CN105948635A

CN105948635A - 一种以po皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法

Info

Publication number: CN105948635A
Application number: CN201610277588.4A
Authority: CN
Inventors: 黄紫洋; 钟云峰; 钟云平; 邱妹妹; 蔡其旺; 李月霞
Original assignee: Fujian Yangyu Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Fujian Yangyu Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2016-09-21

Abstract

本发明公开了一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，其特征包括以下步骤：⑴用100 g的混凝土制成70 mm×50 mm×20 mm的砌块，⑵ 垃圾发电厂炉渣进行破碎筛选径2~3 mm的炉渣粒作为混凝土的骨料，⑶ 添加水溶解添加剂辅料，包括活化剂Na₂SiO₃，早强剂Na₂SO₄和三乙醇胺、分散剂松香酸钠，接着加入PO皂化废渣，再依次加入垃圾发电厂炉渣、PO42.5水泥、燃煤发电厂粉煤灰，充分搅拌，制作成浆料，⑷ 掏出步骤⑶所得浆料，压制成砌块。⑸ 将步骤⑷所得的砌块静置养护24 h，⑹ 将步骤⑸得到的砌块置于蒸压反应釜进行蒸煮，控制温度为230~250℃并蒸压5~9 h，自然冷却后出料，⑺进行抗压强度的测试和抗折强度的测试，本发明所制得的蒸压粉煤灰砖利用上述的三种固体废物资源，变废为宝。

Description

一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法

技术领域

本发明涉及固体废物资源综合回收利用技术领域，具体涉及一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法。

背景技术

PO皂化废渣是采用氯醇法生产环氧丙烷(propylene oxide, PO)的皂化工序过程中排放的一种废弃物，每生产1 t的环氧丙烷，约有40 t的含氯皂化废水和2 t的废渣产生，产量较大，且目前尚没有明确的处理方式。PO皂化废渣呈灰白色石膏状，颗粒十分细微、均匀，密度较轻，具有碱度高、盐含量高和COD高的特点。PO皂化废渣的主要成分是Ca(OH)₂和CaCl₂，相当于Ca(OH)₂含量较低的电石渣，在技术生产中有一定的借鉴作用，可以作为生产建材的原料。目前在国内，电石渣的一般利用途径有制成建筑材料，如有用废渣与粉煤灰配料生产水泥的研究，用废渣与煤渣或粉煤灰制得免烧建筑用砖。除了制成建筑材料外，电石渣也可作为路基原料，废渣－粉煤灰作为路基材料完全合格，有施工工期短、效率高的特点，且可以降低道路成本，减少废弃物对环境的危害。还可用于处理酸性的废气与废水，以及应用于生产系列普通化工产品。电石渣与硅酸钠反应生成硅酸钙，硅酸钙水合固化后会具有很强的耐水性能。电石渣或PO皂化废渣掺入到水泥混凝土中，可使其Ca(OH)₂浓度增加，有效缩短水泥的凝结时间，提高水泥早中期的抗折强度和抗压强度。

