CN116332616A - 由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法与保温材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法与保温材料,属于危险废弃物无害化处置及资源化利用技术领域。本发明的方法包括:将水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰混合,搅拌均匀,得到预改性飞灰混合粉;混合水和预改性飞灰混合粉,搅拌均匀,得到改性飞灰浆;改性飞灰浆导入超临界水反应器活化处理,经固液分离,得到活化飞灰胶凝;将活化飞灰胶凝与氨基酸载膨胀珍珠岩混合,搅拌均匀,并置于模具中养护,得到保温材料。本发明通过超临界活化及氨基酸加载膨胀珍珠岩稳定化实现对垃圾焚烧飞灰的高效解毒并制备高性能保温材料,保温材料氯量均低于1%,重金属浸出浓度和二噁英含量满足污染控制要求。

Description

由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法与保温材料
技术领域
本发明属于危险废弃物无害化处置及资源化利用技术领域,具体涉及一种由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法以及一种保温材料。
背景技术
生活垃圾焚烧飞灰是指烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰,一般包含吸收塔飞灰和除尘器飞灰。垃圾焚烧飞灰中的主要成分与燃烧工况、锅炉选型、烟气净化工艺相关。垃圾焚烧飞灰中含有重金属及二噁英物质,因此具有明显的毒害性,被列在《国家危险废物名录》。除了毒性物质,飞灰中还含有大量的无机氯盐。灰体中的氯盐主要为氯化钠和氯化钾,氯盐水溶性好,易迁移释放,这限制了垃圾焚烧飞灰在建材领域的资源化利用途径。
因此,要实现垃圾焚烧飞灰的充分资源化利用,不仅要解决垃圾焚烧飞灰的毒害性问题,而且还要克服灰体中因氯含量高引发的建材产品质量不达标问题。
当前,垃圾焚烧飞灰的无害化处置及资源化利用的系统性技术较为匮乏,现有技术只能解决飞灰中的某一类问题,例如重金属污染、二噁英污染、飞灰脱盐等,无法为垃圾焚烧飞灰的高效资源化提供有益的技术支撑。水洗+水泥窑协同处置是目前实现垃圾焚烧飞灰资源化的主流技术。该技术要求灰体入窑前需进行多级水洗,以脱除灰体中的盐分。同时水洗飞灰入窑前还需充分脱水、破碎、烘干。入窑飞灰的质量也需要严格把控,以避免影响所生产水泥的质量。由飞灰水洗废液转变为结晶盐还需经过滤、脱钙、除渣、多效蒸发等多道工艺。
因此,总体而言,现有水洗+水泥窑协同处置技术工艺模块多且工艺链较长,飞灰总体处置效率较低。
综上,研发新型飞灰同步解毒与资源化技术显得迫在眉睫,
针对此,本发明提出一种由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法与保温材料。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法与保温材料。
本发明的一方面,提供一种由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法,包括:
将水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰混合,搅拌均匀,得到预改性飞灰混合粉;
混合水和所述预改性飞灰混合粉,搅拌均匀,得到改性飞灰浆;
所述改性飞灰浆导入超临界水反应器活化处理,经固液分离,得到活化飞灰胶凝;
将所述活化飞灰胶凝与氨基酸载膨胀珍珠岩混合,搅拌均匀,并置于模具中养护,得到保温材料。
可选的,所述水玻璃、所述聚合硅酸铝铁、所述垃圾焚烧飞灰的质量比范围为(5~15):(15~45):100。
可选的,所述水和所述预改性飞灰混合粉的液固比范围为(1~4):1mL:g。
可选的,所述超临界水反应器的临界压力范围为22MPa~48MPa,临界温度范围为375℃~725℃,活化处理0.25小时~4.25小时。
可选的,所述氨基酸载膨胀珍珠岩采用下述方法形成:
将膨胀珍珠岩粉末浸泡在氨基酸溶液中,经固液分离,得到氨基酸载膨胀珍珠岩。
可选的,所述氨基酸浓度范围为0.5M~4.5M,浸泡时间范围为0.5小时~2.5小时。
可选的,所述氨基酸载膨胀珍珠岩与所述活化飞灰胶凝的质量比范围为(0.25~3.25):1。
可选的,所述养护时间范围为7天~21天。
本发明的另一方面,提出一种保温材料,根据前文记载的所述的方法制得。
可选的,所述保温材料中重金属铅浸出浓度低于0.07mg/L、镉浸出浓度低于0.04mg/L、六价铬浸出浓度低于0.11mg/L、氯含量低于0.9%、二噁英物质含量低于4ng-TEQ/kg、导热系数低于0.07W/(m·K)。
