利用飞灰制作陶瓷制品的系统、方法及制得的陶瓷制品转让专利
申请号 : CN202110753773.7
文献号 : CN113319999B
文献日 : 2022-03-11
发明人 : 刘涛 , 许敏 , 尹君 , 孙明慧
申请人 : 航天神禾(北京)环保有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种利用飞灰制作陶瓷制品的系统,其特征在于,包括:预处理设备、取样设备、成分检测设备、配料设备和成品制作设备;
所述预处理设备,用于对原始飞灰进行预处理,得到飞灰粉末,所述预处理包括煅烧、水淬、研磨、过滤和干燥处理;
所述取样设备,用于对所述飞灰粉末进行取样得到飞灰粉末样品;
所述成分检测设备,用于对所述飞灰粉末样品中的成分进行检测,得到成分检测结果;
所述配料设备,用于根据所述成分检测结果,确定所述飞灰粉末和除所述飞灰粉末以外的各种原料的重量比,并根据确定的所述重量比进行配料,以得到用于制作陶瓷制品的混合料;
所述成品制作设备,用于使用所述混合料进行包括制浆、脱水、成型、干燥和煅烧的工艺,得到陶瓷制品;
所述配料设备包括:多个配料单元和第一控制器,每一所述配料单元用于对包括所述飞灰粉末在内的不同原料进行定量添加;每一所述配料单元包括:包括出料口的料仓、可控阀门、接料槽和称重器;
所述可控阀门与所述料仓的出料口连接,所述可控阀门打开时,所述料仓内的原料经所述可控阀门流入所述接料槽,所述称重器设置在所述接料槽的下方以对所述接料槽内的所述原料进行称重;
所述第一控制器根据确定的所述重量比确定所述原料的重量,并根据确定的重量控制所述可控阀门以第一开度打开第一时长,获取所述称重器称得的称重信息,并根据所述称重信息与所述重量之间的差值控制所述可控阀门以第二开度打开第二时长,所述第一开度大于所述第二开度。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述配料设备还包括供电电源,所述可控阀门包括阀体、阀芯、第一丝杆、第一电机、驱动模块和位置传感器;
所述供电电源通过一可控开关与所述驱动模块连接,以向所述驱动模块供电,所述可控开关的通断由所述第一控制器控制;
所述驱动模块用于驱动所述第一电机运转;
所述第一控制器通过控制所述驱动模块控制所述第一电机正转或反转带动所述第一丝杆正转或反转,以带动所述阀芯运动调节开度;
所述位置传感器用于检测所述阀芯的位置;
所述第一控制器还根据所述位置传感器检测到的信号控制所述驱动模块来控制所述第一电机停止运转。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述料仓内部的上部分为圆柱形或棱柱形,所述料仓内的上部分内设置与所述料仓内部上下滑动连接的重力板,所述料仓内的原料位于所述重力板的下方;位于所述料仓顶部的进料口设有密封盖,所述密封盖上设置有贯通孔;所述贯通孔内紧密连接一通气管,所述通气管与一电动充气泵连接;所述电动充气泵与所述驱动模块并联。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述成品制作设备包括第一混料单元;所述接料槽并列排布,所述配料设备还包括用于驱动各所述配料单元的所述接料槽在第一位置与第二位置之间来回移动的驱动机构,所述第一位置和所述第二位置分别为所述可控阀门的下方、所述第一混料单元的上方;
所述驱动机构包括第二电机,与各所述配料单元的所述接料槽对应的第二丝杆和皮带轮,以及传动皮带,所述第二丝杆的一端与所述接料槽配合连接、另一端与所述皮带轮固定连接;所述第二丝杆的一端靠近所述第一位置、另一端靠近所述第二位置,每一所述第二丝杆上固定连接的所述皮带轮直接通过所述传动皮带与所述第二电机连接或与通过所述传动皮带与其他的所述第二丝杆上的皮带轮连接。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述配料设备包括多个送料单元、送料管道、电磁阀门、第二混料单元和第二控制器,每一所述送料单元用于向所述第二混料单元提供包括所述飞灰粉末在内的不同原料;所述电磁阀门设置在所述送料管道上;
所述第二混料单元包括多个加料通道和锥形混合室,每一所述加料通道分别通过所述送料管道与一个所述送料单元连接,每一所述加料通道内设有第三电机驱动的输送螺杆,每一所述输送螺杆通过对应的传动机构和离合器与所述第三电机连接,每一所述输送螺杆对应的所述离合器均由所述第二控制器控制;
所述第二控制器根据确定的所述重量比确定每一种所述原料的重量,并根据所述重量控制所述离合器、所述电磁阀门和所述送料单元。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述预处理设备包括:进料输送链、高温煅烧仓、出料输送链、储水池、水淬槽、喷水单元、研磨单元和干燥单元;
所述进料输送链用于将所述原始飞灰连续不断地输送至所述高温煅烧仓;
所述高温煅烧仓内包括多层环绕设置的煅烧传输链,所述进料输送链输送的所述原始飞灰被所述煅烧传输链带动在所述高温煅烧仓内多层环形运动至所述出料输送链,所述煅烧传输链的运行速度根据煅烧所需的时间确定;
所述出料输送链用于将煅烧完成的飞灰运送至所述水淬槽,所述喷水单元从所述储水池吸取水并向所述水淬槽喷水;
所述研磨单元设置在所述水淬槽中,以对所述水淬槽内的飞灰浆液进行湿磨;
所述水淬槽上设置过滤网,所述飞灰浆液经所述过滤网流出,以输送至所述干燥单元进行脱水干燥。
7.一种利用飞灰制作陶瓷制品的方法,其特征在于,使用如权利要求1‑6中任一项所述的系统实现,所述方法包括以下步骤:对原始飞灰进行预处理,得到飞灰粉末,所述预处理包括煅烧、水淬、研磨、过滤和干燥处理;
对所述飞灰粉末进行取样得到飞灰粉末样品;
对所述飞灰粉末样品中的成分进行检测,得到成分检测结果;
根据所述成分检测结果,确定所述飞灰粉末和除所述飞灰粉末以外的各种原料的重量比,并根据确定的所述重量比进行配料,以得到用于制作陶瓷制品的混合料;
使用所述混合料进行包括制浆、脱水、成型、干燥和煅烧的工艺,得到陶瓷制品。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述除所述飞灰粉末以外的各种原料包括高岭土和石英,所述飞灰粉末、所述高岭土和所述石英之间的重量比为:3~6:4~9:1。
9.一种陶瓷制品,其特征在于,使用权利要求7或8所述的利用飞灰制作陶瓷制品的方法制作得到。
说明书 :
利用飞灰制作陶瓷制品的系统、方法及制得的陶瓷制品
技术领域
背景技术
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。
54%,生活垃圾焚烧日处理规模约59.14万吨。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
得到的飞灰成分不同,即垃圾焚烧得到的飞灰成分不稳定,因此利用飞灰制得的陶瓷制品
的品质不稳定。
发明内容
作陶瓷制品的系统、方法及制得的陶瓷制品。
品的混合料;
的料仓、可控阀门、接料槽和称重器;
内的所述原料进行称重;
述称重信息与所述重量之间的差值控制所述可控阀门以第二开度打开第二时长,所述第一
开度大于所述第二开度。
所述料仓顶部的进料口设有密封盖,所述密封盖上设置有贯通孔;所述贯通孔内紧密连接
一通气管,所述通气管与一电动充气泵连接;所述电动充气泵与所述驱动模块并联。
驱动机构,所述第一位置和所述第二位置分别为所述可控阀门的下方、所述第一混料单元
的上方;
固定连接;所述第二丝杆的一端靠近所述第一位置、另一端靠近所述第二位置,每一所述第
二丝杆上固定连接的所述皮带轮直接通过所述传动皮带与所述第二电机连接或与通过所
述传动皮带与其他的所述第二丝杆上的皮带轮连接。
同原料;所述电磁阀门设置在所述送料管道上;
杆,每一所述输送螺杆通过对应的传动机构和离合器与所述第三电机连接,每一所述输送
螺杆对应的所述离合器均由所述第二控制器控制;
述煅烧传输链的运行速度根据煅烧所需的时间确定;
出口低于所述水淬槽的槽口。
~ ~
品质的稳定性。另外,本实施例中,在利用飞灰制作陶瓷制品时,首先对原始飞灰进行煅烧、
水淬等预处理,得到成分更加稳定的飞灰粉末,可以进一步提高配料时成分调整的准确性,
进而进一步提高陶瓷制品品质的稳定性。
附图说明
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。
具体实施方式
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。
“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。
品的混合料;
的稳定性。另外,本实施例中,在利用飞灰制作陶瓷制品时,首先对原始飞灰进行煅烧、水淬
等预处理,得到成分更加稳定的飞灰粉末,可以进一步提高配料时成分调整的准确性,进而
进一步提高陶瓷制品品质的稳定性。
元41包括:包括出料口的料仓411、可控阀门412、接料槽413和称重器414;
413的下方以对所述接料槽413内的所述原料进行称重;
并根据所述称重信息与所述重量之间的差值控制所述可控阀门412以第二开度打开第二时
长,所述第一开度大于所述第二开度。
配料效率的进一步提升,并保证出料精度,具体来说,第一次出料时,可控阀门412以大开度
开启,出料快但出料量不易精确控制,因此本实施例通过第二次可控阀门412小开度开启的
方式精确补足第一出料时欠缺的分量。
4125;
412的开度。在配料结束后,所述第一控制器42可控制所述可控开关断开,以降低功耗。
位于所述重力板4111的下方;位于所述料仓411顶部的进料口设有密封盖4112,所述密封盖
4112上设置有贯通孔41121;所述贯通孔41121内紧密连接一通气管45,所述通气管45与一
电动充气泵46连接;所述电动充气泵46与所述驱动模块4124并联。
上下滑动的重力板4111,并使用电动充气泵向料仓411顶部带有密封盖的进料口与重力板
4111之间充气,以增大气压,进一步向下压重力板4111。另外,所述电动充气泵与所述驱动
模块4124并联,因此电动充气泵也是由所述供电电源供电,且电动充气泵与可控阀门412一
样,都是受所述可控开关控制,从而可以避免可控阀门412开启后、电动充气泵未开启,影响
出料的流量,进而影响出料的精度的问题。
第二位置之间来回移动的驱动机构47,所述第一位置和所述第二位置分别为所述可控阀门
412的下方、所述第一混料单元51的上方;
合连接、另一端与所述皮带轮473固定连接;所述第二丝杆472的一端靠近所述第一位置、另
一端靠近所述第二位置,每一所述第二丝杆472上固定连接的所述皮带轮473直接通过所述
传动皮带474与所述第二电机471连接或与通过所述传动皮带474与其他的所述第二丝杆
472上的皮带轮473连接。
有两个皮带槽,其中一个通过传动皮带474与第二电机471连接,另一个通过传动皮带474与
其他皮带轮473连接。当然,所述第二电机471上的皮带轮473也可以有一个或多个皮带槽,
具体可以根据第二电机471直接带动的第二丝杆472数量确定。
51中进行混合得到用于制作陶瓷制品的混合料。
向所述第二混料单元4d提供包括所述飞灰粉末在内的不同原料;所述电磁阀门4c设置在所
述送料管道4b上;
三电机驱动的输送螺杆4d1,每一所述输送螺杆4d1通过对应的传动机构和离合器与所述第
三电机连接,每一所述输送螺杆4d1对应的所述离合器均由所述第二控制器4e控制;
长,然后控制所述离合器和所述送料单元4a工作相应的时长、所述电磁阀门4c开启相应的
时长。
出料输送链13,所述煅烧传输链121的运行速度根据煅烧所需的时间确定;
浆液收集槽19的出口191低于所述水淬槽的槽口。
品质的稳定性。另外,本实施例中,在利用飞灰制作陶瓷制品时,首先对原始飞灰进行煅烧、
水淬等预处理,得到成分更加稳定的飞灰粉末,可以进一步提高配料时成分调整的准确性,
进而进一步提高陶瓷制品品质的稳定性。
~ ~
成分 AL2(Si2O5)(OH)4或写成 Al2O3·2SiO2·2H2O。石英的主要成分为SiO2。
C:4.85、Pb:9.76、Hg:0.89、Se:0.71、Cd:0.01、Cr:0.93、As:0.21、Cu:0.01。
0.01、C:5.02、Pb:4.50、Hg:1.65、Se:1.11、Cd:1.01、Cr:0.21、As:0.14、Cu:1.64。
述高岭土和所述石英之间的重量比为:5:6:1,制成厚度为5.5mm的陶瓷砖,其吸水率为
12.5,断裂模数(MPa)17.6,重金属浸出总浓度(ppm)1.11。
1.56、C:4.72、Pb:2.98、Hg:1.09、Se:0.61、Cd:0.71、Cr:0.07、As:0.34、Cu:0.09。
点,因此本例中确定所述飞灰粉末、所述高岭土和所述石英之间的重量比为:6:4:1,制成厚
度为5.5mm的陶瓷砖,其吸水率为12.2,断裂模数(MPa)19.3,重金属浸出总浓度(ppm)1.18。
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。另外,在高温烧制过程中,气体温度和物料温
度分别高达1400℃和1200℃,窑内气体通过时间长,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。
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。
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。