CN101905967B

CN101905967B - 一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖制备方法

Info

Publication number: CN101905967B
Application number: CN2010102065515A
Authority: CN
Inventors: 张海英
Original assignee: Shanghai Institute of Technology
Current assignee: Shanghai Institute of Technology
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-06-22
Also published as: CN101905967A

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖及其制备方法。所述的飞灰烧结砖由质量百分比为25～35％的水洗后的生活垃圾焚烧飞灰、45％-70％的粘土和5～20％的长石组成。其制备方法包括生活垃圾焚烧飞灰水洗处理、物料粉碎前预处理、物料的粉碎、原料的陈化、原料的成型、坯体干燥、烧结成砖等7个步骤，最终得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖。本发明将生活垃圾焚烧飞灰水洗后用于研制烧结砖，通过煅烧可彻底销毁其中的二恶英，并固化飞灰中的重金属，达到生活垃圾焚烧飞灰无害化处理的目的，实现变废为宝。飞灰烧结砖的制作工艺简单，所得飞灰烧结砖制品具有较好的宏观性能，可用于铺砌道路。

Description

一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖制备方法

技术领域

本发明涉及一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖制备方法。

背景技术

随着垃圾焚烧技术的快速发展所产生的飞灰日益增多，飞灰因含有二恶英(多氯二苯并二恶英、多氯二苯并呋喃)及大量重金属，是一种公认的危险废物，其二恶英与重金属是处理过程中的难点。然而，飞灰中含有较多的硅酸盐及铝硅酸盐，是一种有用的材料，可资源化利用。用飞灰研制烧结砖不仅实现了废物的资源化利用，而且其煅烧过程可销毁飞灰中的二恶英，所得成品致密的结构又能固化飞灰中的重金属，从而达到飞灰无害化的目的，具有一定的理论意义。

现有的飞灰一般经固化处理后在卫生填埋场进行填埋处置，不仅占用大片土地而且处理费极高(填埋场管理费2700元/吨)，我国每年仅飞灰处理费就高达几十亿。飞灰制成烧结砖节省了巨额的飞灰处理费用，且飞灰制品可作为商品带来一定的经济利益，具有一定的经济效益。同时，由于飞灰填埋场处理不能销毁二恶英，其中的重金属也不能降解，一旦发生泄漏将对社会造成极大的危害，因此具有一定的隐患；飞灰填埋场封场后不能再利用，造成资源的大量浪费。将飞灰制成可利用的安全产品不仅保证了可持续性发展而且也减少了对社会的潜在危害，具有一定的社会意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将生活垃圾焚烧飞灰水洗后所制的飞灰烧结砖。

本发明的目的之二在于提供一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖的制备方法。

本发明的技术方案

一种将生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，其原料的重量百分比组成为：

水洗后生活垃圾焚烧飞灰 25～35％

粘土 45-70％

长石 5～20％

其中所述的水洗后生活垃圾焚烧飞灰的主要化学成分、重金属与酸根离子(％)见表1，

表1生活垃圾焚烧飞灰水洗后的主要化学成分、重金属与酸根离子浓度

其中所述的粘土、长石的主要化学成分(质量百分比)如表2所示，

表2粘土与长石的化学成分(％)

一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖的制备方法，包括如下步骤：

(1)、生活垃圾焚烧飞灰水洗处理

生活垃圾焚烧飞灰水洗处理，即控制液固比为10∶1，转速120rpm，时间8h，水洗前后主要化学成分、重金属与酸根离子如表3所示；

表3生活垃圾焚烧飞灰水洗前后的主要化学成分、重金属与酸根离子(％)

从表3中可以看出，飞灰水洗前后主要化学组成为SiO₂、Al₂O₃、CaO，水洗使得三者含量大大增加，水洗前后溶解盐含量(总酸根离子)由14％左右降为1％左右，溶解盐的去除有利于抑制飞灰制烧结砖过程中重金属的挥发；

飞灰中重金属含量由高到低依次为Zn＞Pb＞Cu＞Cr＞As＞Ni、Cd、Hg；水洗过程将飞灰中NaCl、KCl、AlCl₃·4Al(OH)₃·4H₂O、K₂Al₂Si₂O₈·3.8H₂O去除了，水洗飞灰主要矿物组成是SiO₂、Ca₃Si₂O₇、CaSO₄、Ca₉Si₆O₂₁.H₂O、5Ca₂SiO₄.6H₂O、(Fe，Mg，Al)₇Al₂Si₆O₂₂(OH)₂；

