CN103992053A - 一种垃圾焚烧炉渣的资源化利用方法 - Google Patents

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徐斌
李军代
谭斌
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SHANGHAI PUDONG ROAD BRIDGE CONSTRUCTION CO Ltd
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SHANGHAI PUDONG ROAD BRIDGE CONSTRUCTION CO Ltd
SHANGHAI HUANBAO SLAG INDUSTRY DISPOSAL Co Ltd
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明涉及垃圾焚烧炉渣资源化利用方法，尤其是将炉渣处理为道路基层用集料和选矿原料的工艺方法。包含以下步骤：(1)将垃圾焚烧炉渣经9.5毫米筛孔筛分，其中9.5毫米以上部分破碎；(2)小于9.5毫米部分经4.75毫米筛孔筛分，4.75-9.5毫米部分作为水泥稳定碎石混合料的再生粗集料使用；(3)小于4.75毫米部分经2.36毫米筛孔筛分，2.36-4.75毫米部分作为水泥稳定碎石混合料的再生细集料使用；2.36毫米的筛下部分作为选矿原料使用。本发明在已有垃圾焚烧炉渣预处理技术的基础上，通过简单的筛分、破碎两种物理处理措施，将炉渣的资源化利用价值发挥到最大，提高了炉渣的利用水平，并避免了炉渣对城市环境造成污染，可做到炉渣较高比例的资源化再生利用率。