本发明提出一种由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法与保温材料,在超临界水反应条件下,水发生电离、解离产生大量自由基物质,在高温、高压及自由基氧化作用下,垃圾焚烧飞灰、聚合硅酸铝铁、水玻璃相互反应,发生矿物间溶解、融合,实现硅钙基及硅铝钙基产物流态化及胶凝化转变,从而形成高活性凝胶材料。同时,在超临界水反应条件下,二噁英污染物在强氧化条件下矿化为二氧化碳和水。在超临界水反应条件下,重金属和氯污染物溶解分散在活性凝胶中,实现有效稳定化。另外,通过混合氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝,活化飞灰胶凝可实现氨基酸载膨胀珍珠岩颗粒间的有效黏结,而氨基酸载膨胀珍珠岩颗粒可通过氨基酸螯合作用进一步实现活性凝胶中重金属污染物的有效稳定,处置效率较高。
附图说明
图1为本发明实施例的由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法的流程框图;
图2为本发明实施例的由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法的流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护范围。
如图1和图2所示,本发明的一方面,提供一种由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法S100,具体包括以下步骤S110~S140:
S110、将水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰混合,搅拌均匀,得到预改性飞灰混合粉。
具体地,在步骤S110中,水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰的质量比范围为(5~15):(15~45):100。
S120、混合水和预改性飞灰混合粉,搅拌均匀,得到改性飞灰浆。
具体地,在步骤S120中,水和预改性飞灰混合粉的液固比范围为(1~4):1mL:g,即按照水固比1~4:1mL:g混合水和预改性飞灰混合粉。
S130、改性飞灰浆导入超临界水反应器活化处理,经固液分离,得到活化飞灰胶凝。
具体地,在步骤S130中,超临界水反应器的临界压力范围为22MPa~48MPa,临界温度范围为375℃~725℃,活化处理0.25小时~4.25小时。
进一步地,改性飞灰浆在超临界水反应器中活化处理的反应机理如下:
在超临界水反应条件下,水发生电离、解离产生大量自由基物质,这样,在高温、高压及自由基氧化作用下,垃圾焚烧飞灰、聚合硅酸铝铁、水玻璃相互反应,发生矿物间溶解、融合,实现硅钙基及硅铝钙基产物流态化及胶凝化转变,从而形成高活性凝胶材料。同时,在超临界水反应条件下,二噁英污染物在强氧化条件下矿化为二氧化碳和水。并且,在超临界水反应条件下,重金属和氯污染物溶解分散在活性凝胶中,实现有效稳定化。
S140、将活化飞灰胶凝与氨基酸载膨胀珍珠岩混合,搅拌均匀,并置于模具中养护,得到保温材料。
具体地,在步骤S140中,氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝的质量比范围为(0.25~3.25):1。
进一步地,在步骤S140中,将氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝搅拌均匀后的混合物倒入模具中养护7天~21天。
进一步地,步骤S140中的氨基酸载膨胀珍珠岩采用下述方法形成:将膨胀珍珠岩粉末浸泡在氨基酸溶液中,经固液分离,得到氨基酸载膨胀珍珠岩。其中,氨基酸浓度范围为0.5M~4.5M,浸泡时间范围为0.5小时~2.5小时。
本发明通过将氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝混合,活化飞灰胶凝可实现氨基酸载膨胀珍珠岩颗粒间的有效黏结,而氨基酸载膨胀珍珠岩颗粒可通过氨基酸螯合作用进一步实现活性凝胶中重金属污染物的有效稳定,解决了垃圾焚烧飞灰的毒害性问题,总体处置效率高,为利用垃圾焚烧飞灰制备解毒保温材料提供了可借鉴思路。
本发明提供一种保温材料,根据前文记载的方法制得,具体制备方法请参考前文记载,在此不再赘述。
本发明制备得到的保温材料中重金属浸出浓度和二噁英含量均满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ1134-2020)污染控制要求,保温材料中重金属铅浸出浓度低于0.07mg/L、镉浸出浓度低于0.04mg/L、六价铬浸出浓度低于0.11mg/L、氯含量低于0.9%、二噁英物质含量低于4ng-TEQ/kg、导热系数低于0.07W/(m·K)。
