一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法
一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法
【专利说明】
[0001]
技术领域： 本发明涉及一种薄型陶瓷砖的制备方法，尤其涉及一种利用垃圾焚烧飞灰为原料生产 薄型陶瓷砖的方法。
[0002]
【背景技术】： 城市生活垃圾的迅速增长已经成为制约城市可持续发展的一个重要问题，据统计显 示：历年堆存的垃圾已达70亿堆，侵占了约80万亩土地，对环境造成了潜在的影响和危害。 垃圾焚烧技术可以有效地破坏有机毒性物质，大大降低垃圾的体积，一般可以减少到原体 积的5。/『30%，焚烧产生的余热还可以回收利用，该技术已成为当前世界上垃圾资源化、无害 化和减容化处理技术的主要方式之一。但是，垃圾焚烧后会产生一定数量的焚烧灰渣。焚 烧灰渣是从垃圾焚烧炉和烟气除尘器、余热锅炉等收集下来的排出物，主要由底灰（Bottom Ash)及飞灰（Fly Ash)共同组成。底灰系焚烧后由炉床尾端排出的残余物，大约占灰澄的 80%~90% (质量计）；而飞灰是指在烟气净化系统（Air Pollution Control System, APC) 收集而得的残余物，在灰渣中大约占 l〇%~20% (质量计)。底灰的有害物质含量较少，作为 一般固体废弃物处置。但是，《国家危险废物名录》把固体废物焚烧飞灰列为危险废物编号 HW18251。
[0003] 分析表明：飞灰的组成成分主要有Si02、P20 5、Al2O3等酸性氧化物和CaO、MgO、 Fe203、Cu0、Ti02、K20、Na 20等碱性氧化物以及一些浸出毒性较高的Cd、Pb、Zn、Cr、Cu等多种 有害重金属物质和盐类，同时焚烧中产生的二噁英(多氯二苯并二噁英、多氯二苯并呋喃)， 也大量附着在飞灰上。飞灰中因含有二噁英及大量重金属，是一种公认的危险废物，其中二 噁英与重金属是处理过程中的难点。另外，由于垃圾焚烧飞灰的化学成分因烟气处理工艺 和地域的不同，飞灰中几种主要氧化物含量具有一定的范围：其中SiO 2含量占5%-39% ;Ca0 含量占 7%-35% ;A1203含量占 L 5%-12% ;K 20 含量占 0· 5%-10% ;Fe203含量占 L 5%-13% ;Na 20 含量占2%-8% ;Mg0含量占1%到5% ;以上含量均以质量百分比计，这些物质的含量决定了飞 灰的化学特性、物理特性和结构等。
[0004] 因为飞灰毒性比较高，在对其进行最终处置之前一般需先经过固化、稳定化处理。 目前飞灰处置的常用方法主要有：水泥固化、沥青固化、熔融固化技术、化学药剂固化稳定 化等，经过固化稳定化处理后的产物，如满足浸出毒性标准或者资源化利用标准，可以进入 普通填埋场进行填埋处置或进行资源化利用。各种飞灰处置方法简介如下：（1)水泥固化 技术就是将飞灰和水泥混凝土混合形成固态，经水化反应后形成坚硬的水泥固化体，从而 达到降低飞灰中危险成分浸出的目的，其基本原理在于通过固化包容减少飞灰的表面积和 减低其可渗透性，达到稳定化、无害化的目的。该技术较为简单可靠，但缺点在于水泥消耗 量大，致使废物大幅度增容，处理费用较高；（2)熔融固化法亦称为玻璃化技术，该技术是 将待处理的飞灰和玻璃填料加入高温电弧炉或等离子炉中，通过高温熔融处理，使其生产 玻璃状硅酸盐形态，将易溶性组分包在其中使其溶解不出来。该技术需专用设备，投资高， 处置费用也较高；（3)药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低 溶解性、低迀移性及低毒性物质的过程。但要对各种重金属进行有效稳定，一般加入较为昂 贵的有机螯合剂或其他化学药剂，且用量相对较大（5-10%)，导致飞灰处理成本较高。
[0005] 由于以上这些飞灰处置方法处置成本普遍较高，目前大多数的焚烧飞灰仍是进行 简单的填埋。填埋处置不仅占用大片土地而且处理费极高(填埋场管理费2700元/吨)，我 国每年仅飞灰处理费用就高达几十亿，而且飞灰填埋场处理不能销毁二噁英，其中的重金 属也不能降解，一旦发生泄漏将对社会造成极大的危害，因此具有一定的隐患。然而，飞灰 中含有较多的硅酸盐及铝硅酸盐，是一种有用的材料，可资源化利用。用飞灰研制薄型陶瓷 砖可以实现废物的资源化利用，并且能节省巨额的飞灰处理费用。但是在以飞灰作为辅助 原料的陶瓷瓷砖制作过程中，如果不经过前期处理，在有水以及有酸或者碱的条件下，在制 备工序中的配料、研磨混料、输送等环节就会存在重金属离子溶出、迀移的潜在危险，危害 作业工人健康，污染厂区环境。
[0006]
【发明内容】
： 本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种将生活垃圾焚烧飞灰制成薄型陶 瓷砖的制备方法。通过对固体废弃物飞灰进行烟气碳酸化化学稳定化工艺处理，不仅实现 对飞灰中重金属离子的有效固定，而且同时实现将飞灰处理成一种合格的陶瓷原料制成优 质指标的薄型陶瓷砖。
[0007] 本发明的技术方案如下： 一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，工艺步骤包括原料处理、配料、球 磨、除铁、陈腐、喷雾法制粉造粒、成型、干燥、高温速烧、施釉印花、釉烧等步骤，其特征在 于： (1) 所述的原料处理是将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰 质量的加入比例为0. 3-lL/kg，化学稳定药剂相对飞灰质量的加入比例为2-5wt% ; (2) 向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量为 0. 1-0. 5m3/min，反应完全后，干燥飞灰浆料，即可作为陶瓷瓷砖原料。
[0008] 作为优选：步骤（1)中所述的复合化学稳定剂包括可溶性硫化物、可溶性磷酸盐、 磷酸、可溶性碳酸盐。
[0009] 作为优选：复合化学稳定剂的使用方法为以上药剂两种或多种以任意顺序分别或 者全部同时加入到浆液中。
