CN107286429A - 一种垃圾焚烧飞灰资源化的方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰资源化的方法，按照以下步骤进行：(1)垃圾焚烧飞灰的碳酸钙包覆；(2)表面改性；(3)与低密度聚乙烯、润滑剂和复合发泡剂混合均匀后，挤出造粒，得到发泡塑料粒子；(4)发泡塑料粒子置于粉碎机中，粉碎得到环保填充料。本发明的环保填充料密度小、轻质，可溶性重金属浸出量低，可以在塑料行业或SMC行业中做填充料。本发明垃圾焚烧飞灰制备填充母料工艺过程无有毒、有害的废水、废气产生，工艺流程短，易于工业化生产。

Description

一种垃圾焚烧飞灰资源化的方法及其产品
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰资源化的方法。
背景技术
垃圾集中焚烧是处理混合垃圾的一种典型方式，它具有包容性强和易实现垃圾减量化、无害化、资源化的优点。但由于垃圾焚烧过程中，高温下不分解的重金属和焚烧产生的少量二噁英等有毒有害成分会富集到垃圾焚烧飞灰中，我国已将垃圾焚烧飞灰列为《国家危险废物名录》中的HW18类危险废物，处理不当会直接对人体及生态环境造成危害。因此亟需开发垃圾焚烧飞灰资源化处理技术。
目前，国内垃圾焚烧飞灰的处理方式有地下填埋、固定化或稳定化和资源化利用等等。由于垃圾焚烧飞灰中成分复杂、有害物质较多，采用直接地下填埋方式处理，垃圾焚烧飞灰中的重金属等有毒有害可能会随雨水渗漏，对土壤和地下水造成污染；垃圾焚烧飞灰的稳定化或固定化处理方式主要是通过添加重金属稳定剂(络合剂或螯合剂)后通过水泥或玻璃进行固化，但由于固化成本高、固化产物可利用性差的不足，垃圾焚烧飞灰的稳定化或固定化处理方式实际推广应用较少；垃圾焚烧飞灰的主体组成是含Si、Al、Ca、Fe的化合物等，对其主要成分进行资源化利用的同时并实现重金属稳定化处理是近年来研究的新思路，目前垃圾焚烧飞灰资源化利用主要是作原料烧制成建材，包括制备烧结砖、轻质填料和水泥等等，但利用垃圾焚烧飞灰烧制建材大多需要1000℃以上高温热处理，存在耗能大、不利于节能减排，而且生产设备要求高和经济效益低。
发泡塑料具有抗震、吸音、节能、轻量化的优点，目前广泛应用于节能墙体保温材料、汽车、农业等领域有广阔的应用空间。PE泡沫塑料产量与PU、EPS相当，但应用比PU、EPS更为广泛，研究表明，在发泡材料中添加无机粉体(如碳酸钙、蒙脱石、氢氧化镁等)，可提高PE发泡制品的硬度、强度和降低材料的磨损率，若用垃圾焚烧飞灰代替无机粉体填充PE泡沫塑料中，可以进一步降低成本。但由于垃圾焚烧飞灰含有杂质，白度偏低且与聚合物PE的表面结合力不够，因此需要对垃圾焚烧飞灰表面处理。
对比以上处理方法和研究现状，从环境和经济的角度出发，为了减少发泡材料的成本并实现垃圾焚烧飞灰的资源化，本发明采用垃圾焚烧飞灰作原料制备发泡塑料填充料。
发明内容
本发明的目的是为解决上述现有技术和研究现状中存在的不足，提供一种垃圾焚烧飞灰资源化的方法，垃圾焚烧飞灰经包覆碳酸钙、表面改性、低密度聚乙烯(LDPE)共混、挤出发泡和粉碎处理后，制得可加工性较好的环保填充料。
本发明通过以下技术方案实现：
一种垃圾焚烧飞灰资源化的方法，所述的资源化方法按照以下步骤进行：
(1)以重量份计，将0.5～1份垃圾焚烧飞灰和3～4份石灰乳置于搅拌球磨机中搅拌均匀后，通入CO2气体，搅拌包覆反应0.5～3h后，过滤、干燥得到物料A；
(2)将步骤(1)所得的物料A与0.01～0.05份硅烷偶联剂置于高速搅拌混合机中混合、改性，得到改性粉体B；
(3)将步骤(2)中所得的改性粉体B与2～9份低密度聚乙烯、0.01～0.1份润滑剂和0.1～0.4份复合发泡剂置于高速搅拌混合机中混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到发泡塑料粒子；
其中，所述的复合发泡剂为偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠和柠檬酸中的至少两种；
(4)将步骤(3)中所得的发泡塑料粒子置于粉碎机中，粉碎得到环保填充料。
