一种危废焚烧灰渣制备陶瓷材料的方法
技术领域
本发明属于危险废物资源化利用和环境保护领域，具体涉及一种危废焚烧灰渣制备陶瓷材料的方法。
背景技术
我国工业化进程加速，危险废物的产生量日益增多。据统计，2019年全国危险废物产生量约为9400万吨，其中焚烧比例约占总量的30%-40%。危废焚烧会产生大量灰渣，其中飞灰约占入炉危废重量的3-5%、底渣约占入炉危废重量的20-30%。《国家危废名录》中明确规定危险废物焚烧、热解等处置过程中产生的飞灰、底渣属于危险废物HW18。
目前，危废焚烧灰渣一般采用安全填埋、等离子熔融玻璃化等处置方式。安全填埋法通过对灰渣进行简单处理后送至填埋场填埋，这种处理方法不能有效固化重金属、分解二噁英，长期存在有害物质溢出污染环境的风险；且填埋成本逐渐走高，该方法的应用在不断减少。等离子熔融固化法是将危废焚烧灰渣进行玻璃化，实现二噁英等有机污染物的分解及重金属玻璃固化，玻璃体渣再进行资源化利用。资源化利用方式包括用作路基骨料、水泥混合料、制作保温岩棉及微晶玻璃等，例如CN108545933A公开了一种危险废物焚烧灰渣制备玻璃体方法，将灰渣、含硅物质、CaO和高岭土按设计比例混合、处理后熔融获得玻璃体，玻璃体作为一般固废填埋或作为建材加工使用。与路基骨料、水泥混合料及制砖相比，陶瓷材料附加值更高，但是采用危废焚烧灰渣制备陶瓷材料未见报道。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种危废焚烧灰渣制备陶瓷材料的方法，拓展了危废灰渣的资源化利用路径，同时灰渣能替代绝大部分生产陶瓷用的矿石原料，节约了矿石原料，降低了生产成本。
技术方案：一种危废焚烧灰渣制备陶瓷材料的方法，包括步骤如下：
S1.将危废焚烧飞灰和危废焚烧底渣按质量比1：（3~8）配料混合；
S2.将步骤S1所得混合物采用等离子炉熔融形成液态熔渣，再经水淬粒化后得到粒化玻璃渣；
S3.将粒化玻璃渣、长石、黏土按质量比100：（5～15）：（5～15）配料混合得到原料，再向原料中分别加入占原料总重量0.1～0.3%的粘合剂、占原料总重量0.1～0.4%的分散剂，得到混合料；
S4.将步骤S3所得混合料依次进行湿式球磨、过筛、干燥、压型和烧结，得到陶瓷材料。
优选的，所述步骤S2中水淬粒化的粒化水压力为0.1～0.3MPa。
优选的，所述步骤S3中的粘合剂为羟甲基纤维素钠。
优选的，所述步骤S3中的分散剂为腐殖酸钠。
优选的，所述步骤S4中湿式球磨的时间为30～60min。
优选的，所述步骤S4中过筛的目数为40～70。
优选的，所述步骤S4中干燥至混合料中水分的重量分数为5%。
优选的，所述步骤S4中成型方式为干压成型。
优选的，所述步骤S4中烧结过程为：室温至500℃下升温15min，500℃至950℃下升温15min，950℃至1120～1160℃下升温20min，1120～1160℃下保温20min。
有益效果：与利用危废焚烧灰渣制砖、制水泥混合料等相比，灰渣制备陶瓷材料附加值更高，同时拓展了危废焚烧灰渣的资源化利用途径。
传统陶瓷生产原料主要是黏土类、石英类及长石类矿石原料，利用危废焚烧灰渣熔融玻璃体制备陶瓷材料，陶瓷原料中玻璃体用量占总重量的比例高达80-90%，可明显节约陶瓷生产所需矿石原料，降低生产成本。
附图说明
图1 为危废焚烧灰渣制备陶瓷材料的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
