CN108275966B - 一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，包括：飞灰调质工序、加碱制浆工序、养护发育工序、破碎工序、镁质混合制浆工序、养护工序、成型使用等工序。该方法通过配合利用了土聚和氯氧镁两种凝胶制作耐火砖，对飞灰这一危险废物进行了建材利用资源化，在保证飞灰较大消纳量的前提下，最大程度的保持了镁质耐火砖的机械性质，飞灰中重金属也得到了固化稳定化。该耐火砖块一般可以达到25MPa以上，可用于保温墙、防火墙、防火隔墙等。
Description
技术领域
本发明涉及生活垃圾利用领域，尤其涉及一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法。
背景技术
生活垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)是指在烟气净化系统和热回收利用系统(如节热器、余热锅炉等)中收集而得的残余物。
由于焚烧过程中重金属的挥发和迁移，使飞灰中富集了大量重金属，如Hg、Pb、Cd、Cu、Cr、Zn、Ni等。在现有文献报道中，我国飞灰中，Zn最高可达17000mg/kg，Cu最高可达12000mg/kg，Pb最高可达30000mg/kg，Cd最高可达5000mg/kg，Cr最高可达3500mg/kg，Ni最高可达1500mg/kg。重金属一旦进入人体将很难排出体外，富集到一定程度，会直接伤害人的神经系统、消化系统、生殖系统、免疫系统和骨骼，引起人体酶活性降低、语言及运动障碍、肝肾损害、骨质流失、致癌、致畸、致突变、神经衰弱、贫血、甚至死亡。同样，在焚烧过程中产生的二噁英类物质(简称二噁英)也会大量富集于飞灰中，二噁英的致死剂量极低，以2,3,7,8-TCDD为例，其毒性要比氢氰酸强10000倍以上。1988年世界卫生组织规定二噁英的日容许摄入量应低于1～4pg/kg体重。二噁英会损坏生物体的免疫系统、生殖系统、消化系统，并直接导致遗传功能改变、恶性肿瘤等。而在我国生活垃圾焚烧飞灰中，二噁英含量一般为400-600ng-TEQ/kg。由此，飞灰因含有高毒性可浸出的重金属和高毒性当量的二噁英类物质(简称二噁英)，早在2008年被列入《国家危险废物名录》，并仍出现在2016年版的《国家危险废物名录》，属危险工业固体废物。
近年来，我国生活垃圾焚烧发电得到快速发展。截止2015年底，全国已建成生活垃圾焚烧厂219座，年处理垃圾量8000万吨。焚烧技术发展的同时，也带来了每年近500万吨飞灰，占我国每年各类危险废物产生总量的近12％。
飞灰，这一危险工业固体废物的处理问题，是目前亟待的环境问题之一。目前，飞灰这一危险工业固体废物的主要处理方式是固化稳定化后进行填埋。虽然2016年版的《国家危险废物名录》对稳定化后的飞灰进入生活垃圾填埋场实施了豁免管理，但是在垃圾围城的现状下，填埋只是权宜之计。在我国，一般工业固体废物的主要去向是进行再利用，由于工业固废富含Si、Al、Ca等元素，所以建材生产行业是工业固废的最大消纳和利用行业。依据中国环保产业协会的统计，2013年，我国43％的尾矿、68％的煤矸石、93％的粉煤灰、绝大部分的钢铁冶炼渣都用于建材生产、筑路等方面。而飞灰这一危险工业固体废物的主要元素亦为Si、Al、Fe、Mg、Ca、K、Na和Cl，SiO2、A12O3、CaO、Fe2O3、Na2O、K2O在飞灰中普遍存在，SiO2含量6.35-35.5％，A12O3含量0.92-13.7％，Fe2O3含量0.63～10.5％，CaO含量16.6～45.4％，MgO、Na2O、K2O各占1％～5％。这样的元素组成，为飞灰的建材资源化提供了必要的物质基础。飞灰通过建材利用进行资源化，是未来的主要研究和应用方向。
我国氯氧镁水泥建材有近九十年的发展历史，早在20世纪30年代就有在建筑上使用氯氧镁水泥制作地面和外墙饰面的实践。氯氧镁水泥是气硬性水泥，具有极佳的耐高温特性。由于氯氧镁水泥强度极高，其在大量掺入固体废弃物填充料后仍然能满足强度的使用要求，掺入量可达30～60％。
发明内容
基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，能实现对飞灰中重金属的固化稳定化和对飞灰的建材利用资源化，又能保证飞灰较大消纳量的前提下，最大程度的保持了镁质耐火砖的机械性质。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施例提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，包括：