本发明垃圾焚烧飞灰资源化的方法工艺过程无有毒、有害的废水、废气产生，工艺流程短，易于工业化推广。
步骤(1)中，CO2气体的流速为500～1000ml/min，采用二氧化碳与石灰乳发生气固化学反应实现碳酸钙在飞灰粒子表面的高效包覆；
步骤(1)中，搅拌球磨机的搅拌速度为800～1000转/分钟。
所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570等，利用硅烷偶联能实现有机质与无机物料的复合。
步骤(2)的改性时间为0.5～1.5h。
所述的润滑剂为液体石蜡、固体石蜡或PE蜡。
本发明中，物料在所述的高速搅拌混合机中混合的参数如下：搅拌速度为800～1000转/分钟，搅拌温度为80～120℃，搅拌时间为0.5～1.5小时，物料的体积不超过高速搅拌混合机容器的1/2。采用高速搅拌混合机进行高速研磨混合是基于高能机械力化学改性为机理实现不同物料间的结合包覆。
本发明采用双螺杆挤出机挤出造粒，较单螺杆挤出机优异，表现为：1、不会造成物料在螺杆中堵塞；2、挤出粒子的颜色、色泽等物理参数更佳。
步骤(4)中，环保填充料的粒径大小为300～500目。
本发明还提供了一种由上述垃圾焚烧飞灰资源化的方法得到的产品，该产品密度小、轻质，可溶性重金属浸出量低，可用于塑料行业或SMC产业中做填充料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的垃圾焚烧飞灰基填充料密度小、轻质；可溶性重金属浸出量低，可作环保填充料利用。
2、本发明的垃圾焚烧飞灰基填充料，可用于塑料行业或SMC产业中做填充料。
附图说明
图1为本发明垃圾焚烧飞灰资源化方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
本发明垃圾焚烧飞灰资源化方法的工艺流程如图1所示。
实施例1
(1)分别称取垃圾焚烧飞灰0.5份和石灰乳3份，将称取的原料置于搅拌球磨机中以1000转/分钟搅拌均匀后，通入CO2气体，CO2气体的流速为600ml/min，搅拌包覆反应0.5h，得到被碳酸钙包覆的垃圾焚烧飞灰物料A；
(2)将步骤(1)所得的物料A与0.01份硅烷偶联剂KH550置于高速搅拌混合机中混合，搅拌速度为1000转/分钟，搅拌温度为90℃，改性1h，得到改性粉体B；
(3)将步骤(2)中所得的改性粉体B与4份LDPE、0.01份润滑剂液体石蜡和0.1份复合发泡剂(由偶氮二甲酰胺0.05份和碳酸氢钠0.05份组成)置于高速搅拌混合机中，搅拌速度为1000转/分钟，搅拌温度为80℃，搅拌时间为1h，混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到发泡塑料粒子。
(4)将步骤(3)中所得的发泡塑料粒子置于粉碎机中，粉碎到400目左右即得到环保填充料。
实施例2
(1)分别称取垃圾焚烧飞灰1份和石灰乳4份，将称取的原料置于搅拌球磨机中以800转/分钟搅拌均匀后，通入CO2气体，CO2气体的流速为500ml/min，搅拌包覆反应3h，得到被碳酸钙包覆的垃圾焚烧飞灰物料A；
(2)将步骤(1)所得的物料A与0.05份硅烷偶联剂KH560置于高速搅拌混合机中混合，搅拌速度为800转/分钟，搅拌温度为120℃，改性0.5h，得到改性粉体B；
(3)将步骤(2)中所得的改性粉体B与9份LDPE、0.1份润滑剂固体石蜡和0.4份复合发泡剂(偶氮二甲酰胺0.1份、碳酸氢钠0.1份和柠檬酸0.2份)置于高速搅拌混合机中，搅拌速度为800转/分钟，搅拌温度为100℃，搅拌时间为1.5h，混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到发泡塑料粒子。
(4)将步骤(3)中所得的发泡塑料粒子置于粉碎机中，粉碎到400目左右即得到环保填充料。
实施例3
(1)分别称取垃圾焚烧飞灰0.8份和石灰乳3份，将称取的原料置于搅拌球磨机中以900转/分钟搅拌均匀后，通入CO2气体，CO2气体的流速为700ml/min，搅拌包覆反应2h，得到被碳酸钙包覆的垃圾焚烧飞灰物料A；