垃圾发电厂炉渣是垃圾焚烧发电后产生的固体废物，是城市生活垃圾处置后的主要产物。近年来，随着城镇化进程的加快，我国城市生活垃圾日益增多。目前垃圾的年产量已达2亿多吨，且每年正以8%-10%的速度增长。据统计，2004年我国城市垃圾年产量为1.55亿吨，到2010年已达2.64亿吨，预计到2030年时将达4.09亿吨，而到2050年将达5.28亿吨。数量如此庞大的生活垃圾，若不加以合理化处理，不仅会占用大量的土地面积，还会给环境造成一定的压力。目前在国内乃至国际上，对垃圾的处置以填埋、堆肥和焚烧3种方式为主。依据减量化、无害化、资源化原则进行垃圾处理时，其中焚烧发电法减量化效果最为明显，焚烧后可使垃圾减容80%~90%，并可利用垃圾焚烧产生的热能用于发电。焚烧产生的固体废物中约80%为炉渣，20%为灰渣。对焚烧炉渣的处置一般采用填埋方法，仍需占用大面积的土地。此外，建材行业对固体废弃物的吸纳量与日俱增，垃圾发电厂炉渣用于建材行业是一个逐渐兴起的趋势。炉渣作为硅酸盐水泥的替代材料，可提高混凝土材料的强度、性能和耐久性。目前已经有炉渣应用于矿渣硅酸盐水泥、塑性混凝土制品、路面砖和粉煤灰砖等产品的生产，这是炉渣综合利用较好的方向。2007 年新立基（北京）建材有限公司开始用炉渣制备路面砖、保温粉煤灰砖等，已取得了成功的经验。此外，苏州市乾宇新型建材有限公司、太仓市华盛新型墙体材料有限公司及昆山市浩宇建材有限公司三家企业分别利用生活垃圾焚烧炉渣生产免烧砖，已取得了论证，并且投产运行。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤发电厂排出的主要固体废物。电力工业是我国国民经济发展的基础产业，目前我国的火力发电占总电力的75%以上，且火力发电以燃煤为主，据统计，每年粉煤灰的排放量超过1亿吨。由于粉煤灰的利用率不高，排放的绝对量不断增长，不仅新增占地面积，还很容易产生扬尘和造成大面积严重的空气污染，对周围环境及生态安全带来一定的影响，这就使得粉煤灰的处置成为制约火力发电工业可持续发展的重要因素之一。当前，人们越来越认识到粉煤灰的资源化利用在缓解资源紧缺状况，提高企业经济效益，减少污染和改善环境的作用。国外对粉煤灰的资源化利用最早可追溯到20世纪20年代，目前许多国家设立了专门的粉煤灰研究机构，一些发达国家逐渐形成了粉煤灰商品化、资源化的相关体系。近年来，我国也加大了对粉煤灰综合利用的引导，鼓励和给与相应企业优惠政策，特别是随着《粉煤灰综合利用政策》的颁布，粉煤灰已在建材、建工、交通、农业、材料、化工等其它领域得到广泛应用和扩展，但与发达国家相比仍有差距，需加强创新意识和科研投入力度。相对而言，粉煤灰的成分比较单一，可利用为建材等，也可以当作一般废物处理。采用水泥固化直接填埋的方式处理粉煤灰，会间接污染地下水。然而适当掺量于普通的建筑用材料中，不仅能缓解环境压力，还能实现资源化有效利用，具有良好的环境效益和经济效益。

当前，蒸压粉煤灰砖作为国家极力倡导、大力扶持的新型建材，具有轻型、透水和透气等特点和良好的机械性能，不仅用于建筑材料和内外墙，还可制成生态透水砖，广泛用于防洪防潮海堤、傍山公路等护坡墙材和码头堆场、公园、园林等地面工程。本项目利用PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合蒸压制备蒸压粉煤灰砖，可消化PO皂化废渣、燃煤发电厂粉煤灰等目前几乎无法处理并且存在污染的固体废物，消除固体废弃物对环境产生的压力，节约土地资源，保护环境，变废为宝，实现固体废弃物的资源化利用，具有极高的环境效益、社会效益和经济效益，是一种功在当前、利在千秋的事业。

发明内容

本发明提供一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，能够有效解决PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰固体废物资源综合利用的问题。众所周知，解决PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰固体废物的归宿问题，将这些固体废物进行资源化再利用具有极高的社会效益和环境效益。该发明专利方法的工艺过程相对简单，首先对垃圾发电厂炉渣进行破碎筛选，选择粒径2~3 mm作为混凝土的骨料。其次，用一定量的水溶解添加剂辅料，包括活化剂Na₂SiO₃、早强剂Na₂SO₄和三乙醇胺、分散剂松香酸钠，接着加入PO皂化废渣，搅拌均匀，再依次加入垃圾发电厂炉渣、PO42.5水泥、燃煤发电厂粉煤灰，充分混合搅拌均匀，制作成浆料。掏出所得浆料，采用简易加压的方式，反复压制制作成粉煤灰砌块。接着，对粉煤灰砖砌块进行24 h静置养护后，置于底层放有一定水量的蒸压反应釜，控制一定温度蒸压一定的时间后，自然冷却至室温后出料，即得蒸压粉煤灰砖。这可实现环境效益、经济效益和社会效益的“三赢”。

本发明的技术方案所采取的具体步骤如下：

步骤⑴：采用总计为100 g的混凝土制作成长×宽×高为70 mm×50 mm×20 mm的砌块。

步骤⑵：垃圾发电厂炉渣经破碎筛选，选择炉渣粒径2~3 mm 35.0~55.0 g作为混凝土的骨料。

步骤⑶：先用一定量的水溶解添加剂辅料，包括1.5%活化剂Na₂SiO₃，0.15%早强剂Na₂SO₄和0.15%三乙醇胺、0.5%分散剂松香酸钠，接着加入PO皂化废渣20.0~40.0 g，搅拌均匀，再依次加入垃圾发电厂炉渣35.0~55.0 g、PO42.5水泥3.5~10.5 g、燃煤发电厂粉煤灰2.0~10.0 g，充分混合搅拌均匀，形成浆料。

