[发明专利]一种熔融垃圾焚烧飞灰制备微晶玻璃的方法

说明书

本发明公开了一种熔融垃圾焚烧飞灰制备微晶玻璃的方法，包括水洗飞灰、飞灰配伍、混合料预处理、等离子体熔融、水淬、破碎筛分、坯料成型、烧结晶化，将所述过筛混合料送入等离子体熔融炉中进行熔融处理，等离子体熔融炉提供的温度范围一般在4000—7000℃。将飞灰高温熔融液排出，用增压水流来喷射从排渣口流出的熔渣，使其急冷固化得到水淬玻璃体渣。将水淬玻璃体渣破碎至一定粒径后经过筛分装置筛分。将筛分好的玻璃体粉末压缩成型。将压缩成型的玻璃体坯料在850～10050℃下烧结2h，使玻璃体原料晶化，之后随炉自然冷却至室温，形成微晶玻璃。本发明可以将飞灰完全无害化、减量化，使危险废弃物的资源化，最大限度的将固体废弃物进行有效利用。

技术领域

本发明属于固体废物的无害化与资源化处置技术领域，具体而言，涉及一种利用热等离子体熔融垃圾焚烧飞灰制备微晶玻璃的方法。

背景技术

当前，我国正处于城镇化快速发展的时期，生活垃圾产量逐年增高，垃圾焚烧作为一种十分有效的垃圾处理方式得到了广泛的应用，但随之产生了新问题——生活垃圾焚烧飞灰的处理。垃圾飞灰因富集了高含量且易浸出的重金属以及高毒性的二噁英类有机致癌物，在我国被规定为危险废弃物(代码HW18)。

目前，国内外垃圾飞灰无害化处理技术主要有水泥固化、烧结固化、熔融固化和药剂稳定化等。其中熔融固化处理技术将垃圾飞灰与添加剂混合后在1000～1600℃高温下熔融，其高温高效的特性可有效分解飞灰中的二噁英，同时具有减容率高、熔渣性质稳定、可再生利用等优点，应用最为广泛。

在高温熔融处理过程中，飞灰中的二恶英等有机污染物可有效地被消解，同时飞灰中沸点较低的重金属主要以氯盐的形式挥发并可以二次飞灰的形式进行回收，其余的重金属则转移到玻璃熔渣中。熔融使飞灰减容和减量2/3左右，得到的熔渣可以作为路基材料、微晶玻璃的基础玻璃、混凝土骨料、沥青骨料等，达到资源再利用的目的。

对于垃圾焚烧飞灰的熔融处理，目前已有技术包括微波熔融技术、电弧炉熔融技术、热等离子体炉熔融技术等，对于微晶玻璃的制备，目前已有技术包括熔融法和粉末烧结法。

专利文献CN109399938A公开了一种城市生活垃圾焚烧飞灰微波熔融制备微晶玻璃的方法，该方法将城市生活垃圾焚烧飞灰、SiO₂和Al₂O₃球磨混合均匀，过筛后进行微波熔融处理，即得到建筑装饰用微晶玻璃。该发明专利利用微波一步熔融法实现对垃圾焚烧飞灰的无害化、资源化与高附加值化处理。

专利文献CN102531389A公开了一种垃圾焚烧飞灰电弧炉熔融制备微晶玻璃的方法，以水洗预处理后的垃圾焚烧飞灰为主要原料，与晶核剂TiO₂、Cr₂O₃中的一种混合，混合后送电弧炉高温熔融处理，将熔融后流出的液态熔渣直接浇筑到预热的成型模具中，浇筑成型后的熔渣转移到热处理炉进行退火、晶化处理及后续磨光制成微晶玻璃。

上述发明专利中对垃圾焚烧飞灰的熔融热处理方法虽然能够将飞灰中大部分挥发性有毒物质热解汽化，将无法汽化的有毒物质固化在熔渣中，但其热源温度相对较低，导致熔融时间较长，无法在短时间内处理较多的固体废弃物，同时较低的温度还会带来较低的冷却速率，容易造成亚稳态和非平衡组合成分的出现，其次上述热源能量密度相对较低，无法做到在一个小的反应器中处理大量的固体废弃物，另外上述熔融炉可控参数较少，产生的微晶玻璃品种相对单一。此外，上述发明专利在微晶玻璃的制备工艺中都采用了熔融法制备微晶玻璃，该方法步骤简单，便于操作，但无法去除原材料中的杂质，容易降低微晶玻璃的物理性能。

发明内容