[0010] 作为优选：所述的可溶性硫化物选自硫化钠、硫代硫酸钠中的至少一种；所述的 可溶性磷酸盐选自磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钠中的至少一种；所述的可溶性碳酸盐选 自碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种。
[0011] 进一步：所述的可溶性硫化物为硫化钠。
[0012] 进一步：所述的可溶性磷酸盐为磷酸一氢钠。
[0013] 进一步：所述的可溶性碳酸盐为碳酸钠。
[0014] 本方案中烟气碳酸化化学稳定工艺的原理为：将水加入飞灰中形成浆液体系，焚 烧飞灰在搅拌过程中遇水后呈碱性，飞灰在与复合化学稳定剂发生搅拌反应的同时，通入 垃圾焚烧发电厂的烟气，垃圾焚烧发电厂的烟气经过多级净化处理后，达到排放标准后排 放到大气中的主要成分是二氧化碳、氧气、水蒸汽和氮气，其中(30 2体积百分含量为7-12%， 成为了温室气体的主要来源，上述达到排放标准后的烟气与被搅拌反应中的飞灰接触，一 方面通过气流的涌动、鼓动，有利于促进复合化学稳定剂和飞灰中重金属的化学稳定化反 应；另一方面，烟气中的CO2与飞灰中的CaO沉淀出方解石直到与CO 2反应达到平衡；CaCO 3 在吸收<^02的情况下，能够与Pb、Cu、Zn、As等重金属的氧化物形成重金属碳酸盐矿物质。 以Pb为例，Pb 2+对CaCO 3具有较强的亲和力，容易因类质同象而被吸附于CaCO 3形成共沉淀 PbCO3，化学方程式为Pb2++CaC03- PbCO 3+Ca2+，从而降低浸出毒性。
[0015] 本发明采用飞灰创新处理工序一烟气碳酸化化学稳定法，在飞灰搅拌过程中，通 过化学稳定和烟气碳酸化稳定的双重作用，对飞灰进行处理，处理后的飞灰中的重金属被 封存、困在新形成的矿物质中，避免了在后期陶瓷瓷砖制备过程中，有毒重金属的溶出、迀 移。相对传统化学稳定法，本发明用成本相对低廉的无机药剂，且用量较少即可实现对重金 属的有效稳定；另一方面，垃圾焚烧发电厂烟气被碱性飞灰捕获后，CO 2含量可降低25~40 %， 从而减小了排放烟气对大气温室效应的影响，实现了以废制废的目的。本发明通过创新 "烟气碳酸化化学稳定"处理法，即可实现在垃圾焚烧发电厂直接把飞灰处理成一种合格的 陶瓷原料。
[0016] 陶瓷砖薄型化是建筑陶瓷行业实现资源节约、节能减排的重要途径之一。由于超 薄陶瓷砖厚度仅有4. 5-6mm，因为要在输送线上进行传送，进而对薄型陶瓷瓷砖的生坯强度 要求较高，所以原料选择和配方设计对陶瓷砖的薄型化生产非常重要。城市垃圾焚烧飞灰 化学成分与水泥相近，颗粒细小，平均粒径为10-40微米，远小于一般陶土矿物原料，经过 本发明前期预处理后的飞灰，比表面积大，具有一定胶凝特性，通过适当引入飞灰，可以实 现飞灰和粘土等可塑性原料均匀混合，并有利于胶凝、凝固形成交织结构，产生早期强度较 高的陶瓷坯体，压制后生坯抗折强度在2. 5MPa以上，生坯干燥后抗折强度在SMPa以上，较 高的生坯强度是制备薄型陶瓷瓷砖的关键。
[0017] 飞灰中的Ca、K、Na、Zn和Mg氧化物的引入增加了大量钙的组分，构成了硅-铝-钙 为主要成分的低共熔体系，在较低温度下即可生成钙长石。本发明采用的硅灰石质配方烧 成的坯体中，针状的硅灰石呈交织排列，而在硅灰石的晶体四周是它与粘土矿物的反应生 成物-钙长石和方石英组成的反应边结构，这些生成物起着焊接加固作用。钙长石的生成 量越多，反应边越厚，那么硅灰石的针状晶体与周围的固结越牢，成品的强度越高。
[0018] 另外，飞灰-粘土体系富含Si02、Al2O3等金属氧化物，它们在陶瓷烧结温度下，将 形成骨架状结构的硅酸盐、硅铝酸盐物质，飞灰中还存在大量的Ca、K、Na和Mg离子，上述离 子作为网络修饰体，有利于破坏硅-氧键、铝-氧键，形成新的硅酸盐和硅铝酸盐结构，从而 有利于降低陶瓷瓷砖的烧结温度，这对实现陶瓷生产低温快烧的节能工艺非常有利。故本 发明利用垃圾焚烧飞灰等原料生产的超薄瓷砖在保证产品物理性能的基础上，将砖坯的厚 度从9. 0-10. 0 mm降低到4. 5-6. 0mm。其产品抗折强度350-500N，断裂模数15-20MPa，吸水 率11-13%，辐射指标130-170nsv/h，产品物理性能都达到了建筑陶瓷标准，且本发明制成 的陶瓷砖实际烧成收缩为0. 3%- 0. 5%，小于传统釉面砖的实际烧成收缩为1%左右，有利于 保证在快速烧成中产品尺寸的准确性。由于超薄陶瓷单位面积的砖重量减轻，与传统陶质 砖相比，单位产品物流成本下降30-50%，使用的原料比原来减少30%-60%，能源使用也可以 节约至少30%。
【具体实施方式】
[0019] 下面对本发明作详细的说明 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行 进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定于本 发明。
[0020] 本发明所用垃圾焚烧飞灰取自中国节能环保集团旗下垃圾焚烧发电厂飞灰
表1.飞灰中主要元素含量的X射线荧光光谱（XRF)分析： 表2.飞灰中八大元素氧化物成分含量分析：
重金属离子含量采用按照中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T 300-2007《固体废 物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》制备飞灰或瓷砖的浸出液，并通过等离子体发射光 谱（ICP-AES)进行检测。
[0021] 表3.中国节能环保集团旗下垃圾焚烧发电厂飞灰中重金属离子浸出浓度
*GB16889-2008为国家标准《生活垃圾填埋场污染控制标准》 由表可见，经焚烧发电厂初步处理后的焚烧飞灰中铅离子浸出浓度显著超过国家标准 GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》，汞离子浸出浓度处于标准线上，其他重金 属离子浸出浓度则符合标准要求。可见，该发电厂飞灰具有显著的铅浸出毒性。经本工艺 制成陶瓷瓷砖，经破碎并按HJ/T 300-2007标准浸出后，发现其所有浸出重金属浓度均远 低于GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》限值。
