一种硅铝材料协同灰渣和飞灰制备轻质低硅铝陶粒的方法技术

本发明专利技术涉及灰渣、飞灰处置以及陶粒制备技术领域，特别涉及一种硅铝材料协同灰渣和飞灰制备轻质低硅铝陶粒的方法，以灰渣和飞灰为主要原料，再掺入硅铝质材料，分析其成分后进行配料混合，再通过造粒、干燥，在回转窑中焙烧成轻质陶粒，其中，配料过程采用动态配置，并确定相关约束条件，在硅铝含量及助熔物含量满足一定要求，可以获得各材料的最优配料占比，并能在控制混合粉料各成分比例的同时兼具控制焙烧时的粘度，最终达到最好的处置效果，保证二噁英能被完全处置掉，同时能够降低陶粒的烧制成本，获得低硅铝型轻质陶粒。获得低硅铝型轻质陶粒。获得低硅铝型轻质陶粒。

【技术实现步骤摘要】
一种硅铝材料协同灰渣和飞灰制备轻质低硅铝陶粒的方法


[0001]本专利技术涉及灰渣、飞灰处置以及陶粒制备
，特别涉及一种硅铝材料协同灰渣和飞灰制备轻质低硅铝陶粒的方法。

技术介绍

[0002]生活垃圾的焚烧会产生底渣以及飞灰，而由于飞灰中含有容易致癌的二噁英以及重金属，被《国家危险废物名录》(2021年版)列为危险废物HW18；底渣中重金属浸出量基本符合《危险废物鉴别标准
‑
浸出毒性鉴别》的要求，政策上是可以被直接填埋和资源化利用的。
[0003]目前，生活垃圾焚烧飞灰无害化处置的主要方法有卫生填埋和资源化利用。前者主要采用重金属的固化/稳定化，后者主要对原始/预处理飞灰进行二次建材化的利用。其中，对飞灰的固化/稳定化普遍存在抗渗性差、耐酸碱性差、固化体松散及增容比高等特点，而且常温固化/稳定化手段不能够降解二噁英，因此，生活垃圾焚烧飞灰经过固化/稳定化只能作为填埋，且随时间其稳定性变差需要进一步地进行再处置。
[0004]在实际生产过程中，灰渣都被直接填埋。主要有以下两方面原因：一方面由于灰渣成分、产量不稳定，对焙烧的轻质陶粒的质量无法保证；另一方面灰渣的产生与硅铝质材料通常属于异位，提高了运输的综合成本。这两点使得灰渣相比于其它硅铝质材料等原料，并不具有优势，所以其往往被直接填埋掉。但直接处理灰渣需要大量的填埋场地，且填埋后随着时间推移，离子会累积富集，影响周边环境。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决了相关技术中的问题，提出一种硅铝材料协同灰渣和飞灰制备轻质低硅铝陶粒的方法，以灰渣和飞灰为主要原料，再掺入硅铝质材料，分析其成分后进行配料混合，再通过造粒、干燥，在回转窑中焙烧成轻质陶粒，其中，配料过程采用动态配置，并确定相关约束条件，能在控制混合粉料各成分比例的同时兼具控制焙烧时的粘度。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种硅铝材料协同灰渣和飞灰制备轻质低硅铝陶粒的方法，步骤如下：
[0007]S1、对天然硅铝质材料进行初级破碎，并进行XRF定量分析，获得本批天然硅铝质材料中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3的含量；
[0008]S2、收集生活垃圾焚烧后的灰渣和飞灰，对焚烧后得到的灰渣、飞灰筛分、化验；
[0009]S3、研磨：将天然硅铝质材料以及焚烧后的灰渣、飞灰进行研磨；
[0010]S4、配料计算：
[0011]S41、检查WPS软件是否安装了“规划求解”宏；
[0012]S42、根据S1、S2中的化验结果，分别输入焚烧后的灰渣、飞灰以及天然硅铝质材料的成分比例；
[0013]S43、指标表格输入：将指标的计算公式输入到WPS的表格中，采用三个指标控制混
合粉料的比例，分别是SiO2、Al2O3和助熔物的含量，其中，助熔物的含量W
助熔物
＝w
Fe2O3
+w
CaO
+w
MgO
+w
K2O
+w
Na2O
，w表示相应成分的含量；
[0014]S44、规划求解最优配比：
[0015]S441、确定目标函数：设置目标值为焚烧后的灰渣、飞灰质量之和的最大值；
[0016]S442、确定自变量：在“更改可变单元格”中输入各原料的配料占比；
[0017]S443、确定约束条件：
[0018](1)38％≤w
SiO2
≤62％，
[0019](2)8％≤w
Al2O3
≤25％，
[0020](3)25％≤w
助熔物
≤35％，
[0021](4)混合粉料熔融的粘度12000Pa
·
s>η>2000Pa
·
s；
[0022]计算如下：η＝T
×
e
‑
0.2812b
‑
11.8229+1000b/T
[0023][0024]b0＝13.8+39.9355β
