CN105903746A - 利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，将脱硫副产物、粉煤灰和稻壳灰三种废物用于垃圾焚烧飞灰的稳定化处理，包括下列步骤：将垃圾焚烧飞灰、飞灰干重0%~35%的脱硫副产物、飞灰干重0%~30%的粉煤灰和飞灰干重5%~20%的稻壳灰均匀混合，并加水；在60℃条件下搅拌1~2h，成型，然后在自然通风条件下养护10~15天，制得成品；稻壳灰中富含有SiO2；垃圾焚烧飞灰含有大量的CaO，其与水反应生成Ca(OH)2；稻壳灰中的SiO2与Ca(OH)2反应生成硅酸钙聚合物，填充在飞灰颗粒间的空隙，改善界面结构，从而提高硬化体的强度。应用本发明的方法，所涉及原料均为废弃物，避免了其他药剂的投加，稳定化效果好，绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于环境保护中固体废物处理处置领域，尤其涉及一种利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法。
背景技术
生活垃圾焚烧飞灰是指在垃圾焚烧过程中以飞灰形式附着在余热锅炉外壁，或进入烟气净化系统中而被除尘器捕集的副产物，它一般由硫酸盐、硅铝酸盐以及硅酸盐矿物组成，同时富含钾盐等可溶性盐类。垃圾焚烧过程中，垃圾中的铅（Pb）、锌（Zn）、镉（Cd）、铜（Cu）等重金属易在高温下挥发，烟气净化系统将这些重金属离子截留在飞灰中，导致飞灰中的重金属浸出毒性超标，因此，《国家危险废物名录》把固体废物焚烧飞灰列为危险固体废物，需要进行处理，达标后才能进入填埋场填埋。
目前飞灰处理的方式主要有：（1）分离方式，包括洗涤、淋溶和电化学处理方法；（2）固化/稳定化处理方法，包括固体化、化学稳定化和风化处理方法；（3）热处理方式，包括制玻璃、熔融和烧结工艺。这几种处理方式中，固化/稳定化处理方法的应用范围最广，因其可以将飞灰中的重金属固定，大大减少重金属污染物向周围环境的迁移，或减少重金属污染物的毒性。
为此，该领域的技术人员致力于研发一种绿色环保的稳定化处理垃圾焚烧飞灰的技术。
发明内容
本发明的任务是提供一种利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，采用的原料稻壳灰、粉煤灰、脱硫副产物均为废弃物，不仅解决了稳定化处理垃圾焚烧飞灰的技术问题，还实现了“以废治废”，具有经济性。
本发明的技术解决方案如下：
一种利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，将脱硫副产物、粉煤灰和稻壳灰三种废物用于垃圾焚烧飞灰的稳定化处理，包括下列步骤：
（1）将垃圾焚烧飞灰、飞灰干重0%~35%的脱硫副产物、飞灰干重0%~30%的粉煤灰和飞灰干重5%~20%的稻壳灰均匀混合，并加水；
（2）在60℃条件下搅拌1~2h，成型，然后在自然通风条件下养护10~15天，制得成品；
稻壳灰中富含有SiO2；垃圾焚烧飞灰含有大量的CaO，其与水反应生成Ca(OH)2；稻壳灰中的SiO2与Ca(OH)2反应生成硅酸钙聚合物，填充在飞灰颗粒间的空隙，改善界面结构，从而提高硬化体的强度。
所述步骤（1）中水分添加量为飞灰干重的20%~50%，水为去离子水或自来水。
所述步骤（2）中成型的时间为30~60min。
所述稻壳灰为水稻壳焚烧灰，稻壳灰含有质量百分比大于85%的不定形SiO2，粒度为2~5μm，比表面积为15~30m2/g。
所述稻壳灰中SiO2的含量大于85%，投加量为飞灰干重的8%~12%，脱硫副产物的投加量为飞灰干重的25%~35%，粉煤灰的投加量为飞灰干重的20%~30%。
本发明的利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法是一种绿色环保的垃圾焚烧飞灰处理方法，所涉及原料均为废弃物，避免了其他药剂的投加，具有较好的经济价值。
