CN113321489A - 一种利用飞灰制备陶瓷的方法、系统及陶瓷制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用飞灰制备陶瓷的方法、系统及陶瓷制品，属于废弃物资源化利用技术领域。该方法包括：将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入聚乙烯醇混合均匀后在预设温度下进行撞击式研磨；在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述陶瓷原料中所述飞灰的重量比大于50％，所述第一配料的原料包括高岭土、页岩、石英、膨润土、滑石、甲基纤维素和增塑剂；将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1‑2小时，然后高温焙烧；对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。本发明使得在使用大占比的飞灰制作陶瓷制品时，也能制作出品质较好的陶瓷制品。

Description

一种利用飞灰制备陶瓷的方法、系统及陶瓷制品
技术领域
本发明涉及废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种利用飞灰制备陶瓷的方法、系统及陶瓷制品。
背景技术
垃圾焚烧飞灰是指在垃圾焚烧厂的烟气净化系统中收集的残余物，包括除尘器飞灰和吸收塔飞灰，其中含有烟道灰、加入的化学药剂及化学反应产物等。
垃圾焚烧飞灰作为一种高比表面积物质，不仅富集大量的汞、铅和镉等有毒重金属，也富集了大量的二噁英类物质，是一种同时具有重金属危害特性和环境持久性有机毒性危害特性的双料危险废物，对人体健康和生态环境具有极大的危害性。
随着生活垃圾产生量的快速增长，生活垃圾焚烧发电在垃圾处理处置领域的占比越来越高，飞灰的产生量也在逐年递增。2020年，我国城镇生活垃圾焚烧发电处理比例约为54％，生活垃圾焚烧日处理规模约59.14万吨。据中国水泥协会推算，“十三五”末我国每年飞灰产生量高达1000万吨左右。
含氯元素高是我国飞灰最为明显的特征之一，这也为其处理处置带来一定的困难，因为很多处理工艺受氯元素干扰比较大。生活垃圾中含氯塑料等经焚烧分解后产生的氯化氢等酸性物质，与烟气净化系统中碱性物反应后生成物进入到飞灰中，厨余垃圾中食盐等也最终富集于飞灰。以北京地区飞灰为例，飞灰含氯量高达20％以上，飞灰中氯元素主要以可溶性氯盐形式存在，如氯化钠、氯化钾、氯化钙等。
另一方面，飞灰成分复杂，除重金属和二噁英等有毒有害物质外，还含有钙硅铝铁氧化物、氯盐及碳硫磷元素等。而且波动大，飞灰中各物质(元素)的含量会随着生活垃圾组分、季节、焚烧条件、烟气净化水平等的变化而产生较大波动，将给飞灰处理处置带来很大的困难。
由于处理处置较为困难，传统的飞灰处理，主要是选择无害化处理然后填埋的方式。然而土地资源紧张导致以填埋为主的处置方式面临越来越大的压力，资源化利用技术将成为主流趋势。特别是大中型城市飞灰产生量大，土地资源也更加紧张。亟需寻找出一条既能有效处理飞灰又能节约土地资源的有效途径。
除了传统的无害化填埋处置，目前市场上也逐渐出现了新的处理手段，但是各种技术都多多少少存在一定的不足。
作为目前主流处理技术的无害化处置，飞灰经过粘结剂固化和化学稳定化处理后，满足《生活垃圾填埋污染控制标准》就可进入生活垃圾填埋场单独分区填埋。这种处理方式操作方便、成本低，但是固化后体积较大，占用宝贵的土地资源。而且处理后的二噁英和重金属仍然存在，有潜在环境风险。长期填埋后毒性还有可能发生外渗，对土壤造成永久性的深度污染。
水泥窑协同处置，也是近几年比较热门的处理方式。这种处理先对飞灰进行水洗烘干，除去大量的氯离子及可溶性金属离子，再输送到水泥窑尾1000℃高温段高温煅烧，二噁英通过高温分解，重金属被固化在水泥熟料中。这种技术其实还是比较好，飞灰得到充分利用，但是一旦飞灰中含有的硫、氯元素处理不干净，就容易引起水泥窑的堵塞，降低水泥的质量。
高温烧结技术则与水泥窑协同处置技术接近，同属于热处理技术，即在高温(1000℃～1100℃)状态下将飞灰中的有机污染物(二噁英和呋喃等)分解，并将重金属固定于致密的结构体中，可用于制备烧结砖、轻骨料和水泥等。不过，这种技术的工艺路线较为复杂，而且易挥发的重金属易进入烟气中，尾气处理难度较大。