步骤1，飞灰调质工序：向作为原料的生活垃圾焚烧飞灰中加入增加飞灰中活性Si、Al含量的调质物料，搅拌均质得到混合料；
步骤2，加碱制浆工序：向步骤1制得的所述混合料中投加NaOH和Na2SiO3，加水并充分搅拌，制得混合浆料；
步骤3，养护发育工序：将步骤2制得的所述混合浆料置于模具中，在设定条件下进行养护15天，待土聚体发育，完成重金属的第一次固化稳定化；
步骤4，破碎工序：从步骤3养护发育后的所述土聚体分离并收集表面析出的NaCl和KCl，之后对该土聚体进行破碎制得飞灰土聚细集料；
步骤5，镁质混合制浆工序：将MgO与所述步骤4制得的飞灰土聚细集料固相混合均匀，得到混合粉体，继而加入MgCl2水溶液，搅拌制成镁质混合浆料；
步骤6，二次养护工序：将步骤5制得的所述镁质混合浆料置于模具中，连续养护7天成型，完成对飞灰中重金属的第二次固化稳定化，即制得以生活垃圾焚烧飞灰为原料的耐火砖。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，其有益效果为：
通过采用飞灰调质、加碱制浆、养护发育、破碎、镁质混合制浆和二次养护等特定工序处理，能以生活垃圾焚烧飞灰为原料制备机械性能符合要求的耐火砖，实现对不同地区、不同炉型的生活垃圾焚烧飞灰进行资源化利用，既解决了对飞灰中重金属的固化稳定化和对飞灰的建材利用资源化，又在保证飞灰较大消纳量的前提下，最大程度的保持了镁质耐火砖的机械性质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的制作耐火砖的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明实施例提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，包括：
步骤1，飞灰调质工序：向作为原料的生活垃圾焚烧飞灰中加入增加飞灰中活性Si、Al含量的调质物料，搅拌均质得到混合料；
步骤2，加碱制浆工序：向步骤1制得的所述混合料中投加NaOH和Na2SiO3，加水并充分搅拌，制得混合浆料；
步骤3，养护发育工序：将步骤2制得的所述混合浆料置于模具中，在设定条件下进行养护15天，待土聚体发育，完成重金属的第一次固化稳定化；
步骤4，破碎工序：从步骤3养护发育后的所述土聚体分离并收集表面析出的NaCl和KCl，之后对该土聚体进行破碎制得飞灰土聚细集料；
步骤5，镁质混合制浆工序：将MgO与所述步骤4制得的飞灰土聚细集料固相混合均匀，得到混合粉体，继而加入MgCl2水溶液，搅拌制成镁质混合浆料；
步骤6，二次养护工序：将所述步骤5制得的镁质混合浆料置于模具中，连续养护7天成型，完成对飞灰中重金属的第二次固化稳定化，即制得以生活垃圾焚烧飞灰为原料的耐火砖。
上述方法的步骤1的飞灰调质工序中，向作为原料的生活垃圾焚烧飞灰中加入增加飞灰中活性Si、Al含量的调质物料为：粉煤灰、偏高岭土或钢渣中的任一种或几种，该调质物料的用量为飞灰重量的20％～25％。
上述方法的步骤2的加碱制浆工序中，NaOH的投加量是混合料重量的6％～10％，Na2SiO3的投加量是NaOH投加重量的30％；加水量是混合料重量的40％～50％；充分搅拌5～10min。
上述方法的步骤3的养护发育工序中，在步骤2制浆后15min内将制得的混合浆料置于模具中，并将装有混合浆料的模具在温度为60～75℃、相对湿度小于30％RH的环境中进行养护发育，养护3天后开模，开模后得到的砖块再在上述环境中养护12天，共养护15天。这样的方式养护，养护过程中，MgO和MgCl2会生成5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O晶相复盐镁质凝胶，为气硬性凝胶，并大量放热，故需要避雨、20～25℃、通风良好的养护环境。同时，该镁质凝胶会完成对飞灰中重金属的第二次固化稳定化。
上述方法的步骤4的破碎工序中，通过手工扫除或机械扫除的方式，分离并收集土聚体表面析出的NaCl和KCl；之后将土聚体破碎至4目以下(粒径＜4.75mm)制成飞灰土聚细集料。
上述方法的步骤5的镁质混合制浆工序中，MgO采用80#或85#轻烧氧化镁，MgCl2采用工业级氯化镁；
首先将飞灰土聚集料与MgO固相混合均匀，得到混合粉体，MgO用量是飞灰土聚集料重量的40％；
