚燒飛灰的熔融熱處理方法雖然能夠將飛灰中大部分揮發性有毒物質熱解汽化，將無法汽化的有毒物質固化在熔渣中，但其熱源溫度相對較低，導致熔融時間較長，無法在短時間內處理較多的固體廢棄物，同時較低的溫度還會帶來較低的冷卻速率，容易造成亞穩態和非平衡組合成分的出現，其次上述熱源能量密度相對較低，無法做到在一個小的反應器中處理大量的固體廢棄物，另外上述熔融爐可控參數較少，產生的微晶玻璃品種相對單一。此外，上述發明專利在微晶玻璃的制備工藝中都采用了熔融法制備微晶玻璃，該方法步驟簡單，便于操作，但無法去除原材料中的雜質，容易降低微晶玻璃的物理性能。

發明內容