熔融技术则是在1500℃高温熔融下形成玻璃固化体，将重金属固定在致密晶体结构中，有机污染物在高温下分解。这种技术的难度比较大，而且能耗大，成本较高。
为解决这些问题，后来提出了利用飞灰为原料制备陶瓷制品的技术。具体可将飞灰与其他配料按照一定的比例混合后成型并高温烧制成陶瓷制品。但是，在制备陶瓷制品时，只能添加少量的飞灰，否则制备出来的陶瓷制品品质差，例如脆性大、强度低、吸水率高等，与传统材料制备的陶瓷制品差距较大。
发明内容
因此，本发明实施例要解决的技术问题在于克服现有技术中在利用飞灰作为原材料制备陶瓷制品时，为保证陶瓷制品品质，只能降低飞灰的占比，导致飞灰的利用率低的缺陷，从而提供一种利用飞灰制备陶瓷的方法、系统及陶瓷制品。
为此，本发明提供一种利用飞灰制备陶瓷的方法，包括以下步骤：
将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入聚乙烯醇混合均匀后在预设温度下进行撞击式研磨；
在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述陶瓷原料中所述飞灰的重量比大于50％，所述第一配料的原料包括高岭土、页岩、石英、膨润土、滑石、甲基纤维素和增塑剂；
将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为750-900℃，高温焙烧温度为1050-1200℃；
对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。
可选的，所述陶瓷原料中所述飞灰为60-70重量份、所述稀土尾砂为5-10重量份、所述聚乙烯醇为1-3重量份、所述第一配料为20-30重量份；其中所述第一配料中所述高岭土为10-20重量份、所述页岩为2-5重量份、所述石英为3-5重量份、所述膨润土为2-4重量份、所述滑石为1-3重量份、所述甲基纤维素为1-3重量份、所述增塑剂为1-3重量份。
可选的，所述将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入聚乙烯醇混合均匀后在预设温度下进行撞击式研磨，包括：
在所述飞灰和所述稀土尾砂的混合物煅烧完成后，经煅烧装置的出口落入以预设速度运行的传送带上；所述传送带上的混合物的厚度小于3厘米；
使用第一喷淋设备对传送带上的混合物进行第一次喷淋水淬；
所述传送带将完成第一次喷淋水淬的混合物运输至水淬槽中进行第二次喷淋水淬；所述水淬槽内设置搅拌设备，所述水淬槽上设置第二喷淋设备。
可选的，所述第一配料的原料中还可以包括石墨尾矿，以及粉煤灰和煤矸石中的至少之一种。
可选的，所述在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，包括：
对研磨好的所述混合料进行抽样；
检测抽样得到的样品的成分；
根据所述成分，确定所述第一配料的重量。
可选的，所述将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为750-900℃，高温焙烧温度为1050-1200℃，包括：
将成型的坯体入窑后，在窑中通入氮气；
在氮气环境中进行所述低温焙烧和所述高温焙烧。
可选的，所述在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型之前，还包括：
将所述第一配料的原料中除所述的甲基纤维素和增塑剂以外的其他原料进行粗磨后混合，并加水陈腐；
陈腐结束后加入所述甲基纤维素和所述增塑剂进行湿磨；
湿磨结束后干燥过筛，得到所述第一配料。
可选的，所述将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入聚乙烯醇混合均匀后在预设温度下进行撞击式研磨之前，包括：
在所述飞灰中加水制成初始飞灰浆液；
在所述初始飞灰浆液中加入硫粉，接种复合菌剂；其中，所述复合菌剂至少包括氧化亚铁硫杆菌、嗜酸硫杆菌、硫化杆菌及载体；
振荡培养至飞灰浆液的PH值不高于2.0，继续培养第一预设时长以提取所述初始飞灰浆液中的一部分重金属，得到第一飞灰浆液；
调节所述第一飞灰浆液中的PH值至预设PH值之后，接种趋磁细菌；
对接种趋磁细菌的所述第一飞灰浆液施加预设方向的磁场；
对所述第一飞灰浆液中，在所述磁场的作用下而聚集的被重金属离子包裹的趋磁细菌进行分离处理，得到第二飞灰浆液；
对所述第二飞灰浆液进行脱水和干燥得到处理后的所述飞灰。