将MgCl2配置成MgCl2水溶液，MgCl2用量是飞灰土聚集料重量的16％，MgO与MgCl2的质量比为2.5:1，水用量是飞灰土聚集料重量的45％～55％，水与MgCl2的质量比为2.8:1～3.4:1，将MgCl2水溶液混入混合粉体充分搅拌5～10min制成镁质混合浆料。
上述方法的步骤6的二次养护工序中，将步骤5制得的所述镁质混合浆料置于模具中,在20～25℃、通风良好、避雨的环境中养护，养护2天后开模，开模后继续养护5天，共养护7天。
上述方法的步骤6二次养护后成型的耐火砖强度达到25MPa以上。
本发明以生活垃圾焚烧飞灰为原料，通过飞灰土聚凝胶化后再掺入氯氧镁凝胶，在保证飞灰较大消纳量的前提下，最大程度保持了镁质耐火砖的机械性质。其工艺可靠，设备简易，原理简单，可安全、高效的利用不同地区、不同炉型的生活垃圾焚烧飞灰，既实现了对飞灰中重金属的固化稳定化和对飞灰的建材利用资源化，又保证飞灰较大消纳量的前提下，最大程度的保持了镁质耐火砖的机械性质。
下面通过具体的实施例来进一步说明本发明的利用飞灰制作耐火砖的方法。
如图1所示，本发明为一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，可实现飞灰中重金属固化稳定化、飞灰建材利用资源化、保持氯氧镁耐火砖机械性能等目的，该方法依次包括飞灰调质工序、加碱制浆工序、养护发育工序、破碎工序、镁质混合制浆工序、养护工序、成型使用工序等工序。其中，
步骤1，飞灰调质工序：向该批次飞灰中加入调质物料，增加飞灰中活性Si、Al的含量，搅拌均质；
步骤2，加碱制浆工序：向混合料中投加NaOH和Na2SiO3，加水并充分搅拌，制得的混合浆料即刻置于特定环境中养护发育；
步骤3，养护发育工序：将混合浆料置于模具中，在特定条件下进行养护15天，待土聚体发育，完成重金属的第一次固化稳定化；
步骤4，破碎工序：分离并收集表面析出的NaCl和KCl，之后对土聚体进行破碎，制得细集料；
步骤5，镁质混合制浆工序：将MgO与飞灰土聚细集料固相均匀混匀，得到混合粉体，继而加入MgCl2的水溶液，搅拌制的浆料；
步骤6，养护工序：浆料置于模具中，连续养护7天成型，完成对飞灰中重金属的第二次固化稳定化；
步骤7，成型使用：养护结束后，耐火砖块可用于保温墙、防火墙、防火隔墙等。
进一步地，根据本发明一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的技术，在飞灰调质工序中，向该批次飞灰中加入飞灰质量20％～25％的粉煤灰、偏高岭土或钢渣等调质材料，充分混合得到混合料。飞灰调质的目的是提高飞灰中介稳态Si、Al元素的含量，为后续的土聚反应提供基础。
进一步地，上述的加碱制浆工序中，以NaOH和Na2SiO3为激活剂，NaOH的加量是混合料质量的6％～10％，Na2SiO3的加量是NaOH加量的30％。加水量是混合料的40％～50％。充分搅拌5～10min制得混合浆料，并在制浆后的15min内将混合浆料置于特定环境养护发育。
进一步地，上述的养护发育工序中，混合浆料在60～75℃、＜30％RH(相对湿度)的环境中进行养护发育，养护3天后开模，开模后砖块再在该环境中养护12天，共养护15天。这样的优势在于，混合浆料在NaOH和Na2SiO3的激发下，Si、Al溶出并在Na离子桥联作用下形成Si-Al-O长链网络状聚合物，形成土聚非晶体凝胶，完成对重金属的第一次固化稳定化，并产生机械强度。早期土聚凝胶可以达到10～12MPa以上，之后12天的开模养护目的有三，散失水分，产生方钠石Na4(Al3Si3O12)Cl固定Cl，析出NaCl、KCl。
进一步地，上述的破碎工序中，通过手工扫除或机械扫除的方式，分离并收集土聚体表面析出的NaCl和KCl。之后将土聚体破碎至4目以下(粒径＜4.75mm)，使土聚凝胶成为功能性骨料，会不同程度提高耐火砖抗水、抗压、抗磨等性能。制成细集料目的优势在于，扩大与镁质胶凝材料的接触面积，强化重金属的后续固化稳定化。
进一步地，上述的镁质混合制浆工序中，采用80#或85#轻烧氧化镁、工业级氯化镁作为原料。针对每批次飞灰土聚集料，首先将飞灰土聚集料与MgO固相均匀混匀，得到混合粉体，MgO加量是飞灰土聚集料质量的40％。将MgCl2配置成水溶液，MgCl2用量是飞灰土聚集料质量的16％(质量比MgO:MgCl2＝2.5:1)，水用量是飞灰土聚集料质量的45％～55％(质量比H2O:MgCl2＝2.8:1～3.4:1)。将MgCl2水溶液混入混合粉体搅拌制浆，充分搅拌5～10min。