步骤⑷：掏出步骤⑶所得浆料，采用简易加压的方式，反复压制制作成粉煤灰砌块。

步骤⑸：粉煤灰砌块的静置养护，采用通用的放置静养24 h的方法。

步骤⑹：将步骤⑸得到的粉煤灰砌块，置于底层放有20 ml自来水的蒸压反应釜内。控制230~250℃并蒸压5~9 h后，自然冷却至室温后出料。

步骤⑺：对步骤⑹所得的蒸压粉煤灰砖的抗压强度、抗折强度测试。利用SKL-2型台式液压机对蒸压粉煤灰砖进行抗压强度的测试，总体的抗压强度在10~16 MPa，利用Lloyd万能材料试验机进行抗折强度的测试，抗折强度在3.2~4.2 MPa。采用本专利方法所制得的蒸压粉煤灰砖，根据JC/T239-2014标准，强度等级可达MU10，部分可达MU15的标准。

本发明内容步骤⑴所述为本研究的实验基础，采用总计100 g混凝土进行实验研究，并制作成70 mm×50 mm×20 mm的砌块。

本发明内容步骤⑵选择的垃圾发电厂炉渣的粒径为2~3 mm，作为混凝土的骨料。

本发明内容步骤⑶中加入添加剂辅料包括：1.5%活化剂Na₂SiO₃、0.15%早强剂Na₂SO₄和0.15%三乙醇胺、0.5%分散剂松香酸钠，接着加入PO皂化废渣20.0~40.0 g，再依次加入垃圾发电厂炉渣35.0~55.0 g、PO42.5水泥3.5~10.5 g、燃煤发电厂粉煤灰2.0~10.0g，每次加料都需要充分混合搅拌均匀。

本发明内容步骤⑷中采用反复压制，即多次反复压制成型，使混凝土中各种成份混合均匀。

本发明内容步骤⑸中粉煤灰砌块的静置养护，采用通用静养24 h的方法，期间不得加水养护。

本发明内容步骤⑹中蒸压反应釜底层必须保持一定的水量，才能形成水蒸气，对砌块进行蒸压；蒸压温度控制在230~250℃左右，蒸压时间为5~9 h，而后自然冷却至室温后出料。

本发明内容步骤⑺中对蒸压粉煤灰砖的抗压强度和抗折强度等指标的测试中，按中华人民共和国建材行业标准JC/T239-2014的要求进行静放或养护，而后进行相应的测试。

从上述技术方案可以看出，由于本发明采用PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰为原料，添加一定的辅料添加剂，以水泥为混凝剂，通过添加剂分散、原料调浆、压制成型、静置养护、蒸压养护5个环节，制得了以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰为原料的蒸压粉煤灰砖。其工艺过程简单明了，易于操作。本发明所具有的优点是：⑴ 工艺设备简单，易于大量生产；⑵ 原料来源丰富，价格低廉。⑶ 本发明利用PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰为原料，充分合理地利用了上述的三种固体废物资源，变废为宝，实现环境效益、经济效益和社会效益的“三赢”。

具体实施方式

本发明提供一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，能够有效解决PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰固体废物资源综合利用的问题。以下是本发明的几个具体实施例，进一步说明本发明，但本发明不仅限于此。

实施例一

准确量取16.03 ml水，加入0.15 g Na₂SO₄、0.50 g松香酸钠、0.15 g三乙醇胺、1.50gNa₂SiO₃，搅拌使其充分混合，可得接近均一的真溶液。接着加入PO皂化废渣20.00 g，搅拌混匀，再依次加入垃圾发电厂炉渣50.75 g，PO42.5水泥8.95 g，燃煤发电厂粉煤灰2.00 g，混合搅拌均匀，制成浆料。掏出浆料，采用双面简易加压的方式，反复压制成70 mm×50 mm×20 mm的砌块。砌块静养24 h后，置于底层加有一定水量的蒸压反应釜内，不得与水直接接触，待反应釜升温至230℃后开始计时，恒温8 h，而后自然冷却至室温后出料，即得蒸压粉煤灰砖。

实施例二

准确量取17.03 ml水，加入0.15 g Na₂SO₄、0.50 g松香酸钠、0.15 g三乙醇胺、1.50gNa₂SiO₃，搅拌使其充分混合，可得接近均一的真溶液。接着加入PO皂化废渣30.00 g，搅拌混匀，再依次加入垃圾发电厂炉渣41.50 g，PO42.5水泥6.20 g，燃煤发电厂粉煤灰3.00 g，混合搅拌均匀，制成浆料。掏出浆料，采用双面简易加压的方式，反复压制成70 mm×50 mm×20 mm的砌块。砌块静养24 h后，置于底层加有一定水量的蒸压反应釜内，不得与水直接接触，待反应釜升温至240℃后开始计时，恒温9 h，而后自然冷却至室温后出料，即得蒸压粉煤灰砖。