可选的，所述对所述第二飞灰浆液进行脱水、冲洗和干燥得到处理后的所述飞灰之前，还包括：
在所述第二飞灰浆液中加入乙烯醚树脂并加热至预设温度，待所述乙烯醚树脂固化下沉后，取出固化后的乙烯醚树脂。
可选的，所述将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧包括；
低温焙烧结束后，对所述坯体进行自然冷却；
使用气压至少大于标准大气压的饱和蒸汽对自然冷却后的所述坯体进行蒸养；
对蒸养结束后的所述坯体进行干燥处理，再进行所述高温焙烧。
本发明还提供一种陶瓷制品，该陶瓷制品是使用上述任一种利用飞灰制备陶瓷的方法制作得到。
本发明还提供一种利用飞灰制备陶瓷的系统，包括：
搅拌装置，用于将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀，得到混合物；
煅烧装置，用于煅烧所述混合物；
水淬装置，用于水淬煅烧后的所述混合物；
研磨装置，用于在预设温度下对混合料进行撞击式研磨，所述混合料为水淬后的所述混合物以及聚乙烯醇的均匀混合物；
成型装置，用于在研磨好的所述混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述陶瓷原料中所述飞灰的重量比大于50％，所述第一配料的原料包括高岭土、页岩、石英、膨润土、滑石、甲基纤维素和增塑剂；
焙烧装置，用于对成型并干燥的坯体进行低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为750-900℃，高温焙烧温度为1050-1200℃；
后续处理装置，用于对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。
可选的，所述水淬装置包括：传送带、第一喷淋设备、第二喷淋设备、水淬槽和搅拌设备；
所述煅烧装置中已经完成煅烧的所述混合物从所述煅烧装置的出口落入以预设速度运行的所述传送带上，所述传送带上的混合物的厚度小于3厘米；
所述第一喷淋设备对所述传送带上的混合物进行第一次喷淋水淬；
所述传送带将完成第一次喷淋水淬的混合物运输至所述水淬槽中进行第二次喷淋水淬；所述搅拌设备设置在所述水淬槽内，所述水淬槽上设置所述第二喷淋设备。
本发明实施例的技术方案，具有如下优点：
本发明实施例中，在利用飞灰制作陶瓷制品时，先将飞灰与粉碎后的稀土尾砂进行混合煅烧处理并水淬，然后还加入了聚乙烯醇并在预设温度下进行反应，利用稀土尾砂改善飞灰的性能，然后利用性能改善后的飞灰作为制作陶瓷制品的原材料，使得在使用大占比的飞灰制作陶瓷制品时，也能制作出强度高、吸水率低、热稳定性高，也即品质较好的陶瓷制品，不仅提高了陶瓷制品制作过程对飞灰的利用率，还减少了天然矿石资源(高岭土、石英、滑石等)的使用，更加环保。另外，高温还可以有效分解飞灰中的二恶英。本实施例中的聚乙烯醇和增塑剂，可以降低陶瓷烧成温度，不仅可以降低烧制成本，还可以避免残留的部分重金属的挥发和迁移。且增塑剂，还可以降低陶瓷脆性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中利用飞灰制备陶瓷的方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例1中飞灰和稀土尾砂煅烧后水淬的一个具体示例的流程图；
图3为本发明实施例3中利用飞灰制备陶瓷的系统的一个具体示例的结构框图；
图4为本发明实施例3中水淬装置的一个具体示例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种利用飞灰制备陶瓷的方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入聚乙烯醇混合均匀后在预设温度下进行撞击式研磨；
该预设温度可以是70-90℃。撞击式研磨与球磨相比，研磨得到的颗粒存在棱角和直面，相互之间或与其他颗粒之间能够更加紧密的结合，提高陶瓷制品强度。
S2：在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述陶瓷原料中所述飞灰的重量比大于50％，所述第一配料的原料包括高岭土、页岩、石英、膨润土、滑石、甲基纤维素和增塑剂；
其中，成型压力为30-40MPa。所述第一配料的原料中高岭土的重量比为20-50％，石英的重量比为5-15％。
S3：将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为750-900℃，高温焙烧温度为1050-1200℃；