飞灰与底渣按照质量比1:8混合，在等离子炉内熔融形成液态熔渣，熔渣经过水淬冷却得到粒化玻璃渣，粒化水压力0.3MPa。按照质量比配置原料，其中粒化玻璃渣100份、长石15份、黏土5份，再添加占原料总重量0.3%的羟甲基纤维素钠、占原料总重量0.2%的腐殖酸钠形成混合料，混合料经湿式球磨混合，球磨时间30min，浆料过40目筛后进行干燥，干燥至水分含量约5%，干料经干压成型。成型后的坯体送入窑炉进行烧结，自然冷却至室温。烧结过程的升温制度为：室温至500℃的升温时间15min，500℃至950℃的升温时间15min，950℃至1140℃的升温时间20min，1140℃下保温时间20min。烧制成品抗压强度142.6MPa、抗折强度45.2MPa、吸水率0.37%。
实施例2：
飞灰与底渣按照质量比1:6混合，在等离子炉内熔融形成液态熔渣，熔渣经过水淬冷却得到粒化玻璃渣，粒化水压力0.2MPa。按照质量比配置原料，其中粒化玻璃渣100份、长石15份、黏土10份，再添加占原料总重量0.2%的羟甲基纤维素钠、占原料总重量0.4%的腐殖酸钠形成混合料，混合料经湿式球磨混合，球磨时间40min，浆料过50目筛后进行干燥，干燥至水分含量约5%，干料经干压成型。成型后的坯体送入窑炉进行烧结，自然冷却至室温。烧结过程的升温制度为：室温至500℃的升温时间15min，500℃至950℃的升温时间15min，950℃至1160℃的升温时间20min，1160℃下保温时间20min。烧制成品抗压强度127.4MPa、抗折强度39.6MPa、吸水率0.26%。
实施例3：
飞灰与底渣按照质量比1:5混合，在等离子炉内熔融形成液态熔渣，熔渣经过水淬冷却得到粒化玻璃渣，粒化水压力0.1MPa。按照质量比配置原料，其中粒化玻璃渣100份、长石10份、黏土15份，再添加占原料总重量0.1%羟甲基纤维素钠、占原料总重量0.3%的腐殖酸钠形成混合料，混合料经湿式球磨混合，球磨时间50min，浆料过60目筛后进行干燥，干燥至水分含量约5%，干料经干压成型。成型后的坯体送入窑炉进行烧结，自然冷却至室温。烧结过程的升温制度为：室温至500℃的升温时间15min，500℃至950℃的升温时间15min，950℃至1120℃的升温时间20min，1120℃下保温时间15min。烧制成品抗压强度165.2MPa、抗折强度58.2MPa、吸水率0.13%。
实施例4：
飞灰与底渣按照质量比1:4混合，在等离子炉内熔融形成液态熔渣，熔渣经过水淬冷却得到粒化玻璃渣，粒化水压力0.3MPa。按照质量比配置原料，其中粒化玻璃渣100份、长石10份、黏土15份，再添加占原料总重量0.2%的羟甲基纤维素钠、占原料总重量0.2%的腐殖酸钠形成混合料，混合料经湿式球磨混合，球磨时间60min，浆料过40目筛后进行干燥，干燥至水分含量约5%，干料经干压成型。成型后的坯体送入窑炉进行烧结，自然冷却至室温。烧结过程的升温制度为：室温至500℃的升温时间15min，500℃至950℃的升温时间15min，950℃至1120℃的升温时间20min，1120℃下保温时间20min。烧制成品抗压强度192.6MPa、抗折强度64.3MPa、吸水率0.42%。
实施例5：
飞灰与底渣按照质量比1:3混合，在等离子炉内熔融形成液态熔渣，熔渣经过水淬冷却得到粒化玻璃渣，粒化水压力0.2MPa。按照质量比配置原料，其中粒化玻璃渣100份、长石5份、黏土15份，再添加占原料总重量0.2%的羟甲基纤维素钠、占原料总重量0.1%的腐殖酸钠形成混合料，混合料经湿式球磨混合，球磨时间60min，浆料过70目筛后进行干燥，干燥至水分含量约5%，干料经干压成型。成型后的坯体送入窑炉进行烧结，自然冷却至室温。烧结过程的升温制度为：室温至500℃的升温时间15min，500℃至950℃的升温时间15min，950℃至1150℃的升温时间20min，1150℃下保温时间20min。烧制成品抗压强度194.8MPa、抗折强度47.2MPa、吸水率0.23%。