下面将结合几个具体实施例进一步说明由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法以及保温材料的性能:
实施例1
本示例以水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰不同的质量比对所制备保温材料性能影响为例进行说明,包括:
S1、按照不同质量比(例如,2.5:15:100、3:15:100、4:15:100、5:10:100、5:11:100、5:13:100、5:15:100、10:15:100、15:15:100、5:30:100、10:30:100、15:30:100、5:45:100、10:45:100、15:45:100、15:47:100、15:49:100、15:50:100、17:45:100、19:45:100、20:45:100)分别称取水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰,混合,搅拌均匀,得到预改性飞灰混合粉。
S2、按照水固比1:1mL:g混合水和预改性飞灰混合粉,搅拌均匀,得到改性飞灰浆。
S3、将改性飞灰浆导入超临界水反应器活化处置4.25小时,固液分离,得到固体为活化飞灰胶凝。
其中,超临界水发生器临界压力为22MPa,超临界水发生器临界温度为375℃。
S4、将膨胀珍珠岩粉末浸泡在氨基酸溶液中0.5小时,固液分离,得到的固体为氨基酸载膨胀珍珠岩。其中,氨基酸浓度为0.5M。
按照质量比0.25:1混合氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝,搅拌均匀,倒入模具,养护7天,得到一种由垃圾焚烧飞灰制备的保温材料。
进一步地,本实施例按照下述方法对浸出液中的重金属离子浓度、二噁英类物质、氯含量进行了测定。
浸出液制备:本实施例所制备的保温材料浸出液按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ 557)制备。
浸出液中重金属离子浓的度测定:浸出液中铅、镉两种污染物浓度按照《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》(HJ 776)测定。浸出液中总铬按照《水质铬的测定火焰原子吸收分光光度法》(HJ 757-2015)测定。二噁英类物质的测定:二噁英类物质按照《固体废物二噁英类的测定同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》(HJ 77.3-2008)进行测定。
氯含量的测定:保温材料中氯含量按照《建筑用砂》(GB/T14684-2011)进行测定。本实施例试验结果见表1。
表1水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰质量比对所制备保温材料性能影响
Figure BDA0004061302620000071
由表1可知,当水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰质量比小于5:15:100(如表1中,水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰质量比=5:13:100、5:11:100、5:10:100、4:15:100、3:15:100、2.5:15:100时以及表1中未列举的更低比值),水玻璃和聚合硅酸铝铁添加量较少,在超临界水反应条件下高活性胶凝材料生成量减少,导致所制备保温材料重金属浸出浓度、氯含量、二噁英物质含量及导热系数均随着水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰质量比减小而显著增加。
继续参考表1,当水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰质量比等于5~15:15~45:100(如表1中,水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰质量比=5:15:100、10:15:100、15:15:100、5:30:100、10:30:100、15:30:100、5:45:100、10:45:100、15:45:100),在超临界水反应条件下,水发生电离、解离产生大量自由基物质。在高温、高压及自由基氧化作用下,垃圾焚烧飞灰、聚合硅酸铝铁、水玻璃相互反应,发生矿物间溶解、融合,实现硅钙基及硅铝钙基产物流态化及胶凝化转变,从而形成高活性凝胶材料。同时,在超临界水反应条件下,二噁英污染物在强氧化条件下矿化为二氧化碳和水。在超临界水反应条件下,重金属和氯污染物溶解分散在活性凝胶中,实现有效稳定化。