S4：对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。
本实施例中，在利用飞灰制作陶瓷制品时，先将飞灰与粉碎后的稀土尾砂进行混合煅烧处理并水淬，然后还加入了聚乙烯醇并在预设温度下进行反应，利用稀土尾砂改善飞灰的性能，然后利用性能改善后的飞灰作为制作陶瓷制品的原材料，使得在使用大占比的飞灰制作陶瓷制品时，也能制作出强度高、吸水率低、热稳定性高，也即品质较好的陶瓷制品，不仅提高了陶瓷制品制作过程对飞灰的利用率，还减少了天然矿石资源(高岭土、石英、滑石等)的使用，更加环保。另外，高温还可以有效分解飞灰中的二恶英。本实施例中的聚乙烯醇和增塑剂，可以降低陶瓷烧成温度，不仅可以降低烧制成本，还可以避免残留的部分重金属的挥发和迁移。且增塑剂，还可以降低陶瓷脆性。
另外，在高温烧制陶瓷制品的过程中，飞灰中的重金属离子易与原料中的氧化硅、氧化铝等发生化学反应生成较为稳定的硅酸盐矿物相，以恰当形态进入各种新生稳定晶体的晶格中，并被玻璃体所裹覆，消除和转化有害与不稳定物质，产生由各种稳定矿物晶粒和玻璃体，形成永久安全的陶瓷制品。
可选的，所述陶瓷原料中所述飞灰为60-70重量份、所述稀土尾砂为5-10重量份、所述聚乙烯醇为1-3重量份、所述第一配料为20-30重量份；其中所述第一配料中所述高岭土为10-20重量份、所述页岩为2-5重量份、所述石英为3-5重量份、所述膨润土为2-4重量份、所述滑石为1-3重量份、所述甲基纤维素为1-3重量份、所述增塑剂为1-3重量份。
当然，所述陶瓷原料中还包括水，水的来源主要为水淬时使用的水。水的重量跟原料的份量和组成相关。
举例来说，将60重量份的飞灰和8重量份的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入2重量份的聚乙烯醇混合均匀后在80℃下进行撞击式研磨；
在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述第一配料的原料包括20重量份的高岭土、3重量份的页岩、5重量份的石英、3重量份的膨润土、3重量份的滑石、2重量份的甲基纤维素和3重量份的增塑剂；
其中，成型压力为30MPa。
将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为750℃，高温焙烧温度为1050℃；
对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。
得到的陶瓷砖的厚度为5.5mm，其吸水率为11.5，断裂模数(MPa)18.6，180-20℃热交换不裂的概率为97％。
又例如，将70重量份的飞灰和10重量份的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入3重量份的聚乙烯醇混合均匀后在90℃下进行撞击式研磨；
在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述第一配料的原料包括15重量份的高岭土、2重量份的页岩、4重量份的石英、4重量份的膨润土、2重量份的滑石、3重量份的甲基纤维素和2重量份的增塑剂；
其中，成型压力为40MPa。
将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1.5小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为750℃，高温焙烧温度为1050℃；
对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。
得到的陶瓷砖的厚度为5.5mm，其吸水率为12.4，断裂模数(MPa)16.9，180-20℃热交换不裂的概率为91％。
又例如，将65重量份的飞灰和5重量份的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入1重量份的聚乙烯醇混合均匀后在70℃下进行撞击式研磨；
在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述第一配料的原料包括10重量份的高岭土、5重量份的页岩、3重量份的石英、2重量份的膨润土、1重量份的滑石、1重量份的甲基纤维素和1重量份的增塑剂；
其中，成型压力为35MPa。
将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧2小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为900℃，高温焙烧温度为1070℃；
对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。
得到的陶瓷砖的厚度为5.5mm，其吸水率为12.2，断裂模数(MPa)17.2，180-20℃热交换不裂的概率为94％。
另外，将65重量份的飞灰加水研磨，并加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述第一配料的原料包括10重量份的高岭土、5重量份的页岩、3重量份的石英、2重量份的膨润土、1重量份的滑石、1重量份的甲基纤维素和1重量份的增塑剂；
其中，成型压力为30MPa。
将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为800℃，高温焙烧温度为1200℃；
对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。
得到的陶瓷砖的厚度为5.5mm，其吸水率为19.8，断裂模数(MPa)12.1，180-20℃热交换不裂的概率为50％。
可选的，步骤S1，即所述将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入聚乙烯醇混合均匀后在预设温度下进行撞击式研磨，包括：
S11：在所述飞灰和所述稀土尾砂的混合物煅烧完成后，经煅烧装置的出口落入以预设速度运行的传送带上；所述传送带上的混合物的厚度小于3厘米；
S12：使用第一喷淋设备对传送带上的混合物进行第一次喷淋水淬；
S13：所述传送带将完成第一次喷淋水淬的混合物运输至水淬槽中进行第二次喷淋水淬；所述水淬槽内设置搅拌设备，所述水淬槽上设置第二喷淋设备。
在第二次喷淋水淬过程中，所述搅拌设备对所述水淬槽内的混合物进行搅拌，所述第二喷淋设备针对新进入所述水淬槽的混合物进行喷淋。
本实施例中，采用两次喷淋水淬，在保证水淬效果的情况下，降低了水淬过程中的用水，使得瓷坯制作过程中不需要进行例如压滤之类的脱水处理，不仅节约了水资源，而且减少了工艺步骤，降低制作时间和制作成本。另外，还可以避免在脱水处理时产生含有飞灰中的重金属等污染物的水。
可选的，所述在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型之前，还包括：
抽净所述瓷坯模具腔中的空气，使得所述瓷坯模具腔中成真空状态；
将配置好的陶瓷原料采用真空注入法注入所述瓷坯模具腔中成型。
本实施例中，在真空状态下成型瓷坯，可以进一步降低陶瓷制品中的气泡，增加其强度、降低吸水率。
可选的，所述第一配料的原料中还可以包括石墨尾矿，以及粉煤灰和煤矸石中的至少之一种。
以降低所述第一配料中高岭土、石英、滑石等天然矿石资源的含量。
另外，所述第一配料的原料中还可以包括锂长石，用于提高陶瓷原料中的氧化锂含量，从而提高制得的陶瓷制品的热稳定性。和/或，所述第一配料的原料中还可以包括纳米纤维，例如硫酸钙纳米纤维，其可以形成网状包裹结构，增加瓷坯的可塑性和热稳定性能。和/或，所述第一配料的原料中还可以包括碳纳米管。
可选的，所述在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，包括：
对研磨好的所述混合料进行抽样；
检测抽样得到的样品的成分；
根据所述成分，确定所述第一配料的重量。
具体的，根据所述成分、所述研磨好的混合料的重量以及所述第一配料中的成分，确定所述第一配料的重量。从而可以尽量保证陶瓷原料中的组分在一个较稳定的范围内，以提高陶瓷制品的品质稳定性。
可选的，所述将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为750-900℃，高温焙烧温度为1050-1200℃，包括：
将成型的坯体入窑后，在窑中通入氮气；
在氮气环境中进行所述低温焙烧和所述高温焙烧。
本实施例中，在氮气环境下烧结成型，陶瓷制品表面可形成氮化硅等成分，进一步提高陶瓷制品的韧性和强度，且可以提高陶瓷制品的化学稳定性，例如耐腐蚀、耐氧化，可作为高温反应器皿。另外，还可以采用等离子体化学气相沉积法在成品上形成一层氮化硅薄膜。