Description

一种垃圾焚烧炉渣的资源化利用方法
技术领域
本发明涉及一种垃圾焚烧炉渣的资源化利用方法，尤其是将炉渣处理为道路基层用集料和选矿原料的工艺方法。 
背景技术
垃圾焚烧炉渣的物理力学特性与天然石料类似，可作为道路建筑材料的替代集料使用。炉渣集料粒径变化范围大，不同粒径炉渣的物理组成也变化巨大。依据现有技术，是将其直接或采用一定预处理措施处理后与天然石料混合使用。但尚存在以下问题： 
(1)集料在道路工程材料中的结构力学作用不同，粗集料起到嵌挤作用，在荷载作用下提供主要的抵抗能力，细集料主要起到填充粗集料间空隙的作用，而大于9.5毫米的炉渣集料强度低，在保证道路建筑材料强度的前提下炉渣用量较小，因此大于9.5毫米的粗粒径炉渣集料不宜使用；
(2)炉渣中的重金属元素、可溶盐含量远超过天然石料，且主要集中在细粒径部分，即<2.36毫米部分，一方面这些物质在道路建筑材料使用过程中存在浸出的可能性，对环境存在潜在的影响，另一方面这些物质从物理化学方面影响到道路建筑材料的强度形成，其耐久性存在一定问题，这对道路结构的使用性能和寿命带来影响，因此<2.36毫米的细粒径炉渣部分不宜用于道路建筑材料；
垃圾是社会生活中金属物质的终点，如不将其回收利用，则不可再生的金属、尤其是稀有重金属量将逐渐减少。将细粒径炉渣视为选矿原料，采用目前成熟的工艺手段可将其中的金属分选出来，如铁、铝、铜、锌、镉、铅及金、银，这对于降低炉渣的环境影响性、保证金属元素在自然环境中的正常循环流通具有重大意义。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于依据垃圾焚烧炉渣不同粒径部分的物理力学特性，采用筛分、破碎工艺降低炉渣集料的变异性、保证其质量水平，提供一种将其用于水泥稳定碎石混合料的工艺方法，并根据细粒径炉渣部分金属元素富集的特性，提供一种将其作为选矿原料的工艺方法。 
本发明的具体技术方案如下： 
一种垃圾焚烧炉渣的资源化利用方法，包含以下步骤：(1)将垃圾焚烧炉渣经9.5毫米筛孔筛分，其中9.5毫米以上部分破碎；(2)小于9.5毫米部分经4.75毫米筛孔筛分，4.75-9.5毫米部分作为水泥稳定碎石混合料的再生粗集料使用；(3) 小于4.75毫米部分经2.36毫米筛孔筛分，2.36-4.75毫米部分作为水泥稳定碎石混合料的再生细集料使用，2.36毫米的筛下部分作为选矿原料使用。
所述垃圾焚烧炉渣在之前还经过磁选除铁、风选、涡电流分选的预处理措施。 
所述对大于9.5毫米炉渣的破碎，采用破碎机对炉渣破碎，破碎后对于小于9.5毫米部分，按照以上步骤(2)、(3)进行操作。 
所述水泥稳定碎石混合料中，以重量百分比计算，石料：4.75~9.5毫米炉渣集料：2.36~4.75毫米炉渣集料：砂：水泥 =45~70%：10~20%：6~16：20%：3~5%。 
所述小于2.36毫米炉渣作为选矿原料是采用选矿工艺将炉渣中的金属提炼出来。 
所述选矿工艺是选矿工业中常采用的重选法、浮选法、磁选法或电选法。 
本发明的技术效果： 
(1)本发明在已有垃圾焚烧炉渣预处理技术的基础上，可做到炉渣较高比例的资源化再生利用率。
(2)本发明提出以炉渣集料替代天然石料制备水泥稳定碎石混合料，一方面混合料的性能可满足道路行业标准，从而提供一种道路建筑材料、减少天然石料用量，另一方面水泥在混合料中同时发挥了粘结剂和固化毒性物质的作用，保证了道路建筑材料的环境安全性。 
(3)本发明提出的将炉渣作为选矿原料的用途，在现有选矿技术条件下炉渣中的金属提取率可达到较高的水平。 
附图说明
图1本发明的生活垃圾焚烧炉渣综合利用的工艺流程图。 
图2是实施例1的干缩应变与放置时间的关系图。 
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步详细说明。 
垃圾焚烧炉渣集料在筛分前经过磁选除铁、风选、涡电流分选措施的预处理。 
垃圾焚烧炉渣按照图1工艺流程筛分为4.75-9.5毫米部分、2.36-4.75毫米部分。水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，碎石采用最大粒径为31.5mm的石灰岩集料。按照现行道路行业标准《公路沥青路面设计规范》（JTG D50）中水泥稳定碎石混合料级配确定混合料各种材料的配比，见表1。按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）中的试验方法成型、养生各混合料，并测试性能。 
表1  混合料配比 
实施例1
本实施例采用4.5%的水泥剂量研究水泥稳定炉渣碎石混合料的路用性能。
各混合料强度见表2，除混合料3外，可满足规范要求。 
表2 各混合料强度指标对比 
    混合料1及混合料#的干缩变形见图2。混合料1的干缩变形在3～10天仅略大于混合料#，10天之后基本一致。混合料的干缩变形可满足道路性能要求。
    养生28天的混合料冻融试验结果见表3。混合料的残留强度满足规范要求。 
表3 冻融试验结果 
实施例2：
    按照实施例1的方法，本实施例研究不同水泥剂量对水泥稳定垃圾焚烧炉渣混合料的强度性能的影响。混合料无侧限抗压强度见表4。水泥剂量3-5%时，无侧限抗压强度在规范取值范围内（3.5-4.5MPa）。
表4 不同水泥剂量的混合料性能对比 
实施例3：
本实施例按照标准《水质 物质对淡水鱼(斑马鱼)急性毒性测定方法》（GB/T 13267-91）的试验方法检测水泥稳定炉渣混合料浸出液对斑马鱼的致死率，以研究混合料的环境影响性。室内试验未发现混合料的浸出溶液对斑马鱼存在致死性，表明水泥稳定炉渣碎石混合料的环境影响性在可接受的范围内。
由实施例1～3可知，水泥稳定垃圾焚烧炉渣混合料具有强度高、干缩小、抗冻性好等优点，各项路用性能指标满足规范要求；水泥稳定垃圾焚烧炉渣混合料对环境的影响在可接受的范围内。 
本发明在已有垃圾焚烧炉渣预处理技术的基础上，通过简单的筛分、破碎两种物理处理措施，将炉渣的资源化利用价值发挥到最大，提高了炉渣的利用水平，并避免了炉渣对城市环境造成污染，可做到炉渣较高比例的资源化再生利用率。 

Claims (6)

1. 一种垃圾焚烧炉渣资源化利用方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)将垃圾焚烧炉渣经9.5毫米筛孔筛分，其中9.5毫米以上部分破碎；(2)小于9.5毫米部分经4.75毫米筛孔筛分，4.75-9.5毫米部分作为水泥稳定碎石混合料的再生粗集料使用；(3) 小于4.75毫米部分经2.36毫米筛孔筛分，2.36-4.75毫米部分作为水泥稳定碎石混合料的再生细集料使用；2.36毫米的筛下部分作为选矿原料使用。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述垃圾焚烧炉渣在步骤（1）的筛孔筛分之前经过磁选除铁、风选、涡电流分选的预处理。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述对大于9.5毫米炉渣的破碎，采用破碎机对炉渣破碎，破碎后小于9.5毫米部分，按照步骤(2)、(3)进行操作。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述水泥稳定碎石混合料中，以重量百分比计算，石料：4.75 ~9.5毫米炉渣集料：2.36~4.75毫米炉渣集料：砂：水泥 =45~70%：10~20%：6~16：20%：3~5%。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述小于2.36毫米炉渣作为选矿原料，是采用选矿工艺将炉渣中的金属提炼出来。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述选矿工艺是重选法、浮选法、磁选法或电选法。
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