进一步地，上述的养护工序中，浆料在20～25℃、通风良好、避雨的环境中养护。养护2天后开模，并继续养护5天，共7天。这样的优势在于，在养护过程中，MgO和MgCl2会生成5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O晶相复盐镁质凝胶，为气硬性凝胶，并大量放热，故需要避雨、20～25℃、通风良好的养护环境。同时，该镁质凝胶会完成对飞灰中重金属的第二次固化稳定化，即制成耐火砖。
进一步地，上述耐火砖成型后使用时，可用于保温墙、防火墙、防火隔墙等。
实施例1
本实施例提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，包括以下步骤：
飞灰样品来自北京大兴区某垃圾焚烧厂，样品中重金属含量及浸出量见表1。浸出方法参照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557-2010)，限值标准参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅴ类水体标准。由表1可知，Pb浸出量严重超标。
表1北京大兴某垃圾焚烧厂飞灰中重金属含量及浸出量
该利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的技术方法如下所述。
(1)向该批次飞灰中加入飞灰质量25％的粉煤灰作为调质材料，充分混合得到混合料。
(2)向混合料中投加NaOH和Na2SiO3，NaOH的加量是混合料质量的6％，Na2SiO3的加量是NaOH加量的30％。加50％的水充分搅拌10min制得混合浆料，并即刻对混合浆料进行养护。
(3)将混合浆料置于65℃、＜30％RH(相对湿度)的环境中进行养护发育。3天后开模，并继续养护发育12天，共养护15天得到土聚凝胶。
(4)人工清理并收集土聚凝胶表面析出的NaCl、KCl等氯盐后，将土聚凝胶破碎至4目以下(粒径＜4.75mm)，制成细集料。
(5)将85#轻烧MgO与土聚集料以质量比4:10固相均匀混匀，得到混合粉体。将工业级MgCl2配置成水溶液，MgCl2和H2O的用量分别是飞灰土聚集料质量的16％和55％。将MgCl2水溶液混入混合粉体搅拌制浆，充分搅拌10min得到浆料。
(6)浆料置于模具中，在室外20～25℃、通风良好、避雨的环境中养护。养护2天后开模，并继续养护5天，共养护7天。
(7)成型后，耐火砖块一般可以达到29MPa以上，重金属浸出量满足Ⅲ类水体质量要求，重金属固化率＞99.0％。耐火砖可用于保温墙、防火墙、防火隔墙等。
实施例2
本实施例提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，包括以下步骤：
飞灰样品来自河北邢台某垃圾焚烧厂，样品中重金属含量及浸出量见表2。浸出方法参照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557-2010)，限值标准参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅴ类水体标准。由表2可知，Pb、Zn浸出量严重超标。
表2河北邢台某垃圾焚烧厂飞灰中重金属含量及浸出量
该利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的技术方法如下所述。
(1)向该批次飞灰中加入飞灰质量25％的破碎水淬钢渣作为调质材料，充分混合得到混合料。
(2)向混合料中投加NaOH和Na2SiO3，NaOH的加量是混合料质量的8％，Na2SiO3的加量是NaOH加量的30％。加50％的水充分搅拌10min制得混合浆料，并即刻对混合浆料进行养护。
(3)将混合浆料置于70℃、＜30％RH(相对湿度)的环境中进行养护发育。3天后开模，并继续养护发育12天，共养护15天得到土聚凝胶。
(4)人工清理并收集土聚凝胶表面析出的NaCl、KCl等氯盐后，将土聚凝胶破碎至4目以下(粒径＜4.75mm)，制成细集料。
(5)将85#轻烧MgO与土聚集料以质量比4:10固相均匀混匀，得到混合粉体。将工业级MgCl2配置成水溶液，MgCl2和H2O的用量分别是飞灰土聚集料质量的16％和50％。将MgCl2水溶液混入混合粉体搅拌制浆，充分搅拌10min得到浆料。
(6)浆料置于模具中，在室外20～25℃、通风良好、避雨的环境中养护。养护2天后开模，并继续养护5天，共养护7天。
(7)成型后，耐火砖块一般可以达到27MPa以上，重金属浸出量满足Ⅲ类水体质量要求，重金属固化率＞99.3％。耐火砖可用于保温墙、防火墙、防火隔墙等。