[0022] 注：目前我国尚无垃圾焚烧飞灰资源化后的重金属离子限制标准，此处仍以国家 标准GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》对其进行控制。
[0023] 成都垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧采用机械炉排焚烧炉，尾气处理工艺为：烟气脱氮 (SNCR) +半干法脱酸(熟石灰）+活性炭+布袋除尘。垃圾焚烧飞灰的二恶英含量检测结果 表明，飞灰中所含的二噁英总毒性当量（TEQ)浓度为1.3~4.0 ng/g。我国目前尚未有相应 的固体废物中的二噁英限制标准，但国外标准可作借鉴，发达国家德国、美国和日本土壤的 质量标准中二噁英毒性当量限制为I. 0 ng/g，可知垃圾焚烧飞灰中的二噁英毒性当量超过 发达国家土壤中二噁英毒性当量的标准限值。而我们利用此焚烧飞灰资源化制成的薄型陶 瓷砖，二噁英毒性当量为0. 03~0.1 ng/g，远低于土壤中二噁英毒性当量限制，实现了垃圾 焚烧灰中有毒物质二恶英的彻底有效分解。
[0024] 二噁英类有机物是毒性极强的物质，主要是生活垃圾中含氯高分子化合物(如聚 氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等二噁英类前体物)，在适宜的温度并在CuCl 2、FeClj^催化作 用下和HC1、O2反应，生成二噁英类物质。有关研宄结果表明，二噁英的最佳生成温度为 300°C ~500°C。随着焚烧过程中温度逐渐升高，到750°C左右，分子量较大的二噁英类物质 开始分解，到1000°C左右时二噁英类物质将完全分解，陶瓷砖烧结温度高达IKKTC以上， 在陶瓷砖高温烧结过程中二噁英被彻底分解为〇) 2和H 20等无害物质。
[0025] 实例一： 1. 原理处理：将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰质量的 加入比例为0. 5L/kg，向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量 为0. lm3/min，化学稳定药剂相对飞灰质量总加入比例在5wt%，化学稳定剂为碳酸钠和磷酸 钠按质量比1:1复配，经过充分处理后的飞灰浆料经干燥后即可作为陶瓷瓷砖原料； 2. 配料：按照焚烧飞灰10份、青石5份、内墙云石4份、白砂10份、连界砂12份、8#粘 土 8份、6#粘土 14份、荣县粘土 6份、天娥粘土 7份、永川粘土 21份、威远绿豆泥2份、贵州 铝矿1份，减水剂〇. 5份的比例配料； 3. 粉磨制浆：称量后按照每100吨原料，40吨的水量加入大球磨罐中球磨，球磨后要 求泥浆细度为〇. 6~1. 0% (250目筛）； 4. 除铁：放浆的时候同时加强泥浆的除铁，除铁后的泥浆放入储浆池内混纤维浆料； 5. 陈腐：泥浆在储浆池内陈腐24小时； 6. 喷雾法制粉造粒：粉料颗粒的含水率为6. 3 - 6. 8%，其粒径分布为：小于40目（380 微米）质量百分比为25-35%，40目到140目（380-109微米)为65-75%、小于140目（109 微米）的少于2%，以上百分比均按质量百分比计； 7. 成型：采用压力成型，成型产品厚度为5. 5mm; 8. 高温素烧：烧成温度在1105°C，素烧周期40分钟； 9. 施釉印花：坯体经除尘、喷水后，再施所需的底釉、面釉，然后经过磨边，磨边后运用 陶瓷行业最新的印花装饰技术一喷墨印花； 10. 釉烧：釉烧温度约1085°C，时间约45分钟； 11. 拣选处理，包装入库。
[0026]实例二： 1. 原理处理：将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰质量的 加入比例为0. 3L/kg，向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量 为0. 2m3/min，化学稳定药剂相对飞灰质量总加入比例在5wt%，化学稳定剂为硫化钠和磷酸 一氢钠按质量比1:1复配，经过充分处理后的飞灰浆料经干燥后即可作为陶瓷瓷砖原料； 2. 配料：按照焚烧飞灰10份、青石5份、内墙云石4份、白砂10份、连界砂12份、8#粘 土 8份、6#粘土 14份、荣县粘土 6份、天娥粘土 7份、永川粘土 21份、威远绿豆泥2份、贵州 铝矿1份，减水剂〇. 5份的比例配料； 3. 粉磨制浆：称量后按照每100吨原料，40吨的水量加入大球磨罐中球磨，球磨后要 求泥浆细度为〇. 6~1. 0% (250目筛）； 4. 除铁：放浆的时候同时加强泥浆的除铁、除铁后的泥浆放入储浆池内混纤维浆料； 5. 陈腐：泥浆在储浆池内陈腐24小时； 6. 喷雾法制粉造粒：粉料颗粒的含水率为6. 3 - 6. 8%，其粒径分布为：小于40目（380 微米）质量百分比25- 35%，40目到140目（380-109微米）为65- 75%、小于140目（109 微米）少于2%，以上百分比均按质量百分比计； 7. 成型：采用压力成型，成型产品厚度为5. 5mm; 8. 高温素烧：素烧周期约40分钟，烧成温度约1105°C ; 9. 施釉印花：还体经除尘、喷水后，再施所需的底釉、面釉。然后经过磨边，磨边后运用 陶瓷行业最新的印花装饰技术一喷墨印花； 10. 釉烧：釉烧温度约1085°c，时间约45分钟； 11. 拣选处理，包装入库。
[0027] 实例三： 1. 原理处理：将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰质量的 加入比例为0. 3L/kg，向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量 为0. 3 m3/min，化学稳定药剂相对飞灰质量总加入比例在3wt%，化学稳定剂为硫化钠、磷酸 一氢钠和磷酸按质量比1:1:1复配，经过充分处理后的飞灰浆料经干燥后即可作为陶瓷瓷 砖原料； 2. 配料：按照焚烧飞灰10份、青石5份、内墙云石4份、白砂10份、连界砂12份、8#粘 土 8份、6#粘土 14份、荣县粘土 6份、天娥粘土 7份、永川粘土 21份、威远绿豆泥2份、贵州 铝矿1份，减水剂〇. 5份的比例配料； 3. 粉磨制浆：称量后按照每100吨原料，40吨的水量加入大球磨罐中球磨，球磨后要 求泥浆细度为〇. 6~1. 0% (250目筛）； 4. 除铁：放浆的时候同时加强泥浆的除铁、除铁后的泥浆放入储浆池内混纤维浆料； 5. 陈腐：泥浆在储浆池内陈腐24小时； 6. 喷雾法制粉造粒：粉料颗粒的含水率为6. 3 - 6. 8%，其粒径分布为：小于40目（380 微米）质量百分比25- 35%，40目到140目（380-109微米）为65- 75%、小于140目（109 微米）少于2%，以上百分比均按质量百分比计； 7. 成型：采用压力成型，成型产品厚度为6mm; 8. 高温素烧：素烧周期约40分钟，烧成温度约1105°C ; 9. 施釉印花：还体经除尘、喷水后，再施所需的底釉、面釉。然后经过磨边，磨边后运用 陶瓷行业最新的印花装饰技术一喷墨印花； 10. 釉烧：釉烧温度约1085°C，时间约45分钟； 11. 拣选处理，包装入库。