按本发明的利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，将垃圾焚烧飞灰、脱硫副产物、粉煤灰和稻壳灰均匀混合，加水，在60℃条件下搅拌1~2h，然后在常温下养护10~15天，制得成品。本发明方法的生产工艺简单，成本低，可操作性强，无二次污染，绿色环保，处理后的产物均满足国家GB5085.3-2007浸出毒性鉴别标准和GB16889-2008生活垃圾填埋场污染控制标准。此外，由于脱硫副产物中的亚硫酸钙能够促进焚烧飞灰中的CaClOH转化为碳酸钙，这一过程会固定空气中的CO2，达到捕集CO2的目的。
具体实施方式
下面通过具体实施例说明本发明的实施方式和效果。
本发明提供一种利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，将脱硫副产物、粉煤灰和稻壳灰三种废物用于垃圾焚烧飞灰的稳定化处理，采取下列步骤：
（1）将垃圾焚烧飞灰、飞灰干重0%~35%的脱硫副产物、飞灰干重0%~30%的粉煤灰和飞灰干重5%~20%的稻壳灰均匀混合，并加水。水分添加量为飞灰干重的20%~50%，即添加水重量与飞灰干重的比值为0.2~0.5左右，可根据季节、温度等条件调节水灰比。水为去离子水或自来水。
（2）在60℃条件下搅拌1~2h，成型，成型的时间为30~60min，然后在自然通风条件下养护10~15天，制得成品。
经过稳定化处理的飞灰浸出毒性满足填埋场入场要求。在0℃~80℃之间均具有良好的稳定化效果，不受温度的影响。
按本发明的方法在处理过程中可以利用水稻壳焚烧灰。稻壳灰含有质量百分比大于85%的不定形SiO2，粒度为2~5μm，比表面积为15~30m2/g。稻壳灰中SiO2的含量大于85%，投加量为飞灰干重的5%~20%。脱硫副产物的投加量为飞灰干重的0%~35%。粉煤灰的投加量为飞灰干重的0%~30%。
按本发明的方法在处理过程中利用稻壳灰，稻壳灰中SiO2的含量大于85%，投加量为飞灰干重的8%~12%，脱硫副产物的投加量为飞灰干重的25%~35%，粉煤灰的投加量为飞灰干重的20%~30%。
本发明原理为：稻壳灰中富含有SiO2；垃圾焚烧飞灰含有大量的CaO，其与水反应生成Ca(OH)2；稻壳灰中的SiO2与Ca(OH)2反应生成硅酸钙聚合物，填充在飞灰颗粒间的空隙，改善界面结构，从而提高硬化体的强度。另外，混凝土中掺稻壳灰后，超细孔隙增加，超细孔隙对重金属有较大的吸附作用，飞灰中的重金属通过吸附、吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式发生反应，最终以氢氧化物或络合物的形式停留在硅酸钙聚合物表面上，从而被固化。脱硫副产物中亚硫酸钙被氧化后形成二水合硫酸钙（生石膏），能够提高固化体的硬度性能。此外，粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，当以粉状存在时，能在常温下与水、Ca(OH)2或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料，从而提高混凝土的特性。
实施例1
实验所用到的飞灰取自老港垃圾焚烧发电厂，稻壳灰为自然条件下稻壳燃烧后的灰分，脱硫副产物和粉煤灰均取自燃煤发电厂。准确称取垃圾焚烧飞灰100g、脱硫副产物30g、粉煤灰25g和稻壳灰10g，混合均匀，并加去离子水50mL；在60℃条件下搅拌2h，将灰浆至于磨具中，然后在自然通风条件下养护15天，制得成品。对飞灰固化体进行抗压强度和浸出毒性实验，浸出毒性采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》（HJ/T300-2007）标准。实施例1的浸出毒性（浸出浓度）测定结果见表1。
表1：实施例1飞灰固化体浸出毒性实验结果
| 重金属离子 | Pb | Cr | Cd | Cu | Ni |
| 浓度（mg/L） | 0.12 | 0.79 | 0.13 | 1.03 | 0.15 |