(2)将步骤(1)所得的物料A与0.03份硅烷偶联剂KH570置于高速搅拌混合机中混合，搅拌速度为900转/分钟，搅拌温度为80℃，改性1.5h，得到改性粉体B；
(3)将步骤(2)中所得的改性粉体B与7份LDPE、0.05份润滑剂PE蜡和0.2份复合发泡剂(偶氮二甲酰胺0.1份、碳酸氢钠0.1份)置于高速搅拌混合机中，搅拌速度为900转/分钟，搅拌温度为100℃，搅拌时间为1h，混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到发泡塑料粒子。
(4)将步骤(3)中所得的发泡塑料粒子置于粉碎机中，粉碎到400目左右即得到环保填充料。
浸出测试实验
重金属浸出实验以《固体废弃物浸出毒性浸出方法——水平震荡法》(HJ557-2009)为基准。具体操作步骤为：称取干基重量为100g的试样，置于2L提取瓶中，加入1L水后盖紧瓶盖，然后垂直固定在水平振荡装置上，在室温下振荡8h后取下提取瓶，静置16h，取浸出液体经微孔滤膜过滤后测试。实验结果如表1所示。
表1实施例样品的检测分析结果
通过表1中实施例1～3的检测分析结果可知，实施例1～3样品在水溶液中震荡浸出8h、静置16h后，实施例1～3中重金属Cr、Cu、Cd、Pb等浸出率都远低于污水排放标准，说明实施例1～3的样品都具有良好的对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化能力。

Claims (8)

1.一种垃圾焚烧飞灰资源化的方法，其特征在于，所述的资源化方法按照以下步骤进行：
(1)以重量份计，将0.5～1份垃圾焚烧飞灰和3～4份石灰乳置于搅拌球磨机中搅拌均匀后，通入CO2气体，搅拌包覆反应0.5～3h后，过滤、干燥得到物料A；
(2)将步骤(1)所得的物料A与0.01～0.05份硅烷偶联剂置于高速搅拌混合机中混合、改性，得到改性粉体B；
(3)将步骤(2)中所得的改性粉体B与2～9份低密度聚乙烯、0.01～0.1份润滑剂和0.1～0.4份复合发泡剂置于高速搅拌混合机中混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到发泡塑料粒子；
其中，所述的复合发泡剂为偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠和柠檬酸中的至少两种；
(4)将步骤(3)中所得的发泡塑料粒子置于粉碎机中，粉碎得到环保填充料。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰资源化的方法，其特征在于，步骤(1)中，CO2气体的流速为500～1000ml/min。
3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰资源化的方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌球磨机的搅拌速度为800～1000转/分钟。
4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰资源化的方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570。
5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰资源化的方法，其特征在于，所述的润滑剂为液体石蜡、固体石蜡或PE蜡。
6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰资源化的方法，其特征在于，步骤(2)的改性时间为0.5～1.5h。
7.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰资源化的方法，其特征在于，步骤(4)中，环保填充料的粒径大小为300～500目。
8.一种由权利要求1～7任一项所述的垃圾焚烧飞灰资源化的方法得到的产品。
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