另外，在高温烧制过程中，氮气温度可高达1400℃，气体在1200℃以上高温区段的停留时间长达4秒以上，可以有效将原料中的任何一种有机化合物完全分解，同时也有效防止二噁英类物质的重新生成。烟气在急冷塔进行急冷，防止二次污染产生。
可选的，所述在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型之前，还包括：
将所述第一配料的原料中除所述的甲基纤维素和增塑剂以外的其他原料进行粗磨后混合，并加水陈腐；
陈腐结束后加入所述甲基纤维素和所述增塑剂进行湿磨；
湿磨结束后干燥过筛，得到所述第一配料。
另外，还可以事先对高岭土进行机械捶打。
本实施例中，所述第一配料可以是预先调配好的，不需要现场调配，降低利用飞灰制作陶瓷时的配料成本(容器、传送、称量等)。
可选的，所述将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入聚乙烯醇混合均匀后在预设温度下进行撞击式研磨之前，包括：
在所述飞灰中加水制成初始飞灰浆液；
在所述初始飞灰浆液中加入硫粉，接种复合菌剂；其中，所述复合菌剂至少包括氧化亚铁硫杆菌、嗜酸硫杆菌、硫化杆菌及载体；
振荡培养至飞灰浆液的PH值不高于2.0，继续培养第一预设时长以提取所述初始飞灰浆液中的一部分重金属，得到第一飞灰浆液；
调节所述第一飞灰浆液中的PH值至预设PH值之后，接种趋磁细菌；
对接种趋磁细菌的所述第一飞灰浆液施加预设方向的磁场；
对所述第一飞灰浆液中，在所述磁场的作用下而聚集的被重金属离子包裹的趋磁细菌进行分离处理，得到第二飞灰浆液；
对所述第二飞灰浆液进行脱水和干燥得到处理后的所述飞灰。
其中，在提取所述初始飞灰浆液中的一部分重金属时可以通过离心分离方式。重金属离子会不断地被趋磁细菌吸引，并在其外部聚集。
本实施例采用微生物或其代谢产物对飞灰中的重金属进行提取，能够大大减少飞灰处理导致的二次污染。提取出的重金属可以回收利用，而且针对飞灰进行重金属提取，可以使得以飞灰作为原料的陶瓷制品的重金属析出更低，提高陶瓷制品的质量等级，通过本实施例制作的陶瓷制品有望成为家用陶瓷制品，甚至可作为日常用品。另外，本实施例中先使用复合菌剂(不包括趋磁细菌)提取一部分重金属再使用趋磁细菌提取重金属，不仅可以提升重金属的提取率，还可以降低部分重金属离子对趋磁细菌活性的抑制作用。
可选的，所述对所述第二飞灰浆液进行脱水、冲洗和干燥得到处理后的所述飞灰之前，还包括：
在所述第二飞灰浆液中加入乙烯醚树脂并加热至预设温度，待所述乙烯醚树脂固化下沉后，取出固化后的乙烯醚树脂。
所述乙烯醚树脂在加热后可以吸附重金属颗粒并固化，因此可以将飞灰浆液中的重金属颗粒提取，可进一步提高重金属去除效果。其中，所述乙烯醚树脂可以由乙炔和乙醇制备得到。
本实施例中，最大程度去除了飞灰中的重金属(和二恶英等有害物质)，且通过高温烧结，使得残余重金属含量少、固化效果好，陶瓷中重金属水平振荡毒性浸出量很小，防止使用过程中重金属析出，导致污染。
可选的，所述将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧包括；
低温焙烧结束后，对所述坯体进行自然冷却；
使用气压至少大于标准大气压的饱和蒸汽对自然冷却后的所述坯体进行蒸养；
对蒸养结束后的所述坯体进行干燥处理，再进行所述高温焙烧。
例如，可以使用1.1-1.2个标准大气压、温度为100-130℃的饱和蒸汽蒸养1-2个小时。
本实施例中，使用蒸汽对经过低温焙烧的坯体进行蒸养，提高陶瓷的热稳定性，同时对坯体进行筛选，若在蒸养过程坯体出现损坏，则舍弃。
将飞灰制备成陶瓷制品，不仅可以实现固体废物减量化，还可以真正实现资源化，而且固化效果好，烟气排放符合相关要求，进一步提升垃圾焚烧飞灰的无害化水平。
另外，将飞灰制备成陶瓷制品这项技术投资成本低，运营成本也比较低。以日处理飞灰150吨项目为例(年处置5万吨)，项目投资估算9300万元。项目收入主要来源于飞灰委托处置费用，目前市面上垃圾焚烧飞灰处置费按照1500元/吨、市政污泥300元/吨计算；同时制备得到的陶瓷制品可以作为产品外售，按照100元/立方计算，也是收入的一部分。而且，该技术所需设备占地面积少，可建于生活垃圾焚烧厂厂内或者危废处置企业厂内，实现飞灰不外运、就地资源化处置及利用，实现产业升级的目的。
实施例2
本施例提供一种陶瓷制品，该陶瓷制品采用上述实施例1中任一种方法制作得到。