最终,本实施例在上述质量比范围内所制备的保温材料重金属铅浸出浓度均低于0.07mg/L、镉浸出浓度均低于0.04mg/L、六价铬浸出浓度均低于0.11mg/L、氯含量均低于0.9%、二噁英物质含量均低于4ng-TEQ/kg、导热系数均低于0.07W/(m·K)。
请继续参考表1,当水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰质量比大于15:45:100(如表1中,水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰质量比=15:47:100、15:49:100、15:50:100、17:45:100、19:45:100、20:45:100以及表1中未列举的更高比值),水玻璃和聚合硅酸铝铁添加过量,在超临界水反应条件下矿物间溶解、融合效果变差,硅钙基及硅铝钙基产物流态化及胶凝化转变效果变差,使得高活性凝胶材料生成量减少,导致所制备保温材料重金属浸出浓度及导热系数均随着水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰质量比进一步增加而增加。
因此,结合效益与成本,当水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰质量比在5~15:15~45:100范围内时,最有利于提高所制备的保温材料性能。
实施例2
本示例以不同的超临界水发生器临界温度对所制备保温材料性能影响为例进行说明,包括:
S1、按照质量比15:45:100分别称取水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰,混合,搅拌均匀,得到预改性飞灰混合粉。
S2、按照水固比2.5:1mL:g混合水和预改性飞灰混合粉,搅拌均匀,得到改性飞灰浆。
S3、将改性飞灰浆导入超临界水反应器活化处置2.25小时,固液分离,得到固体为活化飞灰胶凝。
其中,在步骤S3中,超临界水发生器临界压力为35MPa,超临界水发生器临界温度分别为300℃、325℃、350℃、375℃、550℃、725℃、750℃、775℃、800℃。
S4、将膨胀珍珠岩粉末浸泡在氨基酸溶液中1.5小时,固液分离,得到的固体为氨基酸载膨胀珍珠岩。其中,氨基酸浓度为2.5M。
按照质量比1.75:1混合氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝,搅拌均匀,倒入模具,养护14天,得到一种由垃圾焚烧飞灰制备的保温材料。
进一步地,本实施例浸出液制备、浸出液中重金属离子浓的度测定、二噁英类物质的测定、氯含量的测定均同实施例1。本实施例试验结果见表2。
Figure BDA0004061302620000091
由表2可知,当超临界水发生器临界温度小于375℃(如表2中,超临界水发生器临界温度=350℃、325℃、300℃以及表2中未列举的更低值),超临界水发生器临界温度较低,物料间物相反应及胶凝化程度变差,在超临界水反应条件下高活性胶凝材料生成量减少,导致所制备保温材料重金属浸出浓度、氯含量、二噁英物质含量及导热系数均随着超临界水发生器临界温度降低而显著增加。
当超临界水发生器临界温度等于375~725℃(如表2中,超临界水发生器临界温度=375℃、550℃、725℃时),在超临界水反应条件下,水发生电离、解离产生大量自由基物质。在高温、高压及自由基氧化作用下,垃圾焚烧飞灰、聚合硅酸铝铁、水玻璃相互反应,发生矿物间溶解、融合,实现硅钙基及硅铝钙基产物流态化及胶凝化转变,从而形成高活性凝胶材料。同时,在超临界水反应条件下,二噁英污染物在强氧化条件下矿化为二氧化碳和水。在超临界水反应条件下,重金属和氯污染物溶解分散在活性凝胶中,实现有效稳定化。
最终,在上述超临界水发生器临界温度范围内,所制备的保温材料重金属铅浸出浓度均低于0.04mg/L、镉浸出浓度均低于0.02mg/L、六价铬浸出浓度均低于0.05mg/L、氯含量均低于0.5%、二噁英物质含量均低于3ng-TEQ/kg、导热系数均低于0.07W/(m·K)。
当超临界水发生器临界温度大于725℃(如表2中,超临界水发生器临界温度=750℃、775℃、800℃时以及表2中未列举的更高值),超临界水发生器临界温度过高,物料间反应过快,水化物相结晶,使得凝胶均质性变差,导致所制备保温材料随着超临界水发生器临界温度进一步增加而增加。
因此,总体而言,结合效益与成本,当超临界水发生器临界温度在375~725℃范围内时,最有利于提高所制备的保温材料性能。
实施例3
本示例以氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝不同的质量比对所制备保温材料性能影响为例进行说明,包括:
S1、按照质量比15:45:100分别称取水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰,混合,搅拌均匀,得到预改性飞灰混合粉。
S2、按照水固比4:1mL:g混合水和预改性飞灰混合粉,搅拌均匀,得到改性飞灰浆。
S3、将改性飞灰浆导入超临界水反应器活化处置4.25小时,固液分离,得到固体为活化飞灰胶凝。
其中,在步骤S3中,超临界水发生器临界压力为48MPa,超临界水发生器临界温度为725℃。
S4、将膨胀珍珠岩粉末浸泡在氨基酸溶液中2.5小时,固液分离,得到的固体为氨基酸载膨胀珍珠岩,其中,氨基酸浓度为4.5M。
按照不同的质量比(例如,0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1、1.75:1、3.25:1、3.5:1、3.75:1、4:1)混合氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝,搅拌均匀,倒入模具,养护21天,得到一种由垃圾焚烧飞灰制备的保温材料。
进一步地,本实施例浸出液制备、浸出液中重金属离子浓的度测定、二噁英类物质的测定、氯含量的测定均同实施例1。本实施例试验结果见表3。
表3氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比对所制备保温材料性能影响
Figure BDA0004061302620000111
Figure BDA0004061302620000121
由表3可知,当氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比小于0.25:1(如表3中,氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比=0.2:1、0.15:1、0.1:1时以及表3中未列举的更低比值),氨基酸载膨胀珍珠岩添加量较少,掺灰量增加,导致所制备保温材料重金属浸出浓度、氯含量、二噁英物质含量及导热系数均随着氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比减小而显著增加。
当氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比在0.25~3.25:1范围内(如表3中,氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比=0.25:1、1.75:1、3.25:1时),混合氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝,活化飞灰胶凝可实现氨基酸载膨胀珍珠岩颗粒间的有效黏结,而氨基酸载膨胀珍珠岩颗粒可通过氨基酸螯合作用进一步实现活性凝胶中重金属污染物的有效稳定。
最终,在上述氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比范围内,所制备的保温材料重金属铅浸出浓度均低于0.03mg/L、镉浸出浓度均低于0.01mg/L、六价铬浸出浓度均低于0.03mg/L、氯含量均低于0.4%、二噁英物质含量均低于2ng-TEQ/kg、导热系数均低于0.05W/(m·K)。
当氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比大于3.25:1(如表3中,氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比=3.5:1、3.75:1、4:1时以及表3中未列举的更高比值),氨基酸载膨胀珍珠岩添加过量,活化飞灰胶凝使用比例过低,导致所制备保温材料随着氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比进一步增加而增加。
因此,总体而言,结合效益与成本,当氨基酸载膨胀珍珠岩与活化飞灰胶凝质量比在0.25~3.25:1范围内时,最有利于提高所制备的保温材料性能。
本发明提出一种由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法以及保温材料,具有以下有益效果:
第一、本发明通过超临界活化,使垃圾焚烧飞灰与聚合硅酸铝铁、水玻璃的反应、溶解,实现硅钙基及硅铝钙基产物流态化及胶凝化转变,从而形成高活性凝胶材料,还可使得二噁英污染物在强氧化条件下矿化为二氧化碳和水,以及,还可使重金属和氯污染物溶解分散在活性凝胶中,实现有效稳定化。
第二、本发明还通过氨基酸加载膨胀珍珠岩稳定化实现对垃圾焚烧飞灰的高效解毒并同时制备形成高性能保温材料。
第三、本发明所制备的保温材料氯量均低于1%,重金属浸出浓度和二噁英含量均满足污染控制要求。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种由垃圾焚烧飞灰制备保温材料的方法,其特征在于,包括:
将水玻璃、聚合硅酸铝铁、垃圾焚烧飞灰混合,搅拌均匀,得到预改性飞灰混合粉;
混合水和所述预改性飞灰混合粉,搅拌均匀,得到改性飞灰浆;
所述改性飞灰浆导入超临界水反应器活化处理,经固液分离,得到活化飞灰胶凝;
将所述活化飞灰胶凝与氨基酸载膨胀珍珠岩混合,搅拌均匀,并置于模具中养护,得到保温材料。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述水玻璃、所述聚合硅酸铝铁、所述垃圾焚烧飞灰的质量比范围为(5~15):(15~45):100。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述水和所述预改性飞灰混合粉的液固比范围为(1~4):1mL:g。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述超临界水反应器的临界压力范围为22MPa~48MPa,临界温度范围为375℃~725℃,活化处理0.25小时~4.25小时。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氨基酸载膨胀珍珠岩采用下述方法形成:
将膨胀珍珠岩粉末浸泡在氨基酸溶液中,经固液分离,得到氨基酸载膨胀珍珠岩。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述氨基酸浓度范围为0.5M~4.5M,浸泡时间范围为0.5小时~2.5小时。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氨基酸载膨胀珍珠岩与所述活化飞灰胶凝的质量比范围为(0.25~3.25):1。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述养护时间范围为7天~21天。
9.一种保温材料,其特征在于,根据权利要求1至8任一项所述的方法制得。
10.根据权利要求9所述的保温材料,其特征在于,所述保温材料中重金属铅浸出浓度低于0.07mg/L、镉浸出浓度低于0.04mg/L、六价铬浸出浓度低于0.11mg/L、氯含量低于0.9%、二噁英物质含量低于4ng-TEQ/kg、导热系数低于0.07W/(m·K)。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11268950A (ja) * 1998-03-19 1999-10-05 Mitsui Chem Inc 軽量無機質ボード成型体とその製造方法
CN1404459A (zh) * 2000-10-17 2003-03-19 小田建设株式会社 多孔吸音性陶瓷成型体及其制造方法
US20140318069A1 (en) * 2011-01-17 2014-10-30 Construction Research & Technology Gmbh Composite thermal insulation system
CN111589042A (zh) * 2020-05-26 2020-08-28 常熟理工学院 一种垃圾焚烧飞灰的干法脱氯工艺
CN115321887A (zh) * 2022-08-10 2022-11-11 常熟理工学院 利用垃圾焚烧飞灰和二次铝灰制备轻质保温材料的方法
CN115521130A (zh) * 2022-10-21 2022-12-27 张锦彬 一种环保型飞灰保温材料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11268950A (ja) * 1998-03-19 1999-10-05 Mitsui Chem Inc 軽量無機質ボード成型体とその製造方法
CN1404459A (zh) * 2000-10-17 2003-03-19 小田建设株式会社 多孔吸音性陶瓷成型体及其制造方法
US20140318069A1 (en) * 2011-01-17 2014-10-30 Construction Research & Technology Gmbh Composite thermal insulation system
CN111589042A (zh) * 2020-05-26 2020-08-28 常熟理工学院 一种垃圾焚烧飞灰的干法脱氯工艺
CN115321887A (zh) * 2022-08-10 2022-11-11 常熟理工学院 利用垃圾焚烧飞灰和二次铝灰制备轻质保温材料的方法
CN115521130A (zh) * 2022-10-21 2022-12-27 张锦彬 一种环保型飞灰保温材料及其制备方法

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