[0028] 实例四： 1. 原理处理：将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰质量的 加入比例为0. 7L/kg，向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量 为0. 4 m3/min，化学稳定药剂相对飞灰质量总加入比例在5wt%，化学稳定剂为硫化钠和碳 酸钠按质量比1:1复配，经过充分处理后的飞灰浆料经干燥后即可作为陶瓷瓷砖原料； 2. 配料：按照焚烧飞灰10份、青石5份、内墙云石4份、白砂10份、连界砂12份、8#粘 土 8份、6#粘土 14份、荣县粘土 6份、天娥粘土 7份、永川粘土 21份、威远绿豆泥2份、贵州 铝矿1份，减水剂〇. 5份的比例配料； 3. 粉磨制浆：称量后按照每100吨原料，40吨的水量加入大球磨罐中球磨，球磨后要 求泥浆细度为〇. 6~1. 0% (250目筛）； 4. 除铁：放浆的时候同时加强泥浆的除铁、除铁后的泥浆放入储浆池内混纤维浆料； 5. 陈腐：泥浆在储浆池内陈腐24小时； 6. 喷雾法制粉造粒：粉料颗粒的含水率为6. 3 - 6. 8%，其粒径分布为：小于40目（380 微米）质量百分比25- 35%，40目到140目（380-109微米）为65- 75%、小于140目（109 微米）少于2%，以上百分比均按质量百分比计； 7. 成型：采用压力成型，成型产品厚度为6mm; 8. 高温素烧：素烧周期约40分钟，烧成温度约1105°C ; 9. 施釉印花：还体经除尘、喷水后，再施所需的底釉、面釉。然后经过磨边，磨边后运用 陶瓷行业最新的印花装饰技术一喷墨印花； 10. 釉烧：釉烧温度约1085°C，时间约45分钟； 11. 拣选处理，包装入库。
[0029] 表4 :采用本发明实施例方法得到的各个指标含量，结果如下：
【主权项】
1. 一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，工艺步骤包括原料处理、配料、 球磨、除铁、陈腐、喷雾法制粉造粒、成型、干燥、高温速烧、施釉印花、釉烧等步骤，其特征在 于： (1) 所述的原料处理是将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰 质量的加入比例为0. 3-lL/kg，化学稳定药剂相对飞灰质量的加入比例为2-5wt% ; (2) 向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量为 0. 1-0. 5m3/min，反应完全后，干燥飞灰浆料，即可作为陶瓷瓷砖原料。2. 根据权利要求1的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的复合化学稳定剂包括可溶性硫化物、可溶性磷酸盐、磷酸、可溶性碳酸盐。3. 根据权利要求2的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的复合化学稳定剂的使用方法为以上药剂两种或多种以任意顺序分别或者全部同时 加入到浆液中。4. 根据权利要求2的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性硫化物选自硫化钠、硫代硫酸钠中的至少一种。5. 根据权利要求4的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性硫化物为硫化钠。6. 根据权利要求2的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性磷酸盐选自磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钠中的至少一种。7. 根据权利要求6的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性磷酸盐为磷酸一氢钠。8. 根据权利要求2的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性碳酸盐选自碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种。9. 根据权利要求8的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性碳酸盐为碳酸钠。
【专利摘要】本发明公开了一种利用垃圾焚烧飞灰为原料制备薄型陶瓷砖，实现垃圾焚烧飞灰无害化处理的方法。本发明将垃圾焚烧飞灰经烟气碳酸化化学稳定工艺处理后，与黏土等原料配料后，经球磨、过筛、造粒、成型、施釉、烧成等工序，即可生产出砖坯厚度4.5-6mm，收缩率2%以内，吸水率11%-13%，断裂模数15-20MPa等指标的优质薄型陶瓷砖。本发明将危险废弃物—垃圾焚烧飞灰作为用于研制薄型陶瓷砖原料再利用，通过烟气碳酸化化学稳定工艺固化飞灰中的重金属，并通过煅烧可彻底销毁其中的二噁英达到垃圾焚烧飞灰无害化和资源化处理目的。
【IPC分类】C04B33/34, C04B33/24, C04B33/135
【公开号】CN104891961
【申请号】CN201510276863
【发明人】刘燕, 李豫军, 杨为中, 孙晓龙, 张萍