本实施例中，在利用飞灰制作陶瓷制品时，先将飞灰与粉碎后的稀土尾砂进行混合煅烧处理并水淬，然后还加入了聚乙烯醇并在预设温度下进行反应，利用稀土尾砂改善飞灰的性能，然后利用性能改善后的飞灰作为制作陶瓷制品的原材料，使得在使用大占比的飞灰制作陶瓷制品时，也能制作出强度高、吸水率低、热稳定性高，也即品质较好的陶瓷制品，不仅提高了陶瓷制品制作过程对飞灰的利用率，还减少了天然矿石资源(高岭土、石英、滑石等)的使用，更加环保。另外，高温还可以有效分解飞灰中的二恶英。本实施例中的聚乙烯醇和增塑剂，可以降低陶瓷烧成温度，不仅可以降低烧制成本，还可以避免残留的部分重金属的挥发和迁移。且增塑剂，还可以降低陶瓷脆性。
实施例3
本发明还提供一种利用飞灰制备陶瓷的系统，如图3所示，包括：
搅拌装置301，用于将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀，得到混合物；
煅烧装置302，用于煅烧所述混合物；
水淬装置303，用于水淬煅烧后的所述混合物；
研磨装置304，用于在预设温度下对混合料进行撞击式研磨，所述混合料为水淬后的所述混合物以及聚乙烯醇的均匀混合物；
成型装置305，用于在研磨好的所述混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述陶瓷原料中所述飞灰的重量比大于50％，所述第一配料的原料包括高岭土、页岩、石英、膨润土、滑石、甲基纤维素和增塑剂；
焙烧装置306，用于对成型并干燥的坯体进行低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为750-900℃，高温焙烧温度为1050-1200℃；
后续处理装置307，用于对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。
本实施例中，在利用飞灰制作陶瓷制品时，先将飞灰与粉碎后的稀土尾砂进行混合煅烧处理并水淬，然后还加入了聚乙烯醇并在预设温度下进行反应，利用稀土尾砂改善飞灰的性能，然后利用性能改善后的飞灰作为制作陶瓷制品的原材料，使得在使用大占比的飞灰制作陶瓷制品时，也能制作出强度高、吸水率低、热稳定性高，也即品质较好的陶瓷制品，不仅提高了陶瓷制品制作过程对飞灰的利用率，还减少了天然矿石资源(高岭土、石英、滑石等)的使用，更加环保。另外，高温还可以有效分解飞灰中的二恶英。本实施例中的聚乙烯醇和增塑剂，可以降低陶瓷烧成温度，不仅可以降低烧制成本，还可以避免残留的部分重金属的挥发和迁移。且增塑剂，还可以降低陶瓷脆性。
可选的，如图4所示，所述水淬装置303包括：传送带3031、第一喷淋设备3032、第二喷淋设备3033、水淬槽3034和搅拌设备3035；
所述煅烧装置302中已经完成煅烧的所述混合物从所述煅烧装置302的出口落入以预设速度运行的所述传送带3031上，所述传送带3031上的混合物的厚度小于3厘米；
所述第一喷淋设备3032对所述传送带上的混合物进行第一次喷淋水淬；
所述传送带3031将完成第一次喷淋水淬的混合物运输至所述水淬槽3034中进行第二次喷淋水淬；所述搅拌设备3035设置在所述水淬槽3034内，所述水淬槽上设置所述第二喷淋设备3033。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种利用飞灰制备陶瓷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入聚乙烯醇混合均匀后在预设温度下进行撞击式研磨；
在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述陶瓷原料中所述飞灰的重量比大于50％，所述第一配料的原料包括高岭土、页岩、石英、膨润土、滑石、甲基纤维素和增塑剂；
将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为750-900℃，高温焙烧温度为1050-1200℃；
对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷原料中所述飞灰为60-70重量份、所述稀土尾砂为5-10重量份、所述聚乙烯醇为1-3重量份、所述第一配料为20-30重量份；其中所述第一配料中所述高岭土为10-20重量份、所述页岩为2-5重量份、所述石英为3-5重量份、所述膨润土为2-4重量份、所述滑石为1-3重量份、所述甲基纤维素为1-3重量份、所述增塑剂为1-3重量份。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入聚乙烯醇混合均匀后在预设温度下进行撞击式研磨，包括：