‑
44.049β2[0025]b1＝30.481
‑
117.1505β+129.9978β2[0026]b2＝
‑
40.9429+234.0486β
‑
300.04β2[0027]b3＝60.7619
‑
153.9276β+211.1616β2[0028][0029][0030](5)焚烧后的灰渣、飞灰以及天然硅铝质材料的配料占比加和为1；
[0031]S444、运行规划求解，获得各自变量的配料占比；
[0032]S5、将步骤S4中配置好的混合粉料中加入水，在成球盘上进行造粒，造粒后的颗粒在烘箱中干燥，作为生料球；
[0033]S6、将S5所制备的生料球焙烧得到轻质陶粒。
[0034]作为优选方案，步骤S1中，天然硅铝质材料选用凝灰岩或者凝灰熔岩中的一种或者两种；天然硅铝质材料初级破碎成颗粒尺寸在5mm以下的碎石状颗粒。
[0035]作为优选方案，步骤S2中，采用岩相分析、XRF定量分析或红外光谱分析法，获得灰渣以及飞灰中各成分比。
[0036]作为优选方案，步骤S3中，将天然硅铝质材料以及灰渣、飞灰研磨至150目～250目。
[0037]作为优选方案，步骤S5中，混合粉料质量：水质量＝1:(0.3～0.4)；干燥的温度为105℃，干燥的时间为6h。
[0038]作为优选方案，步骤S6中，焙烧温度为1050
‑
1150℃，焙烧时间为10～20min。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0040](1)硅铝质材料选用在我国分布广泛、价格低廉的凝灰岩或者凝灰熔岩，并与本属于固体废弃物的灰渣、危险废物飞灰焙烧成轻质陶粒，既能高效地固化处理飞灰，又能够对飞灰和底渣进行资源化利用，并能够显著降低生产陶粒的成本；
[0041](2)通过动态配置的方法，在硅铝含量及助熔物含量满足一定要求，可以获得各材料的最优配料占比，并能在控制混合粉料各成分比例的同时兼具控制焙烧时的粘度，最终达到最好的处置效果，同时能够降低陶粒的烧制成本，获得低硅铝型轻质陶粒。
[0042](3)利用WPS软件中的规划求解功能，按照最优化的数学理论，实现配置同时满足w
SiO2
介于38％
‑
62％，w
Al2O3
介于8％
‑
25％和w
助熔物
介于25％
‑
35％之间的混合粉料，各原料占比的加和为1，且助熔物的含量较高，得到的陶粒品质更好。
附图说明
[0043]图1是本专利技术的制备方法流程图。
具体实施方式
[0044]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅铝材料协同灰渣和飞灰制备轻质低硅铝陶粒的方法，其特征在于，步骤如下：S1、对天然硅铝质材料进行初级破碎，并进行XRF定量分析，获得本批天然硅铝质材料中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3的含量；S2、收集生活垃圾焚烧后的灰渣和飞灰，对焚烧后得到的灰渣、飞灰筛分、化验；S3、研磨：将天然硅铝质材料以及焚烧后的灰渣、飞灰进行研磨；S4、配料计算：S41、检查WPS软件是否安装了“规划求解”宏；S42、根据S1、S2中的化验结果，分别输入焚烧后的灰渣、飞灰以及天然硅铝质材料的成分比例；S43、指标表格输入：将指标的计算公式输入到WPS的表格中，采用三个指标控制混合粉料的比例，分别是SiO2、Al2O3和助熔物的含量，其中，助熔物的含量W
助熔物
＝w
Fe2O3
+w
CaO
+w
MgO
+w
K2O
+w
Na2O
，w表示相应成分的含量；S44、规划求解最优配比：S441、确定目标函数：设置目标值为焚烧后的灰渣、飞灰质量之和的最大值；S442、确定自变量：在“更改可变单元格”中输入各原料的配料占比；S443、确定约束条件：(1)38％W
SiO2
≤62％，(2)8％W
Al2O3
≤25％，(3)25％≤w
助熔物
≤35％，(4)混合粉料熔融的粘度12000Pa
·
s＞η＞2000Pa
·
s；计算如下：η＝T
×
e
‑
0.2812b
‑
11.8229+1000b/T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建勋，詹欣源，蒋健，林旗力，孔宇，王华，王庶懋，杨永浩，蔡伟英，刘建磊，任凌伟，
申请(专利权)人：河南思牧达新材料科技有限公司杭州灰弘环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：