[发明专利]利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体废弃物白泥和粉煤灰的综合利用，尤其涉及利用白泥和粉煤灰复合制备高性能玻璃陶瓷的方法，适用于建筑装饰领域和工艺品领域。

背景技术

白泥包括制碱白泥和造纸白泥。制碱白泥又称碱渣，是纯碱工业产生的固体废弃物。纯碱工业在国民经济中占有重要的地位。纯碱的生产方法主要有氨碱法、天然碱法和联碱法，每生产1t纯碱，排放大约10m³废液，其中含废渣300～600kg。目前，全世界纯碱年产量约7000万吨，氨碱法制碱是当前世界生产纯碱的主要方法，氨碱法纯碱约5000万吨，产生的碱渣白泥约2000万吨。碱渣的排放，不但占用大量土地，而且对环境和人类健康造成很大危害。

我国火力发电厂以燃煤为主，据报道统计，2010年我国火电业约耗标煤13亿吨，产生的粉煤灰量多达4亿吨。以山东省为例，煤耗达到了2.5亿吨，粉煤灰排放量近8000万吨，实际上近年来为节约能源建立的多座煤矸石和低燃值煤泥发电厂的投产，使粉煤灰的排放量增大，估计总量超过8000万吨，数量巨大。粉煤灰的堆放不但要占用大量土地，而且粉煤灰质轻、颗粒小极易造成环境污染。大量粉煤灰的排放，给废物处理和环境保护带来了很大的压力。各级政府都很重视粉煤灰的处理问题。

到目前为止，粉煤灰的利用除制建筑砌块，制砖，制低档混凝土以外，很大一部分仍然用于填坑、铺路，其综合利用率不超过40%，有些经济不发达地区甚至低于30%。因此，如何高效、大量利用粉煤灰成为当今社会一项十分艰巨的任务。大量粉煤灰的排放，给废物处理和环境保护带来了很大的压力。发达国家已将它作为一种新的资源来利用，粉煤灰利用率已高达70%-80%，而我国目前的利用率仅为30%左右。目前制碱白泥的堆放量越来越多，环保压力越来越大。虽然我国的白泥应用研究广泛涉及到建筑工程、烟气脱硫、白泥制复合肥等领域。但几乎没有一项技术得到规模化应用，白泥的消耗量相比巨大的排放量依然较低。为了提高白泥和粉煤灰的利用率，本研究采用高温熔融法制备高附加值产品白泥粉煤灰玻璃陶瓷，二者的总利用率最高可达95%，制得的白泥粉煤灰玻璃陶瓷可用作建筑装饰材料、工业耐磨损材料及工艺品。

发明内容

本发明的目的在于解决制碱白泥和粉煤灰的环境污染问题，变废为宝，提供一种利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷材料的方法。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：利用白泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法，将质量百分含量为10~50%的白泥、质量百分含量为40~80%的粉煤灰与质量百分含量为5~25%的添加剂均匀混合，采用高温熔融法制备基础玻璃，再由基础玻璃进行热处理得到玻璃陶瓷。

所述添加剂由Na₂CO₃ 、硼酸H₃BO₃ 、硼砂Na₂B₄O₇中的至少一种和ZrO₂ 、TiO₂中的至少一种组成。

所述的添加剂由0~10重量份Na₂CO₃，0~10重量份硼酸H₃BO₃，0~10重量份硼砂Na₂B₄O₇，0~5重量份ZrO₂，0~5重量份TiO₂组成；其中Na₂CO₃ 、硼酸H₃BO₃ 、硼砂Na₂B₄O₇至少有一种重量份数不能为0，ZrO₂ 、TiO₂至少有一种重量份数不能为0。

所述采用高温熔融法制备基础玻璃的操作为：将质量百分含量为10~50%的白泥、质量百分含量为40~80%的粉煤灰与质量百分含量为5~25%的添加剂均匀混合，在高温炉中保持1400℃~1600℃温度1~4h，进行熔化处理；玻璃体在550℃~750℃退火，经0.5-10h后冷却至室温，得到基础玻璃。

所述基础玻璃进行热处理得到玻璃陶瓷的操作为：将基础玻璃试样成型后置于热处理炉中，以5~20℃/min的升温速率升温至750℃~1100℃，保温0.5~5h，后以5~50℃/min的降温速率降至室温，得到玻璃陶瓷。