CN103482891A - 一种用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥及制备方法，各原料按重量百分比计，用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥由下述原料制成：生活垃圾焚烧飞灰0.5-3%、硅酸盐熟料66-80%、石膏3.5-5%、工业废渣12-29、催化剂0.1-0.3%；制备方法为：在现有常规水泥生产线的水泥粉磨系统的基础上增设一个密闭的生活垃圾焚烧飞灰配料库和催化剂计量泵；将生活垃圾焚烧飞灰、工业废渣和熟料、石膏、催化剂经计量送入球磨机中进行粉磨而制得用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥。本发明是生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的有效途径，是集生活垃圾焚烧飞灰无害化、资源化于一体的技术，可实现生活垃圾焚烧飞灰的高效利用。

Description

一种用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥及制备方法

技术领域

本发明属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域，特别涉及一种用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥及制备方法，具体涉及生活垃圾焚烧飞灰作为混合材直接磨制水泥，以实现生活垃圾焚烧飞灰彻底的无害化和资源化。

背景技术

生活垃圾焚烧技术因其减量化、资源化、无害化程度高已成为国内外生活垃圾处理的发展方向。但在焚烧过程中，烟气净化系统和热回收利用系统收集到的细小尘埃即飞灰，富集了较高浓度的重金属离子、二噁英等污染物，被认为是危险废弃物。传统的先“固化”后“填埋”的飞灰处理模式将占用大量的土地资源，且填埋后造成地下水污染，并没有从根本上解决飞灰的危害。目前国内外对飞灰资源化利用主要包括生产硅酸盐熟料、陶粒、烧结砖、免烧砖等产品，但是存在二次污染或工序复杂等问题，使得飞灰资源化利用的经济效益与环境效益较为低下。

发明专利CN101817650A《一种水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法》公开了一种飞灰作为水泥生料替代部分原料生产水泥的方法。该项技术生产的水泥完全满足P·O42.5级水泥的性能指标，实现了飞灰的资源化综合利用。但其中的飞灰需要经过水洗预处理，包括水洗、脱水及烘干等较为繁琐的工艺，且需增设洗涤液净化等设备，显著增大了飞灰的处理成本，约为1580元/吨。此外，发明专利CN101302082A《一种利用垃圾焚烧飞灰烧制低碱硫铝酸盐水泥及其制备方法》、发明专利CN101817671A《陶粒生产中利用垃圾焚烧飞灰的方法》与发明专利CN102775130A《一种用生活垃圾焚烧飞灰与磷矿尾矿制成的烧结砖及其制备方法》均是在高温情况下实现了对垃圾焚烧飞灰的资源化利用。但在高温环境下，二噁英的分解、降温逆生成与重金属在高温下易挥发的特性造成潜在的环境风险难以控制。

发明专利CN101956441A《一种用垃圾焚烧飞灰制造的轻质环保砖及其制造方法》公开了一种以飞灰、粉煤灰、沙、水泥为主要原材料并辅以多种化学药剂经加水拌合、挤压成型、蒸压养护等工艺环节制备轻质环保砖的方法。该项技术为建材行业消纳飞灰提供了一种新的途径，且有效的规避了高温环境下氯、硫、碱等物质以及重金属离子、二噁英对环境造成的污染。但是该产品的原材料种类多达12种，使得配料工序较为复杂再加之后续的蒸养工艺均增大了飞灰的处理成本。此外，该项技术中二噁英未得到有效降解对环境仍存在一定的风险。

发明内容

本发明的目的为了解决上述现有技术存在的问题，而提供一种用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥及制备方法，本发明的方法工艺简单，且将成本较低的生活垃圾焚烧飞灰作环保型资源化利用，以实现生活垃圾焚烧飞灰无害化资源化的高效利用。

一种用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥，各原料按重量百分比计，其特征在于由下述原料制成：

生活垃圾焚烧飞灰0.5-3%、硅酸盐熟料66-80%、石膏3.5-5%、工业废渣12-29、催化剂0.1-0.3%；

所述的生活垃圾焚烧飞灰是以生活垃圾在焚烧过程中，经烟气净化系统和热回收利用系统收集到的细小尘埃。

所述的催化剂为轻烧氧化镁。

所述的工业废渣为粉煤灰、矿粉、炉渣粉中的一种或几种物质的混合物。

用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

1）在现有常规水泥生产线的水泥粉磨系统的基础上增设一个密闭的生活垃圾焚烧飞灰配料库和催化剂计量泵；

2）将生活垃圾焚烧飞灰、工业废渣和熟料、石膏、催化剂经计量送入球磨机中进行粉磨而制得用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥。