实施例三

准确量取17.03 ml水，加入0.150 g Na₂SO₄、0.50 g松香酸钠、0.15 g三乙醇胺、1.50gNa₂SiO₃，搅拌使其充分混合，可得接近均一的真溶液。接着加入PO皂化废渣20.00 g，搅拌混匀，再依次加入垃圾发电厂炉渣48.20 g，PO42.5水泥8.50 g，燃煤发电厂粉煤灰4.00 g，混合搅拌均匀，制成浆料。掏出浆料，采用双面简易加压的方式，反复压制成70 mm×50 mm×20 mm的砌块。砌块静养24 h后，置于底层加有一定水量的蒸压反应釜内，不得与水直接接触，待反应釜升温至250℃后开始计时，恒温8 h，而后自然冷却至室温后出料，即得蒸压粉煤灰砖。

Claims

1.一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，其特征在于：

⑴本专利报道的实验研究基础是采用总计为100 g的混凝土制作成长×宽×高为70mm×50 mm×20 mm的砌块进行的，根据检测结果，砌块的体积密度范围为1362~1428 kg/m³；

⑵垃圾发电厂炉渣的破碎筛选；

选择炉渣粒径2~3 mm作为混凝土的骨料；

⑶混凝土浆料的调制；

先用一定量的水溶解添加剂辅料，包括活化剂Na₂SiO₃，早强剂Na₂SO₄和三乙醇胺、分散剂松香酸钠，接着加入PO皂化废渣，搅拌均匀，再依次加入垃圾发电厂炉渣、PO42.5水泥、燃煤发电厂粉煤灰，充分混合搅拌均匀，制成浆料；

⑷粉煤灰砌块制作成型；

掏出步骤⑶所得浆料，采用简易加压的方式，反复压制制作成粉煤灰砌块；

⑸粉煤灰砌块的静置养护；

统一采用放置静养24 h；

⑹粉煤灰砌块的蒸压养护；

将步骤⑸得到的砌块，置于底层放有一定水量的蒸压反应釜内；

控制一定温度蒸压一定的时间后，自然冷却至室温后出料，即得蒸压粉煤灰砖；

⑺蒸压粉煤灰砖的抗压强度、抗折强度测试；

利用SKL-2型台式液压机进行蒸压粉煤灰砖抗压强度的测试，利用Lloyd万能材料试验机进行抗折强度的测试。

2.根据权利要求1所述的一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，其特征在于步骤⑴中采用的混凝土总质量包括PO皂化废渣和垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰为骨料、添加水泥作为混凝剂、以及各种添加剂和水的质量。

3.根据权利要求1所述的一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，其特征在于步骤⑵加入的垃圾发电厂炉渣作为蒸压粉煤灰砖的骨料，粒径太小，其抗压强度将受到影响，粒径太大，其抗折强度将受影响，因此选择粒径为2~3 mm为宜。

4.根据权利要求1所述的一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，其特征在于步骤⑶中加入添加剂辅料包括：活化剂Na₂SiO₃1.5%、早强剂Na₂SO₄ 0.15%、分散剂松香酸钠0.5%、早强剂三乙醇胺0.15%，PO皂化废渣20~40%，垃圾发电厂炉渣35~55%，水泥3.5~10.5%，燃煤发电厂粉煤灰2~10%。

5.根据权利要求1所述的一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，其特征在于步骤⑷中进行简易加压制作成砌块时，必须将浆料进行多次充分混合均匀方可制作。

6.根据权利要求1所述的一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，其特征在于步骤⑸中采用静置方式进行养护，按通常方式放置养护24 h。

7.根据权利要求1所述的一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，其特征在于步骤⑹中在于反应釜底层必须保持一定的水量，蒸压反应釜的温度控制在230~250℃，蒸压时间相应控制在5~9 h范围内。

8.根据权利要求1所述的一种以PO皂化废渣、垃圾发电厂炉渣与燃煤发电厂粉煤灰水合制备蒸压粉煤灰砖的方法，其特征在于步骤⑺中，进行抗压强度、抗折强度测试时，必须按规定在自然条件下放置所需的天数，如自然放置2 d、7 d、14 d、28 d等后进行相应的理化参数测试，测试标准参考JC/T239-2014。