【申请人】内江博达科技有限公司, 成都中节能再生能源有限公司, 四川大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月27日
【专利说明】
[0001]
技术领域： 本发明涉及一种薄型陶瓷砖的制备方法，尤其涉及一种利用垃圾焚烧飞灰为原料生产 薄型陶瓷砖的方法。
[0002]
【背景技术】： 城市生活垃圾的迅速增长已经成为制约城市可持续发展的一个重要问题，据统计显 示：历年堆存的垃圾已达70亿堆，侵占了约80万亩土地，对环境造成了潜在的影响和危害。 垃圾焚烧技术可以有效地破坏有机毒性物质，大大降低垃圾的体积，一般可以减少到原体 积的5。/『30%，焚烧产生的余热还可以回收利用，该技术已成为当前世界上垃圾资源化、无害 化和减容化处理技术的主要方式之一。但是，垃圾焚烧后会产生一定数量的焚烧灰渣。焚 烧灰渣是从垃圾焚烧炉和烟气除尘器、余热锅炉等收集下来的排出物，主要由底灰（Bottom Ash)及飞灰（Fly Ash)共同组成。底灰系焚烧后由炉床尾端排出的残余物，大约占灰澄的 80%~90% (质量计）；而飞灰是指在烟气净化系统（Air Pollution Control System, APC) 收集而得的残余物，在灰渣中大约占 l〇%~20% (质量计)。底灰的有害物质含量较少，作为 一般固体废弃物处置。但是，《国家危险废物名录》把固体废物焚烧飞灰列为危险废物编号 HW18251。
[0003] 分析表明：飞灰的组成成分主要有Si02、P20 5、Al2O3等酸性氧化物和CaO、MgO、 Fe203、Cu0、Ti02、K20、Na 20等碱性氧化物以及一些浸出毒性较高的Cd、Pb、Zn、Cr、Cu等多种 有害重金属物质和盐类，同时焚烧中产生的二噁英(多氯二苯并二噁英、多氯二苯并呋喃)， 也大量附着在飞灰上。飞灰中因含有二噁英及大量重金属，是一种公认的危险废物，其中二 噁英与重金属是处理过程中的难点。另外，由于垃圾焚烧飞灰的化学成分因烟气处理工艺 和地域的不同，飞灰中几种主要氧化物含量具有一定的范围：其中SiO 2含量占5%-39% ;Ca0 含量占 7%-35% ;A1203含量占 L 5%-12% ;K 20 含量占 0· 5%-10% ;Fe203含量占 L 5%-13% ;Na 20 含量占2%-8% ;Mg0含量占1%到5% ;以上含量均以质量百分比计，这些物质的含量决定了飞 灰的化学特性、物理特性和结构等。
[0004] 因为飞灰毒性比较高，在对其进行最终处置之前一般需先经过固化、稳定化处理。 目前飞灰处置的常用方法主要有：水泥固化、沥青固化、熔融固化技术、化学药剂固化稳定 化等，经过固化稳定化处理后的产物，如满足浸出毒性标准或者资源化利用标准，可以进入 普通填埋场进行填埋处置或进行资源化利用。各种飞灰处置方法简介如下：（1)水泥固化 技术就是将飞灰和水泥混凝土混合形成固态，经水化反应后形成坚硬的水泥固化体，从而 达到降低飞灰中危险成分浸出的目的，其基本原理在于通过固化包容减少飞灰的表面积和 减低其可渗透性，达到稳定化、无害化的目的。该技术较为简单可靠，但缺点在于水泥消耗 量大，致使废物大幅度增容，处理费用较高；（2)熔融固化法亦称为玻璃化技术，该技术是 将待处理的飞灰和玻璃填料加入高温电弧炉或等离子炉中，通过高温熔融处理，使其生产 玻璃状硅酸盐形态，将易溶性组分包在其中使其溶解不出来。该技术需专用设备，投资高， 处置费用也较高；（3)药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低 溶解性、低迀移性及低毒性物质的过程。但要对各种重金属进行有效稳定，一般加入较为昂 贵的有机螯合剂或其他化学药剂，且用量相对较大（5-10%)，导致飞灰处理成本较高。
[0005] 由于以上这些飞灰处置方法处置成本普遍较高，目前大多数的焚烧飞灰仍是进行 简单的填埋。填埋处置不仅占用大片土地而且处理费极高(填埋场管理费2700元/吨)，我 国每年仅飞灰处理费用就高达几十亿，而且飞灰填埋场处理不能销毁二噁英，其中的重金 属也不能降解，一旦发生泄漏将对社会造成极大的危害，因此具有一定的隐患。然而，飞灰 中含有较多的硅酸盐及铝硅酸盐，是一种有用的材料，可资源化利用。用飞灰研制薄型陶瓷 砖可以实现废物的资源化利用，并且能节省巨额的飞灰处理费用。但是在以飞灰作为辅助 原料的陶瓷瓷砖制作过程中，如果不经过前期处理，在有水以及有酸或者碱的条件下，在制 备工序中的配料、研磨混料、输送等环节就会存在重金属离子溶出、迀移的潜在危险，危害 作业工人健康，污染厂区环境。
[0006]
【发明内容】
： 本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种将生活垃圾焚烧飞灰制成薄型陶 瓷砖的制备方法。通过对固体废弃物飞灰进行烟气碳酸化化学稳定化工艺处理，不仅实现 对飞灰中重金属离子的有效固定，而且同时实现将飞灰处理成一种合格的陶瓷原料制成优 质指标的薄型陶瓷砖。
[0007] 本发明的技术方案如下： 一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，工艺步骤包括原料处理、配料、球 磨、除铁、陈腐、喷雾法制粉造粒、成型、干燥、高温速烧、施釉印花、釉烧等步骤，其特征在 于： (1) 所述的原料处理是将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰 质量的加入比例为0. 3-lL/kg，化学稳定药剂相对飞灰质量的加入比例为2-5wt% ; (2) 向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量为 0. 1-0. 5m3/min，反应完全后，干燥飞灰浆料，即可作为陶瓷瓷砖原料。
[0008] 作为优选：步骤（1)中所述的复合化学稳定剂包括可溶性硫化物、可溶性磷酸盐、 磷酸、可溶性碳酸盐。
[0009] 作为优选：复合化学稳定剂的使用方法为以上药剂两种或多种以任意顺序分别或 者全部同时加入到浆液中。
[0010] 作为优选：所述的可溶性硫化物选自硫化钠、硫代硫酸钠中的至少一种；所述的 可溶性磷酸盐选自磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钠中的至少一种；所述的可溶性碳酸盐选 自碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种。