实施例3
本实施例提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，包括以下步骤：
飞灰样品来自山东临朐某垃圾焚烧厂，样品中重金属含量及浸出量见表3。浸出方法参照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557-2010)，限值标准参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅴ类水体标准。由表3可知，Pb、Cr浸出量超标。
表3山东临朐某垃圾焚烧厂飞灰中重金属含量及浸出量
该利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的技术方法如下所述。
(1)向该批次飞灰中加入飞灰质量20％的粉煤灰作为调质材料，充分混合得到混合料。
(2)向混合料中投加NaOH和Na2SiO3，NaOH的加量是混合料质量的7％，Na2SiO3的加量是NaOH加量的30％。加40％的水充分搅拌10min制得混合浆料，并即刻对混合浆料进行养护。
(3)将混合浆料置于75℃、＜30％RH(相对湿度)的环境中进行养护发育。3天后开模，并继续养护发育12天，共养护15天得到土聚凝胶。
(4)人工清理并收集土聚凝胶表面析出的NaCl、KCl等氯盐后，将土聚凝胶破碎至4目以下(粒径＜4.75mm)，制成细集料。
(5)将85#轻烧MgO与土聚集料以质量比4:10固相均匀混匀，得到混合粉体。将工业级MgCl2配置成水溶液，MgCl2和H2O的用量分别是飞灰土聚集料质量的16％和50％。将MgCl2水溶液混入混合粉体搅拌制浆，充分搅拌10min得到浆料。
(6)浆料置于模具中，在25℃、通风良好、避雨的环境中养护。养护2天后开模，并继续养护5天，共养护7天。
(7)成型后，耐火砖块一般可以达到25MPa以上，重金属浸出量满足Ⅲ类水体质量要求，重金属固化率＞99.1％。耐火砖可用于保温墙、防火墙、防火隔墙等。
实施例4
本实施例提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，包括以下步骤：
飞灰样品来自吉林德惠某垃圾焚烧厂，样品中重金属含量及浸出量见表4。浸出方法参照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557-2010)，限值标准参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅴ类水体标准。由表4可知，Pb、Zn、Cd浸出量超标。
表4吉林德惠某垃圾焚烧厂飞灰中重金属含量及浸出量
该利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的技术方法如下所述。
(1)向该批次飞灰中加入飞灰质量25％的轻烧偏高岭土作为调质材料，充分混合得到混合料。
(2)向混合料中投加NaOH和Na2SiO3，NaOH的加量是混合料质量的6％，Na2SiO3的加量是NaOH加量的30％。加45％的水充分搅拌10min制得混合浆料，并即刻对混合浆料进行养护。
(3)将混合浆料置于65℃、＜30％RH(相对湿度)的环境中进行养护发育。3天后开模，并继续养护发育12天，共养护15天得到土聚凝胶。
(4)人工清理并收集土聚凝胶表面析出的NaCl、KCl等氯盐后，将土聚凝胶破碎至4目以下(粒径＜4.75mm)，制成细集料。
(5)将85#轻烧MgO与土聚集料以质量比4:10固相均匀混匀，得到混合粉体。将工业级MgCl2配置成水溶液，MgCl2和H2O的用量分别是飞灰土聚集料质量的16％和55％。将MgCl2水溶液混入混合粉体搅拌制浆，充分搅拌10min得到浆料。
(6)浆料置于模具中，在室外20～25℃、通风良好、避雨的环境中养护。养护2天后开模，并继续养护5天，共养护7天。
(7)成型后，耐火砖块一般可以达到26MPa以上，重金属浸出量满足Ⅲ类水体质量要求，重金属固化率＞99.2％。耐火砖可用于保温墙、防火墙、防火隔墙等。
实施例5
本实施例提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，包括以下步骤：
飞灰样品来自重庆开县某垃圾焚烧厂，样品中重金属含量及浸出量见表5。浸出方法参照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557-2010)，限值标准参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅴ类水体标准。由表5可知，Pb、Zn、Cd、Cr浸出量超标。