在所述飞灰和所述稀土尾砂的混合物煅烧完成后，经煅烧装置的出口落入以预设速度运行的传送带上；所述传送带上的混合物的厚度小于3厘米；
使用第一喷淋设备对传送带上的混合物进行第一次喷淋水淬；
所述传送带将完成第一次喷淋水淬的混合物运输至水淬槽中进行第二次喷淋水淬；所述水淬槽内设置搅拌设备，所述水淬槽上设置第二喷淋设备。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在研磨好的混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，包括：
对研磨好的所述混合料进行抽样；
检测抽样得到的样品的成分；
根据所述成分，确定所述第一配料的重量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀后煅烧，水淬，并加入聚乙烯醇混合均匀后在预设温度下进行撞击式研磨之前，包括：
在所述飞灰中加水制成初始飞灰浆液；
在所述初始飞灰浆液中加入硫粉，接种复合菌剂；其中，所述复合菌剂至少包括氧化亚铁硫杆菌、嗜酸硫杆菌、硫化杆菌及载体；
振荡培养至飞灰浆液的PH值不高于2.0，继续培养第一预设时长以提取所述初始飞灰浆液中的一部分重金属，得到第一飞灰浆液；
调节所述第一飞灰浆液中的PH值至预设PH值之后，接种趋磁细菌；
对接种趋磁细菌的所述第一飞灰浆液施加预设方向的磁场；
对所述第一飞灰浆液中，在所述磁场的作用下而聚集的被重金属离子包裹的趋磁细菌进行分离处理，得到第二飞灰浆液；
对所述第二飞灰浆液进行脱水和干燥得到处理后的所述飞灰。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述第二飞灰浆液进行脱水、冲洗和干燥得到处理后的所述飞灰之前，还包括：
在所述第二飞灰浆液中加入乙烯醚树脂并加热至预设温度，待所述乙烯醚树脂固化下沉后，取出固化后的乙烯醚树脂。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将成型的坯体干燥后入窑，低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧包括；
低温焙烧结束后，对所述坯体进行自然冷却；
使用气压至少大于标准大气压的饱和蒸汽对自然冷却后的所述坯体进行蒸养；
对蒸养结束后的所述坯体进行干燥处理，再进行所述高温焙烧。
8.一种陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷制品是使用权利要求1-7中任一项所述的利用飞灰制备陶瓷的方法制作得到。
9.一种利用飞灰制备陶瓷的系统，其特征在于，包括：
搅拌装置，用于将飞灰和粉碎后的稀土尾砂搅拌均匀，得到混合物；
煅烧装置，用于煅烧所述混合物；
水淬装置，用于水淬煅烧后的所述混合物；
研磨装置，用于在预设温度下对混合料进行撞击式研磨，所述混合料为水淬后的所述混合物以及聚乙烯醇的均匀混合物；
成型装置，用于在研磨好的所述混合料中加入第一配料，得到配置好的陶瓷原料，并置入瓷坯模具成型；所述陶瓷原料中所述飞灰的重量比大于50％，所述第一配料的原料包括高岭土、页岩、石英、膨润土、滑石、甲基纤维素和增塑剂；
焙烧装置，用于对成型并干燥的坯体进行低温焙烧1-2小时，然后高温焙烧，低温焙烧的温度为750-900℃，高温焙烧温度为1050-1200℃；
后续处理装置，用于对高温焙烧结束且冷却后的瓷坯进行施釉或抛光处理。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述水淬装置包括：传送带、第一喷淋设备、第二喷淋设备、水淬槽和搅拌设备；
所述煅烧装置中已经完成煅烧的所述混合物从所述煅烧装置的出口落入以预设速度运行的所述传送带上，所述传送带上的混合物的厚度小于3厘米；
所述第一喷淋设备对所述传送带上的混合物进行第一次喷淋水淬；
所述传送带将完成第一次喷淋水淬的混合物运输至所述水淬槽中进行第二次喷淋水淬；所述搅拌设备设置在所述水淬槽内，所述水淬槽上设置所述第二喷淋设备。
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