[0011] 进一步：所述的可溶性硫化物为硫化钠。
[0012] 进一步：所述的可溶性磷酸盐为磷酸一氢钠。
[0013] 进一步：所述的可溶性碳酸盐为碳酸钠。
[0014] 本方案中烟气碳酸化化学稳定工艺的原理为：将水加入飞灰中形成浆液体系，焚 烧飞灰在搅拌过程中遇水后呈碱性，飞灰在与复合化学稳定剂发生搅拌反应的同时，通入 垃圾焚烧发电厂的烟气，垃圾焚烧发电厂的烟气经过多级净化处理后，达到排放标准后排 放到大气中的主要成分是二氧化碳、氧气、水蒸汽和氮气，其中(30 2体积百分含量为7-12%， 成为了温室气体的主要来源，上述达到排放标准后的烟气与被搅拌反应中的飞灰接触，一 方面通过气流的涌动、鼓动，有利于促进复合化学稳定剂和飞灰中重金属的化学稳定化反 应；另一方面，烟气中的CO2与飞灰中的CaO沉淀出方解石直到与CO 2反应达到平衡；CaCO 3 在吸收<^02的情况下，能够与Pb、Cu、Zn、As等重金属的氧化物形成重金属碳酸盐矿物质。 以Pb为例，Pb 2+对CaCO 3具有较强的亲和力，容易因类质同象而被吸附于CaCO 3形成共沉淀 PbCO3，化学方程式为Pb2++CaC03- PbCO 3+Ca2+，从而降低浸出毒性。
[0015] 本发明采用飞灰创新处理工序一烟气碳酸化化学稳定法，在飞灰搅拌过程中，通 过化学稳定和烟气碳酸化稳定的双重作用，对飞灰进行处理，处理后的飞灰中的重金属被 封存、困在新形成的矿物质中，避免了在后期陶瓷瓷砖制备过程中，有毒重金属的溶出、迀 移。相对传统化学稳定法，本发明用成本相对低廉的无机药剂，且用量较少即可实现对重金 属的有效稳定；另一方面，垃圾焚烧发电厂烟气被碱性飞灰捕获后，CO 2含量可降低25~40 %， 从而减小了排放烟气对大气温室效应的影响，实现了以废制废的目的。本发明通过创新 "烟气碳酸化化学稳定"处理法，即可实现在垃圾焚烧发电厂直接把飞灰处理成一种合格的 陶瓷原料。
[0016] 陶瓷砖薄型化是建筑陶瓷行业实现资源节约、节能减排的重要途径之一。由于超 薄陶瓷砖厚度仅有4. 5-6mm，因为要在输送线上进行传送，进而对薄型陶瓷瓷砖的生坯强度 要求较高，所以原料选择和配方设计对陶瓷砖的薄型化生产非常重要。城市垃圾焚烧飞灰 化学成分与水泥相近，颗粒细小，平均粒径为10-40微米，远小于一般陶土矿物原料，经过 本发明前期预处理后的飞灰，比表面积大，具有一定胶凝特性，通过适当引入飞灰，可以实 现飞灰和粘土等可塑性原料均匀混合，并有利于胶凝、凝固形成交织结构，产生早期强度较 高的陶瓷坯体，压制后生坯抗折强度在2. 5MPa以上，生坯干燥后抗折强度在SMPa以上，较 高的生坯强度是制备薄型陶瓷瓷砖的关键。
[0017] 飞灰中的Ca、K、Na、Zn和Mg氧化物的引入增加了大量钙的组分，构成了硅-铝-钙 为主要成分的低共熔体系，在较低温度下即可生成钙长石。本发明采用的硅灰石质配方烧 成的坯体中，针状的硅灰石呈交织排列，而在硅灰石的晶体四周是它与粘土矿物的反应生 成物-钙长石和方石英组成的反应边结构，这些生成物起着焊接加固作用。钙长石的生成 量越多，反应边越厚，那么硅灰石的针状晶体与周围的固结越牢，成品的强度越高。
[0018] 另外，飞灰-粘土体系富含Si02、Al2O3等金属氧化物，它们在陶瓷烧结温度下，将 形成骨架状结构的硅酸盐、硅铝酸盐物质，飞灰中还存在大量的Ca、K、Na和Mg离子，上述离 子作为网络修饰体，有利于破坏硅-氧键、铝-氧键，形成新的硅酸盐和硅铝酸盐结构，从而 有利于降低陶瓷瓷砖的烧结温度，这对实现陶瓷生产低温快烧的节能工艺非常有利。故本 发明利用垃圾焚烧飞灰等原料生产的超薄瓷砖在保证产品物理性能的基础上，将砖坯的厚 度从9. 0-10. 0 mm降低到4. 5-6. 0mm。其产品抗折强度350-500N，断裂模数15-20MPa，吸水 率11-13%，辐射指标130-170nsv/h，产品物理性能都达到了建筑陶瓷标准，且本发明制成 的陶瓷砖实际烧成收缩为0. 3%- 0. 5%，小于传统釉面砖的实际烧成收缩为1%左右，有利于 保证在快速烧成中产品尺寸的准确性。由于超薄陶瓷单位面积的砖重量减轻，与传统陶质 砖相比，单位产品物流成本下降30-50%，使用的原料比原来减少30%-60%，能源使用也可以 节约至少30%。
【具体实施方式】
[0019] 下面对本发明作详细的说明 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行 进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定于本 发明。
[0020] 本发明所用垃圾焚烧飞灰取自中国节能环保集团旗下垃圾焚烧发电厂飞灰
表1.飞灰中主要元素含量的X射线荧光光谱（XRF)分析： 表2.飞灰中八大元素氧化物成分含量分析：
重金属离子含量采用按照中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T 300-2007《固体废 物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》制备飞灰或瓷砖的浸出液，并通过等离子体发射光 谱（ICP-AES)进行检测。
[0021] 表3.中国节能环保集团旗下垃圾焚烧发电厂飞灰中重金属离子浸出浓度
*GB16889-2008为国家标准《生活垃圾填埋场污染控制标准》 由表可见，经焚烧发电厂初步处理后的焚烧飞灰中铅离子浸出浓度显著超过国家标准 GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》，汞离子浸出浓度处于标准线上，其他重金 属离子浸出浓度则符合标准要求。可见，该发电厂飞灰具有显著的铅浸出毒性。经本工艺 制成陶瓷瓷砖，经破碎并按HJ/T 300-2007标准浸出后，发现其所有浸出重金属浓度均远 低于GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》限值。
[0022] 注：目前我国尚无垃圾焚烧飞灰资源化后的重金属离子限制标准，此处仍以国家 标准GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》对其进行控制。