表5重庆开县某垃圾焚烧厂飞灰中重金属含量及浸出量
该利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的技术方法如下所述。
(1)向该批次飞灰中加入飞灰质量25％的粉煤灰作为调质材料，充分混合得到混合料。
(2)向混合料中投加NaOH和Na2SiO3，NaOH的加量是混合料质量的9％，Na2SiO3的加量是NaOH加量的30％。加45％的水充分搅拌10min制得混合浆料，并即刻对混合浆料进行养护。
(3)将混合浆料置于70℃、＜30％RH(相对湿度)的环境中进行养护发育。3天后开模，并继续养护发育12天，共养护15天得到土聚凝胶。
(4)人工清理并收集土聚凝胶表面析出的NaCl、KCl等氯盐后，将土聚凝胶破碎至4目以下(粒径＜4.75mm)，制成细集料。
(5)将85#轻烧MgO与土聚集料以质量比4:10固相均匀混匀，得到混合粉体。将工业级MgCl2配置成水溶液，MgCl2和H2O的用量分别是飞灰土聚集料质量的16％和50％。将MgCl2水溶液混入混合粉体搅拌制浆，充分搅拌10min得到浆料。
(6)浆料置于模具中，在25℃、通风良好、避雨的环境中养护。养护2天后开模，并继续养护5天，共养护7天。
(7)成型后，耐火砖块一般可以达到25MPa以上，重金属浸出量满足Ⅲ类水体质量要求，重金属固化率＞99.1％。耐火砖可用于保温墙、防火墙、防火隔墙等。
实施例6
本实施例提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，包括以下步骤：
飞灰样品来自山东德州某垃圾焚烧厂，样品中重金属含量及浸出量见表6。浸出方法参照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557-2010)，限值标准参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅴ类水体标准。由表6可知，Pb、Zn、Cd浸出量超标。
表6山东德州某垃圾焚烧厂飞灰中重金属含量及浸出量
该利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的技术方法如下所述。
(1)向该批次飞灰中加入飞灰质量25％的粉煤灰作为调质材料，充分混合得到混合料。
(2)向混合料中投加NaOH和Na2SiO3，NaOH的加量是混合料质量的6％，Na2SiO3的加量是NaOH加量的30％。加50％的水充分搅拌5min制得混合浆料，并即刻对混合浆料进行养护。
(3)将混合浆料置于60℃、＜30％RH(相对湿度)的环境中进行养护发育。3天后开模，并继续养护发育12天，共养护15天得到土聚凝胶。
(4)人工清理并收集土聚凝胶表面析出的NaCl、KCl等氯盐后，将土聚凝胶破碎至4目以下(粒径＜4.75mm)，制成细集料。
(5)将80#轻烧MgO与土聚集料以质量比4:10固相均匀混匀，得到混合粉体。将工业级MgCl2配置成水溶液，MgCl2和H2O的用量分别是飞灰土聚集料质量的16％和50％。将MgCl2水溶液混入混合粉体搅拌制浆，充分搅拌5min得到浆料。
(6)浆料置于模具中，在室外20～25℃、通风良好、避雨的环境中养护。养护2天后开模，并继续养护5天，共养护7天。
(7)成型后，耐火砖块一般可以达到25MPa以上，重金属浸出量满足Ⅲ类水体质量要求，重金属固化率＞99.0％。耐火砖可用于保温墙、防火墙、防火隔墙等。
本发明利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，其具有如下优点：
(1)广谱性，可针对不同地区、不同炉型的生活垃圾焚烧飞灰进行资源化。
(2)工艺简单，本利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的技术，主要依靠温控、加料、搅拌、破碎等设备，其他无特殊要求，流程简便、可靠。
(3)重金属固化稳定化效果好，按照本技术方法中的工艺步骤和参数设定，可以对飞灰中的重金属进行多级固化稳定化，效果良好。
(4)环境效益好，按照本技术方法中的工艺步骤，安全的利用建材化手段消纳了飞灰这一危险废物，解决了环境污染问题。