从上表中可以看出，五种金属离子的浸出浓度均能达到国家GB5085.3-2007危险废物鉴别标准的浸出毒性鉴别标准和GB16889-2008生活垃圾填埋场污染控制标准。
实施例2
实验所用到的飞灰取自老港垃圾焚烧发电厂，稻壳灰为自然条件下稻壳燃烧后的灰分，脱硫副产物和粉煤灰均取自燃煤发电厂。准确称取垃圾焚烧飞灰100g、脱硫副产物20g、粉煤灰20g和稻壳灰15g，混合均匀，并加去离子水50mL；在60℃条件下搅拌2h，将灰浆至于磨具中，然后在自然通风条件下养护15天，制得成品。对飞灰固化体进行抗压强度和浸出毒性实验，浸出毒性采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》（HJ/T300-2007）标准。实施例2的浸出毒性（浸出浓度）测定结果见表2。
表2：实施例2飞灰固化体浸出毒性实验结果
| 重金属离子 | Pb | Cr | Cd | Cu | Ni |
| 浓度（mg/L） | 0.05 | 0.31 | 0.05 | 0.63 | 0.07 |
从上表中可以看出，五种金属离子的浸出浓度均低于实施例1中的浸出浓度，而且均能达到GB5085.3-2007危险废物鉴别标准的浸出毒性鉴别标准和GB16889-2008生活垃圾填埋场污染控制标准。
上述结果说明本发明是一种有效的飞灰稳定化方法，能够使焚烧飞灰中的重金属得以高效稳定，同时本发明采用了燃煤发电厂的脱硫副产物和粉煤灰，以及农业副产物稻壳灰，减少药剂的使用量，达到了以废治废的效果，同时降低飞灰的处理成本。
综上所述，应用本发明的利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，所涉及原料均为废弃物，避免了其他药剂的投加，稳定化效果好。本发明的生产工艺简单，成本低，可操作性强，无二次污染，绿色环保，具有较好的经济价值。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。
Claims (5)
1.一种利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，将脱硫副产物、粉煤灰和稻壳灰三种废物用于垃圾焚烧飞灰的稳定化处理，包括下列步骤：
（1）将垃圾焚烧飞灰、飞灰干重0%~35%的脱硫副产物、飞灰干重0%~30%的粉煤灰和飞灰干重5%~20%的稻壳灰均匀混合，并加水；
（2）在60℃条件下搅拌1~2h，成型，然后在自然通风条件下养护10~15天，制得成品；
稻壳灰中富含有SiO2；垃圾焚烧飞灰含有大量的CaO，其与水反应生成Ca(OH)2；稻壳灰中的SiO2与Ca(OH)2反应生成硅酸钙聚合物，填充在飞灰颗粒间的空隙，改善界面结构，从而提高硬化体的强度。
2.根据权利要求1所述的利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：所述步骤（1）中水分添加量为飞灰干重的20%~50%，水为去离子水或自来水。
3.根据权利要求1所述的利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：所述步骤（2）中成型的时间为30~60min。
4.根据权利要求1所述的利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：所述稻壳灰为水稻壳焚烧灰，稻壳灰含有质量百分比大于85%的不定形SiO2，粒度为2~5μm，比表面积为15~30m2/g。
5.根据权利要求1所述的利用稻壳灰稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：所述稻壳灰中SiO2的含量大于85%，投加量为飞灰干重的8%~12%，脱硫副产物的投加量为飞灰干重的25%~35%，粉煤灰的投加量为飞灰干重的20%~30%。
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