[0023] 成都垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧采用机械炉排焚烧炉，尾气处理工艺为：烟气脱氮 (SNCR) +半干法脱酸(熟石灰）+活性炭+布袋除尘。垃圾焚烧飞灰的二恶英含量检测结果 表明，飞灰中所含的二噁英总毒性当量（TEQ)浓度为1.3~4.0 ng/g。我国目前尚未有相应 的固体废物中的二噁英限制标准，但国外标准可作借鉴，发达国家德国、美国和日本土壤的 质量标准中二噁英毒性当量限制为I. 0 ng/g，可知垃圾焚烧飞灰中的二噁英毒性当量超过 发达国家土壤中二噁英毒性当量的标准限值。而我们利用此焚烧飞灰资源化制成的薄型陶 瓷砖，二噁英毒性当量为0. 03~0.1 ng/g，远低于土壤中二噁英毒性当量限制，实现了垃圾 焚烧灰中有毒物质二恶英的彻底有效分解。
[0024] 二噁英类有机物是毒性极强的物质，主要是生活垃圾中含氯高分子化合物(如聚 氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等二噁英类前体物)，在适宜的温度并在CuCl 2、FeClj^催化作 用下和HC1、O2反应，生成二噁英类物质。有关研宄结果表明，二噁英的最佳生成温度为 300°C ~500°C。随着焚烧过程中温度逐渐升高，到750°C左右，分子量较大的二噁英类物质 开始分解，到1000°C左右时二噁英类物质将完全分解，陶瓷砖烧结温度高达IKKTC以上， 在陶瓷砖高温烧结过程中二噁英被彻底分解为〇) 2和H 20等无害物质。
[0025] 实例一： 1. 原理处理：将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰质量的 加入比例为0. 5L/kg，向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量 为0. lm3/min，化学稳定药剂相对飞灰质量总加入比例在5wt%，化学稳定剂为碳酸钠和磷酸 钠按质量比1:1复配，经过充分处理后的飞灰浆料经干燥后即可作为陶瓷瓷砖原料； 2. 配料：按照焚烧飞灰10份、青石5份、内墙云石4份、白砂10份、连界砂12份、8#粘 土 8份、6#粘土 14份、荣县粘土 6份、天娥粘土 7份、永川粘土 21份、威远绿豆泥2份、贵州 铝矿1份，减水剂〇. 5份的比例配料； 3. 粉磨制浆：称量后按照每100吨原料，40吨的水量加入大球磨罐中球磨，球磨后要 求泥浆细度为〇. 6~1. 0% (250目筛）； 4. 除铁：放浆的时候同时加强泥浆的除铁，除铁后的泥浆放入储浆池内混纤维浆料； 5. 陈腐：泥浆在储浆池内陈腐24小时； 6. 喷雾法制粉造粒：粉料颗粒的含水率为6. 3 - 6. 8%，其粒径分布为：小于40目（380 微米）质量百分比为25-35%，40目到140目（380-109微米)为65-75%、小于140目（109 微米）的少于2%，以上百分比均按质量百分比计； 7. 成型：采用压力成型，成型产品厚度为5. 5mm; 8. 高温素烧：烧成温度在1105°C，素烧周期40分钟； 9. 施釉印花：坯体经除尘、喷水后，再施所需的底釉、面釉，然后经过磨边，磨边后运用 陶瓷行业最新的印花装饰技术一喷墨印花； 10. 釉烧：釉烧温度约1085°C，时间约45分钟； 11. 拣选处理，包装入库。
[0026]实例二： 1. 原理处理：将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰质量的 加入比例为0. 3L/kg，向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量 为0. 2m3/min，化学稳定药剂相对飞灰质量总加入比例在5wt%，化学稳定剂为硫化钠和磷酸 一氢钠按质量比1:1复配，经过充分处理后的飞灰浆料经干燥后即可作为陶瓷瓷砖原料； 2. 配料：按照焚烧飞灰10份、青石5份、内墙云石4份、白砂10份、连界砂12份、8#粘 土 8份、6#粘土 14份、荣县粘土 6份、天娥粘土 7份、永川粘土 21份、威远绿豆泥2份、贵州 铝矿1份，减水剂〇. 5份的比例配料； 3. 粉磨制浆：称量后按照每100吨原料，40吨的水量加入大球磨罐中球磨，球磨后要 求泥浆细度为〇. 6~1. 0% (250目筛）； 4. 除铁：放浆的时候同时加强泥浆的除铁、除铁后的泥浆放入储浆池内混纤维浆料； 5. 陈腐：泥浆在储浆池内陈腐24小时； 6. 喷雾法制粉造粒：粉料颗粒的含水率为6. 3 - 6. 8%，其粒径分布为：小于40目（380 微米）质量百分比25- 35%，40目到140目（380-109微米）为65- 75%、小于140目（109 微米）少于2%，以上百分比均按质量百分比计； 7. 成型：采用压力成型，成型产品厚度为5. 5mm; 8. 高温素烧：素烧周期约40分钟，烧成温度约1105°C ; 9. 施釉印花：还体经除尘、喷水后，再施所需的底釉、面釉。然后经过磨边，磨边后运用 陶瓷行业最新的印花装饰技术一喷墨印花； 10. 釉烧：釉烧温度约1085°c，时间约45分钟； 11. 拣选处理，包装入库。
[0027] 实例三： 1. 原理处理：将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰质量的 加入比例为0. 3L/kg，向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量 为0. 3 m3/min，化学稳定药剂相对飞灰质量总加入比例在3wt%，化学稳定剂为硫化钠、磷酸 一氢钠和磷酸按质量比1:1:1复配，经过充分处理后的飞灰浆料经干燥后即可作为陶瓷瓷 砖原料； 2. 配料：按照焚烧飞灰10份、青石5份、内墙云石4份、白砂10份、连界砂12份、8#粘 土 8份、6#粘土 14份、荣县粘土 6份、天娥粘土 7份、永川粘土 21份、威远绿豆泥2份、贵州 铝矿1份，减水剂〇. 5份的比例配料； 3. 粉磨制浆：称量后按照每100吨原料，40吨的水量加入大球磨罐中球磨，球磨后要 求泥浆细度为〇. 6~1. 0% (250目筛）； 4. 除铁：放浆的时候同时加强泥浆的除铁、除铁后的泥浆放入储浆池内混纤维浆料； 5. 陈腐：泥浆在储浆池内陈腐24小时； 6. 喷雾法制粉造粒：粉料颗粒的含水率为6. 3 - 6. 8%，其粒径分布为：小于40目（380 微米）质量百分比25- 35%，40目到140目（380-109微米）为65- 75%、小于140目（109 微米）少于2%，以上百分比均按质量百分比计； 7. 成型：采用压力成型，成型产品厚度为6mm; 8. 高温素烧：素烧周期约40分钟，烧成温度约1105°C ; 9. 施釉印花：还体经除尘、喷水后，再施所需的底釉、面釉。然后经过磨边，磨边后运用 陶瓷行业最新的印花装饰技术一喷墨印花； 10. 釉烧：釉烧温度约1085°C，时间约45分钟； 11. 拣选处理，包装入库。