(5)社会经济效益好，本利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的技术，既实现了飞灰的建材利用资源化处理，又在保证飞灰较大消纳量的前提下，最大程度的保持了镁质耐火砖的机械性质，将产生良好的社会经济效益。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的技术人员应当理解：依旧可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中一个或者多个部分的技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不能使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，其特征在于，包括：
步骤1，飞灰调质工序：向作为原料的生活垃圾焚烧飞灰中加入增加飞灰中活性Si、Al含量的调质物料，搅拌均质得到混合料；
步骤2，加碱制浆工序：向步骤1制得的所述混合料中投加NaOH和Na2SiO3，加水并充分搅拌，制得混合浆料；
步骤3，养护发育工序：将步骤2制得的所述混合浆料置于模具中，在设定条件下进行养护15天，待土聚体发育，完成重金属的第一次固化稳定化；
步骤4，破碎工序：从步骤3养护发育后的所述土聚体分离并收集表面析出的NaCl和KCl，之后对该土聚体进行破碎制得飞灰土聚细集料；
步骤5，镁质混合制浆工序：将MgO与所述步骤4制得的飞灰土聚细集料固相混合均匀，得到混合粉体，继而加入MgCl2水溶液，搅拌制成镁质混合浆料；
步骤6，二次养护工序：将所述步骤5制得的镁质混合浆料置于模具中，连续养护7天成型，完成对飞灰中重金属的第二次固化稳定化，即制得以生活垃圾焚烧飞灰为原料的耐火砖。
2.根据权利要求1所述的一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，其特征在于，所述方法的步骤1的飞灰调质工序中，向作为原料的生活垃圾焚烧飞灰中加入增加飞灰中活性Si、Al含量的调质物料为：粉煤灰、偏高岭土或钢渣中的任一种或几种，该调质物料的用量为飞灰重量的20％～25％。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，其特征在于，所述方法的步骤2的加碱制浆工序中，NaOH的投加量是混合料重量的6％～10％，Na2SiO3的投加量是NaOH投加重量的30％；加水量是混合料重量的40％～50％；充分搅拌5～10min。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，其特征在于，所述方法的步骤3的养护发育工序中，在步骤2制浆后15min内将制得的混合浆料置于模具中，并将装有混合浆料的模具在温度为60～75℃、相对湿度小于30％RH的环境中进行养护发育，养护3天后开模，开模后得到的砖块再在上述环境中养护12天，共养护15天。
5.根据权利要求1或2所述的一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，其特征在于，所述方法的步骤4的破碎工序中，通过手工扫除或机械扫除的方式，分离并收集土聚体表面析出的NaCl和KCl；之后将土聚体破碎至4目以下制成飞灰土聚细集料。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，其特征在于，所述方法的步骤5的镁质混合制浆工序中，MgO采用80#或85#轻烧氧化镁，MgCl2采用工业级氯化镁；
首先将飞灰土聚集料与MgO固相混合均匀，得到混合粉体，MgO用量是飞灰土聚集料重量的40％；
将MgCl2配置成MgCl2水溶液，MgCl2用量是飞灰土聚集料重量的16％，MgO与MgCl2的质量比为2.5:1，水用量是飞灰土聚集料重量的45％～55％，水与MgCl2的质量比为2.8:1～3.4:1，将MgCl2水溶液混入混合粉体充分搅拌5～10min制成镁质混合浆料。
7.根据权利要求1或2所述的一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，其特征在于，所述方法的步骤6的二次养护工序中，将步骤5制得的所述镁质混合浆料置于模具中,在20～25℃、通风良好、避雨的环境中养护，养护2天后开模，开模后继续养护5天，共养护7天。
8.根据权利要求1或2所述的一种利用生活垃圾焚烧飞灰制作耐火砖的方法，其特征在于，所述方法的步骤6二次养护后成型的耐火砖强度达到25MPa以上。
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