一种利用飞灰制备的泡沫玻璃及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种利用飞灰制备的泡沫玻璃及其制备方法和应用，属于泡沫玻璃制备技术领域。采用飞灰和玻璃粉为原材料，与发泡剂一起混料后加入PVB酒精溶液进行造粒，成型后经两次升温进行高温发泡后制得泡沫玻璃。通过两次升温和保温，能够有效分解部分二噁英，同时促进高温熔体相形成量以有效包覆残留二噁英、高氯、高钙和重金属成份。本发明有效实现了高温熔体相对高氯、高钙、重金属成份和残余二噁英的包覆，长时间在水中静置重金属元素、高钙和高氯成份泄露很少，避免了这些成分对环境危害。该方法工艺简单、适合大规模生产，原料采用飞灰，在获得低成本原材料的同时，又解决了污染环境的问题。

说明书

技术领域

本发明属于泡沫玻璃制备技术领域，具体涉及一种利用飞灰制备的泡沫玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

飞灰是一类高氯、高钙、二噁英和重金属氧化物的混合物，是高度危险的固体废弃物。飞灰处置不当，将会对环境造成严重毒害。目前日本对飞灰的处理措施主要是高温熔融制备玻璃体，有效利用率达到86％，主要用途是沥青、铺路用骨料、填埋场覆土、混凝土用骨料等。美国德国飞灰处置主要以填埋为主，资源化利用仍停留在基础研究和中试阶段。国内生活垃圾焚烧飞灰处置现状仍以固化/稳定化-填埋为主，近几年随着全国垃圾焚烧飞灰填埋专项整治即将开始，同时京沪地区填埋场地越来越受到限制，固化/稳定化-填埋受到很大限制。水泥窑协同处置和高温烧结陶粒技术在一些企业中逐渐得到应用，但是工艺路线较为复杂，尾气处理难度较大，产生二次飞灰较多，还有许多技术难题需要克服。低温解毒技术，目前研究单位较少，技术成熟度不高，二噁英的低温降解和易挥发金属污染技术控制是技术难题，因而探求一类新型飞灰处理技术至关重要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种利用飞灰制备的泡沫玻璃及其制备方法和应用，该制备方法工艺简单，原料易得，成本低，可实现大规模生产，同时解决了飞灰污染环境的问题；制得的利用飞灰制备的泡沫玻璃具有较高的强度，有害物质释放量少。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种利用飞灰制备泡沫玻璃的方法，包括以下步骤：

1)将飞灰与玻璃粉和发泡剂进行混料，得到混合料，混合料中飞灰的质量分数为10％～15％，向混合料中加入质量浓度为10％的PVB酒精溶液，造粒后进行半干压法成型，得到坯体；

2)将坯体在120℃下保温12h后一次升温至720℃保温4h，然后二次升温至920～950℃保温20～30min进行发泡，最后降温至560℃保温4h后随炉降温，得到利用飞灰制备的泡沫玻璃。

优选地，发泡剂为碳化硅，混合料中发泡剂的质量分数为1％。

优选地，混料采用行星式干法球磨机，混料时间为30min。

进一步优选地，经混料得到的混合料中飞灰聚团颗粒的最大尺寸10μm。

优选地，PVB酒精溶液的质量为混合料的5％。

优选地，半干压法成型的压力大于等于20吨。

优选地，二次升温的升温速度为4℃/min。

本发明公开了采用上述利用飞灰制备泡沫玻璃的方法制得的泡沫玻璃，体积密度0.21～0.33g·cm

本发明公开了上述利用飞灰制得的泡沫玻璃作为建筑材料的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的利用飞灰制备泡沫玻璃的方法，采用飞灰和玻璃粉为原材料，与发泡剂一起混料后加入PVB酒精溶液进行造粒，成型后经两次升温进行高温发泡后制得泡沫玻璃。通过两次升温和保温，能够有效分解部分二噁英，同时促进高温熔体相形成量以有效包覆残留二噁英、高氯、高钙和重金属成份。本发明有效实现了高温熔体相对高氯、高钙、重金属成份和残余二噁英的包覆，长时间在水中静置重金属元素、高钙和高氯成份泄露很少，避免了这些成分对环境危害。该方法工艺简单、适合大规模生产，原料采用飞灰，在获得低成本原材料的同时，又解决了污染环境的问题。

进一步地，混料采用行星式干法球磨机，能够将飞灰聚团颗粒的最大尺寸控制在10μm左右，有利于后期高温熔体对飞灰包覆，同时10μm聚团颗粒尺寸远远小于最终产品泡沫玻璃最小气孔尺寸，避免后续飞灰通过这些气孔泄露。

进一步地，半干压法成型的压力大于等于20吨，能够进一步提高坯体密度，降低坯体中气孔含量，缩小坯体中气孔尺寸。

进一步地，二次升温的升温速度为4℃/min，能够有效提高二噁英的分解率，减少有害成分。

由上述方法制得的利用飞灰制备的泡沫玻璃，密度和抗压强度能够满足普通建材的要求，在水中浸泡60天后的失重率≤1.8％，在水中浸泡60天后Ba离子的释放量≤30.1μg/L，对人体无危害。

将制得的利用飞灰制备的泡沫玻璃作为建筑材料，兼具有良好的强度和质轻的特点，无危害，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例4制得的泡沫玻璃的实物表面图；

图2是本发明实施例4制得的泡沫玻璃的实物切割面图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明公开的一种利用飞灰制备泡沫玻璃的方法：

实施例4

1)采用行星式干法球磨机将飞灰与玻璃粉和碳化硅进行混料30min，得到混合料，混合料中飞灰的质量分数为15％，混合料中碳化硅的质量分数为1％，向混合料中加入质量浓度为10％的PVB酒精溶液，PVB酒精溶液的质量为混合料的5％，造粒后进行半干压法成型，成型压力20吨，得到φ30×10mm规格的坯体；

2)将坯体在120℃下保温12h后一次升温至720℃保温4h，然后以4℃/min的升温速度二次升温至950℃保温30min进行发泡，最后降温至560℃保温4h后随炉降温，得到利用飞灰制备的泡沫玻璃如图1、2所示，由图中可以看出，制品具有典型闭孔泡沫玻璃结构特征，尺寸分布比较均匀，孔筋表面光滑。

在其余条件不变的情况，改变飞灰添加量和二次发泡的温度、保温时间所进行的实施例1～3、5～6如表1所示，制得的利用飞灰制备的泡沫玻璃的体积密度、抗压强度、不同浸泡时间样品失重率和不同浸泡时间Ba离子的释放量如表1所示：

表1

由表1可以看出，实施例1～实施例6制备得到的泡沫玻璃的体积密度0.21～0.33g·cm