[0028] 实例四： 1. 原理处理：将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰质量的 加入比例为0. 7L/kg，向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量 为0. 4 m3/min，化学稳定药剂相对飞灰质量总加入比例在5wt%，化学稳定剂为硫化钠和碳 酸钠按质量比1:1复配，经过充分处理后的飞灰浆料经干燥后即可作为陶瓷瓷砖原料； 2. 配料：按照焚烧飞灰10份、青石5份、内墙云石4份、白砂10份、连界砂12份、8#粘 土 8份、6#粘土 14份、荣县粘土 6份、天娥粘土 7份、永川粘土 21份、威远绿豆泥2份、贵州 铝矿1份，减水剂〇. 5份的比例配料； 3. 粉磨制浆：称量后按照每100吨原料，40吨的水量加入大球磨罐中球磨，球磨后要 求泥浆细度为〇. 6~1. 0% (250目筛）； 4. 除铁：放浆的时候同时加强泥浆的除铁、除铁后的泥浆放入储浆池内混纤维浆料； 5. 陈腐：泥浆在储浆池内陈腐24小时； 6. 喷雾法制粉造粒：粉料颗粒的含水率为6. 3 - 6. 8%，其粒径分布为：小于40目（380 微米）质量百分比25- 35%，40目到140目（380-109微米）为65- 75%、小于140目（109 微米）少于2%，以上百分比均按质量百分比计； 7. 成型：采用压力成型，成型产品厚度为6mm; 8. 高温素烧：素烧周期约40分钟，烧成温度约1105°C ; 9. 施釉印花：还体经除尘、喷水后，再施所需的底釉、面釉。然后经过磨边，磨边后运用 陶瓷行业最新的印花装饰技术一喷墨印花； 10. 釉烧：釉烧温度约1085°C，时间约45分钟； 11. 拣选处理，包装入库。
[0029] 表4 :采用本发明实施例方法得到的各个指标含量，结果如下：
【主权项】
1. 一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，工艺步骤包括原料处理、配料、 球磨、除铁、陈腐、喷雾法制粉造粒、成型、干燥、高温速烧、施釉印花、釉烧等步骤，其特征在 于： (1) 所述的原料处理是将水加入飞灰中形成浆液，再加入复合化学稳定剂，水相对飞灰 质量的加入比例为0. 3-lL/kg，化学稳定药剂相对飞灰质量的加入比例为2-5wt% ; (2) 向上述浆液中通入垃圾焚烧厂的焚烧烟气，每千克飞灰烟气通气流量为 0. 1-0. 5m3/min，反应完全后，干燥飞灰浆料，即可作为陶瓷瓷砖原料。2. 根据权利要求1的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的复合化学稳定剂包括可溶性硫化物、可溶性磷酸盐、磷酸、可溶性碳酸盐。3. 根据权利要求2的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的复合化学稳定剂的使用方法为以上药剂两种或多种以任意顺序分别或者全部同时 加入到浆液中。4. 根据权利要求2的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性硫化物选自硫化钠、硫代硫酸钠中的至少一种。5. 根据权利要求4的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性硫化物为硫化钠。6. 根据权利要求2的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性磷酸盐选自磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钠中的至少一种。7. 根据权利要求6的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性磷酸盐为磷酸一氢钠。8. 根据权利要求2的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性碳酸盐选自碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种。9. 根据权利要求8的一种垃圾焚烧飞灰再利用生产薄型陶瓷砖的方法，其特征在于： 所述的可溶性碳酸盐为碳酸钠。
【专利摘要】本发明公开了一种利用垃圾焚烧飞灰为原料制备薄型陶瓷砖，实现垃圾焚烧飞灰无害化处理的方法。本发明将垃圾焚烧飞灰经烟气碳酸化化学稳定工艺处理后，与黏土等原料配料后，经球磨、过筛、造粒、成型、施釉、烧成等工序，即可生产出砖坯厚度4.5-6mm，收缩率2%以内，吸水率11%-13%，断裂模数15-20MPa等指标的优质薄型陶瓷砖。本发明将危险废弃物—垃圾焚烧飞灰作为用于研制薄型陶瓷砖原料再利用，通过烟气碳酸化化学稳定工艺固化飞灰中的重金属，并通过煅烧可彻底销毁其中的二噁英达到垃圾焚烧飞灰无害化和资源化处理目的。
【IPC分类】C04B33/34, C04B33/24, C04B33/135
【公开号】CN104891961
【申请号】CN201510276863
【发明人】刘燕, 李豫军, 杨为中, 孙晓龙, 张萍
【申请人】内江博达科技有限公司, 成都中节能再生能源有限公司, 四川大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月27日
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