本发明的有益效果是：

1）本发明充分利用了生活垃圾焚烧飞灰具有一定的胶凝活性与颗粒普遍较细的特性，将生活垃圾焚烧飞灰作为原料，与硅酸盐熟料、石膏、工业废渣及催化剂一起加入水泥粉磨系统中磨制水泥。本发明仅需在原水泥厂的基础上增设一个密闭的飞灰配料库和催化剂计量泵，具有工艺简单、成本低的优势。

2）与在高温环境下资源化利用垃圾焚烧飞灰相比，本发明有效的规避了高温环境下氯、硫、碱等物质对窑设备的损坏及高温环境下重金属离子的挥发、二噁英的分解及二次合成对环境造成的污染等问题。

3）生活垃圾焚烧飞灰作为原料，在水泥生产过程中，重金属离子得到了稀释且在后续水泥的使用过程中，重金属离子进一步得到固化，消除了生活垃圾焚烧飞灰中重金属离子对环境的影响。

4）生活垃圾焚烧飞灰作为原料在磨制水泥的过程中利用催化剂、硅酸盐熟料与水泥磨的协同作用，使得二噁英得到了有效的降解，突破了二噁英需单独降解或高温协同降解后需进行烟气处理的模式。且二噁英在降解的过程中不需要增加多余的能耗和设备，运行费用很低。

总之，本发明是生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的有效途径，是集生活垃圾焚烧飞灰无害化、资源化于一体的技术，可实现生活垃圾焚烧飞灰的高效利用。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例

原材料：待处理生活垃圾焚烧飞灰样品有A、B两种样品，A、B样品中重金属离子的溶出浓度见表1；硅酸盐熟料、粉煤灰、矿粉、石膏均为某水泥厂日常生产水泥所用原材料。

表1生活垃圾焚烧飞灰样品中重金属离子的溶出浓度（mg/L）

处理方法：将待处理的生活垃圾焚烧飞灰与硅酸盐熟料、粉煤灰、矿粉、石膏、催化剂经计量后送入球磨机进行粉磨，得到用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥。A-1中原材料的配比为：飞灰1%、熟料66%、石膏3.9%、矿粉25%、粉煤灰4%、轻烧氧化镁0.1%。B-1中原材料的配比为：飞灰0.5%、熟料67%、石膏3.5%、矿粉25%、粉煤灰4%、轻烧氧化镁0.1%。A-2中原材料的配比为：飞灰3%、熟料80%、石膏4.7%、矿粉12%、轻烧氧化镁0.3%。B-2中原材料的配比为：飞灰3%、熟料80%、石膏4%、矿粉12.8%、轻烧氧化镁0.2%。

测试结果：表2为按照本发明的技术方案所制备水泥性能的检测结果；表3为按照本发明的技术方案所制备水泥中重金属离子的溶出特性，其中重金属离子的浸出方法参照《固体废弃物浸出毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》（HJ/T300-2007）。

表2用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥的物理化学性能

表3用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥重金属离子的溶出特性（mg/L）

结论：以生活垃圾焚烧飞灰为原料制备的水泥，A-1、B-1组中水泥的各项物理性能指标均达到了P·O42.5级水泥的性能指标，重金属离子溶出浓度也远远满足相应的污染控制标准；A-2、B-2组中水泥的各项物理性能指标均达到了P·O52.5级水泥的性能指标，重金属离子溶出浓度也远达到了相应的污染控制标准。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥，各原料按重量百分比计，其特征在于由下述原料制成：

生活垃圾焚烧飞灰0.5-3%、硅酸盐熟料66-80%、石膏3.5-5%、工业废渣12-29、催化剂0.1-0.3%；

所述的生活垃圾焚烧飞灰是以生活垃圾在焚烧过程中，经烟气净化系统和热回收利用系统收集到的细小尘埃。

2.根据权利要求1所述的用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥，其特征在于：所述的催化剂为轻烧氧化镁。

3.根据权利要求1所述的用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥，其特征在于：所述的工业废渣为粉煤灰、矿粉、炉渣粉中的一种或几种物质的混合物。

4.根据权利要求1所述的用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

1）在现有常规水泥生产线的水泥粉磨系统的基础上增设一个密闭的生活垃圾焚烧飞灰配料库和催化剂计量泵；

2）将生活垃圾焚烧飞灰、工业废渣和熟料、石膏、催化剂经计量送入球磨机中进行粉磨而制得用生活垃圾焚烧飞灰直接磨制的水泥。