(2)、物料粉碎前预处理

将步骤(1)所得的经水洗处理过的生活垃圾焚烧飞灰及粘土、长石在粉磨前在15～25℃的干燥室中通风干燥36～48小时；

(3)、物料的粉碎

将步骤(2)所得的预处理的原料进行粉碎，控制出料细度55～70％在200～250目之间；

(4)、原料的陈化

将步骤(3)所得的经粉碎后的原料在搅拌机中加水搅拌，控制每 100kg物料的加水量为5～8L，搅拌3～5分钟，之后在室温下静置12～24小时使其陈化，陈化后的物料再过50～100目筛(促进物料的均化和胶团的形成)；

(5)、原料的成型

将步骤(4)经陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行两次加压后坯体成型，控制第一次压力240～420kg/cm²，第二次压力400～700kg/cm²；

(6)、坯体干燥

将步骤(5)所得的成型坯体在温度为50～100℃的干燥窑中干燥10～14h；

(7、)烧结成砖

将步骤(6)经干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，熔炉的烧成温度控制在1000～1100℃，时间2.5～3.5小时，即得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖。

本发明的有益效果

本发明由于将生活垃圾焚烧飞灰水洗后用于研制烧结砖，通过煅烧可彻底销毁其中的二恶英，并固化飞灰中的重金属，达到生活垃圾焚烧飞灰无害化处理的目的，同时变废为宝。飞灰烧结砖的制作工艺简单，所得飞灰烧结砖制品具有较好的宏观性能，可用于铺砌道路。

附图说明

图1、生活垃圾焚烧飞灰水洗前XRD图谱

图2、生活垃圾焚烧飞灰水洗后XRD图谱

图3、粘土(a)XRD图谱照片

图4、长石(b)XRD图谱照片

图5、飞灰烧结砖制作工艺流程

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

实施例1

一种将生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，其原料的质量百分比组成为：

水洗后生活垃圾焚烧飞灰 25％

粘土 60％

长石 15％

一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，水洗飞灰、粘土、长石中的主要化学成分(质量百分比)如表4所示。

表4水洗飞灰、粘土与长石的化学成分(％)

其中水洗飞灰是取自上海江桥生活垃圾焚烧发电厂的生活垃圾焚烧飞灰经水洗处理后；

其中粘土是自然界中存在的一种陶土，产于浙江丁家桥；

粘土中Fe₂O₃的含量比较高，它的氧化铁成分使得其成品显红色，粘土(a)XRD图谱照片见图3，从图3中也可以看出，粘土主要的矿物组成是石英、白云母和高岭石；

其中长石取自江苏宜兴建筑陶瓷厂，长石(b)XRD图谱照片见图4，从图4中也可以看出长石的主要矿物成分是钾长石(KAlSi₃O₈)、钠长石(NaAlSi₃O₈)、石英和白云母。

实施例2

水洗后生活垃圾焚烧飞灰 30％

粘土 55％

长石 15％

所述的水洗后生活垃圾焚烧飞灰制成的飞灰烧结砖，水洗飞灰、粘土、长石中的主要化学成分(质量百分比)如实施例1中的表4所示。

实施例3

水洗后生活垃圾焚烧飞灰 35％

粘土 60％

长石 5％

所述的水洗后生活垃圾焚烧飞灰制成的飞灰烧结砖，水洗飞灰、粘土、长石中的主要化学成分(质量百分比)如实施例中的如表4所示。

实施例4

一种如实施例1的生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，其工艺制作流程见图5，制备方法包括如下步骤：

(1)、生活垃圾焚烧飞灰水洗处理

生活垃圾焚烧飞灰水洗处理，即控制液固比为10∶1，转速120rpm，时间8h；水洗前后的的主要化学成分、重金属与酸根离子(％)见表5：

表5生活垃圾焚烧飞灰水洗前后的的主要化学成分、重金属与酸根离子(％)

生活垃圾焚烧飞灰水洗前XRD图谱见图1、生活垃圾焚烧飞灰水洗后XRD图谱见图2。从图1及图2中也可以看出水洗过程将飞灰中NaCl、KCl、AlCl₃·4Al(OH)₃·4H₂O、K₂Al₂Si₂O₈·3.8H₂O去除了，水洗飞灰主要矿物组成是SiO₂、Ca₃Si₂O₇、CaSO₄、Ca₉Si₆O₂₁.H₂O、5Ca₂SiO₄.6H₂O、(Fe，Mg，Al)₇Al₂Si₆O₂₂(OH)₂。

(2)、物料粉碎前预处理

将粘土、长石及步骤(1)所得的经水洗处理过的生活垃圾焚烧飞灰在粉磨前在15℃的干燥室中通风干燥48小时；

(3)、物料的粉碎

将步骤(2)所得的预处理的原料进行粉碎，控制出料细度65％在200～250目之间；

(4)、原料的陈化

将步骤(3)所得的经粉碎后的原料在搅拌机中加水搅拌，控制每100kg物料的加水量为5L，搅拌5分钟，之后在室温下静置24小时使其陈化，陈化后的物料再过筛，保证粒径在50～100目的范围；

(5)、原料的成型

将步骤(4)经陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行两次加压后坯体成型，控制第一次压力240kg/cm²，第二次压力700kg/cm²；

(6)、坯体干燥

将步骤(5)所得的成型坯体在温度为50℃的干燥窑中干燥14h；

(7、)烧结成砖

将步骤(6)经干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，熔炉的最终烧成温度控制在1100℃，整个烧成过程时间为3.5小时，即得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖。

实施例5

一种如实施例2的水洗后生活垃圾焚烧飞灰制成的飞灰烧结砖的制备方法，包括如下步骤：

(1)、生活垃圾焚烧飞灰水洗处理

同实施例4；

(2)、物料粉碎前预处理

将粘土、长石及步骤(1)所得的经水洗处理过的生活垃圾焚烧飞灰在粉磨前在25℃的干燥室中通风干燥36小时；

(3)、物料的粉碎

将步骤(2)所得的预处理的原料进行粉碎，控制出料细度70％在200～250目之间；

(4)、原料的陈化

将步骤(3)所得的经粉碎后的原料在搅拌机中加水搅拌，控制每100kg物料的加水量为8L，搅拌3分钟，之后在室温下静置12小时使其陈化，陈化后的物料再过筛，保证粒径在50～100目的范围；

(5)、原料的成型

将步骤(4)经陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行两次加压后坯体成型，控制第一次压力420kg/cm²，第二次压力400kg/cm²；

(6)、坯体干燥

将步骤(5)所得的成型坯体在温度为100℃的干燥窑中干燥10h；

(7、)烧结成砖

将步骤(6)经干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，熔炉的最终烧成温度控制在1050℃，整个烧成过程时间为3小时，即得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖。

实施例6

(1)、生活垃圾焚烧飞灰水洗处理

同实施例4；

(2)、物料粉碎前预处理

将粘土、长石及步骤(1)所得的经水洗处理过的生活垃圾焚烧飞灰在粉磨前在20℃的干燥室中通风干燥40小时；

(3)、物料的粉碎

将步骤(2)所得的预处理的原料进行粉碎，控制出料细度55％在200～250目之间；

(4)、原料的陈化

将步骤(3)所得的经粉碎后的原料在搅拌机中加水搅拌，控制每100kg物料的加水量为6.5L，搅拌4分钟，之后在室温下静置18小时使其陈化，陈化后的物料再过筛，保证粒径在50～100目的范围；

(5)、原料的成型

将步骤(4)经陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行两次加压后坯体成型，控制第一次压力330kg/cm²，第二次压力550kg/cm²；

(6)、坯体干燥

将步骤(5)所得的成型坯体在温度为75℃的干燥窑中干燥12h；

(7、)烧结成砖

将步骤(6)经干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，熔炉的最终烧成温度控制在 1000℃，整个烧成过程时间为2.5小时，即得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖。

上述所得的飞灰烧结砖的尺寸偏差达到GB5101-2003中优等烧结砖的要求；表观质量达到了GB5101-2003中对特等品与一等品的要求；强度等级达到MU20强度等级；吸水率最大值＜12％，并且平均饱和系数＜0.80，最大饱和系数＜0.9，制品完全达到GB5101-2003中对抗风化能力的要求；制品完全满足抗冻性能的要求；石灰爆裂达到一等或优等品的要求；泛霜达到优等品或一等品的要求；抗化学腐蚀能力为A级。

以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所做的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种将生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖的制备方法，其特征在于

所述飞灰烧结砖的原料的质量百分比组成为：

水洗后的生活垃圾焚烧飞灰 25～35％

粘土 45-70％

长石 5～20％

其中所述的生活垃圾焚烧飞灰水洗后的主要化学成分、重金属与酸根离子浓度见表1，

其中所述的粘土及长石中各化学成分的质量百分比组成见表2，

表2粘土与长石的化学成分(％)

所述飞灰烧结砖的制备方法，包括如下步骤：

(1)、生活垃圾焚烧飞灰水洗处理

生活垃圾焚烧飞灰水洗处理，即控制液固比为10∶1，转速120rpm，时间8h；

(2)、物料粉碎前预处理

将粘土、长石及步骤(1)所得的经水洗处理过的生活垃圾焚烧飞灰在粉磨前在15～25℃的干燥室中通风干燥36～48小时；

(3)、物料的粉碎

(4)、原料的陈化

将步骤(3)所得的经粉碎后的原料在搅拌机中加水搅拌，控制每100kg物料的加水量为5～8L，搅拌3～5分钟，之后在室温下静置12～24小时使其陈化，陈化后的物料再过筛，保证粒径在50～100目的范围；

(5)、原料的成型

(6)、坯体干燥

(7、)烧结成砖

将步骤(6)经干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，熔炉的最终烧成温度控制在1000～1100℃，整个烧成过程时间为2.5～3.5小时，即得一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖。