CN108409176B

CN108409176B - 一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法

Info

Publication number: CN108409176B
Application number: CN201810482516.2A
Authority: CN
Inventors: 刘景相; 马丽涛; 王浩雨; 邢凯; 宋宝
Original assignee: Anhui Xin Solid Environmental Co ltd; Xiaoxian Wode Chemical Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Xin Solid Environmental Co ltd; Xiaoxian Wode Chemical Technology Co ltd
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2038-05-18
Also published as: CN108409176A

Abstract

本发明提供了一种用生活垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法，所述生活垃圾焚烧飞灰地聚合物由以下重量份的原料制成：生活垃圾焚烧飞灰5～25份、偏高岭土20～40份、沸石粉7～12份、粉煤灰4～7份、废钢渣16～23份、碱性激发剂9～11.5份、水9～12份；本发明使用生活垃圾焚烧飞灰制备地聚合物，可以有效的固化生活垃圾焚烧飞灰中的有害重金属，实现了危险废弃物的再生利用、减少了天然土方用量，产生了资源节约和环境保护等功效。

Description

一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及危险废物资源化利用和环境保护领域，具体涉及一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法。

背景技术

地聚合物是碱激发活性材料的一种，它是利用偏高岭土、粘土和含硅酸盐的工业废弃物在较低温度下生成的一类无机高分子聚合物，与普通硅酸盐水泥相比，地聚合物具有早强、高强、耐酸碱、低渗透、低收缩等物理特性。

随着社会的不断发展，城市人口将不断增长，城市生活垃圾将随之增加，垃圾焚烧是垃圾无害化资源化处理的必然选择。生活垃圾焚烧后会产生炉渣和飞灰，炉渣从炉膛里出来后可以集中处理，而尾气处理环节会收集大约相当于焚烧总量5％的飞灰。我国每年产生的生活垃圾焚烧飞灰大约有500多万吨。根据检测结果显示，生活垃圾飞灰中含有铅Pb、汞Hg、镉Cd、锌Zn、铬Cr等重金属，除此以外，飞灰中还含有较强致癌物质二恶英。所以如若生活垃圾飞灰处理不当，将会造成重金属的迁移，不但会污染大气、土壤、地下水体，还会对人畜造成直接的危害。因此，国家将垃圾焚烧飞灰列入《国家危险废物名录》，属于危险废物，需要严格监管与安全处置。

目前，我国处置生活垃圾焚烧飞灰的常用方法有：

(1)经过适当处置后，集中进入危险废物填埋场进行处置，这种方法没有最终将生活垃圾焚烧飞灰处理，仍然存在潜在的危险性。

(2)固化稳定化。其方法主要有沥青固化、水泥固化、熔融固化、化学药剂固化稳定化等。沥青固化和水泥固化可以有效降低重金属的迁移，但由于沥青和水泥强度参差不齐，不能保证其后期有再次析出的可能，存在潜在的危险性。熔融固化使无机物会固化成玻璃质熔渣，从而将重金属固化包裹形成稳定的固化体，被认为是目前最为先进的飞灰处理方法。但这种方法能耗大、投资高，在我国还处于起步阶段，还未被广泛的应用到实际中。化学药剂稳定固化是使用化学药剂与重金属离子发生反应，将其转变成低溶解性、低迁移性的高分子络合物或无机矿物质，具有增容比低，稳定化效果好的特点。但有机螯合剂的价格较高、无机稳定剂可选择性不好，使得该方法存在一定局限性。

(3)将飞灰中的重金属提取。其方法主要有酸提取、碱提取、生物及生物制剂提取等，经提取过重金属后的飞灰和重金属可以分别进行资源化利用。此种方法具有工艺简单，提取、分离出的重金属可回收利用的优点，但由于提取成本较高，回收利用的重金属不能够抵消购置制剂的费用，因此无法适用于大规模运用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法，本发明使用生活垃圾焚烧飞灰制备地聚合物，可以有效的固化生活垃圾焚烧飞灰中的有害重金属，实现了危险废弃物的再生利用、减少了天然土方用量，产生了资源节约和环境保护等功效。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物，由以下重量份的原料制成：生活垃圾焚烧飞灰5～25份、偏高岭土20～40份、沸石粉7～12份、粉煤灰4～7份、废钢渣16～23份、碱性激发剂9～11.5份、水9～12份。

优选的，所述生活垃圾焚烧飞灰地聚合物由以下重量份的原料制成：生活垃圾焚烧飞灰20份、偏高岭土25份、沸石粉10份、粉煤灰5份、废钢渣20份、碱性激发剂10份、水10份。

优选的，所述生活垃圾焚烧飞灰为焚烧垃圾尾气收集的飞灰。

优选的，所述偏高岭土为将高岭土经煅烧后形成的无水硅酸铝。

优选的，所述粉煤灰为二级粉煤灰。

优选的，所述碱性激发剂为水玻璃和氢氧化钠的混合溶液。

优选的，所述水玻璃模数为1.5。

本发明上述生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，包括以下步骤：

1)称取配方量的偏高岭土、沸石粉、粉煤灰，搅拌均匀；在室温条件下，加入配方量的碱性激发剂，搅拌；

2)继续加入生活垃圾焚烧飞灰，搅拌；

3)然后加入水，搅拌；

4)加入废钢渣，搅拌一定时间后即可出料；

5)按照混凝土试块制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入试模中，养护22～26小时后拆模，并养护至一定龄期。

优选的，所述步骤1)中的搅拌时间是25～33秒；步骤2)中的搅拌时间是25～33秒；步骤3)中的搅拌时间是50～80秒；步骤4)中的搅拌时间是100～150秒；步骤5)中的养护时间是24小时。

本发明的有益效果是：

本发明中，地聚合物是一种新型的高性能土壤固化剂，可与集料废钢渣相互吸附、粘结，形成致密的三维网状结构，对垃圾焚烧产物中的有害重金属离子及二恶英具有较好的封闭和固化作用，可以有效的固化生活垃圾焚烧飞灰中的有害重金属，防止生活垃圾焚烧飞灰中的有害物质溶出，实现了危险废弃物的再生利用、减少了天然土方用量，产生了资源节约和环境保护等功效。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，步骤如下：

1)称取偏高岭土40份、沸石粉10份、粉煤灰5份，搅拌均匀；在室温条件下，加入碱性激发剂10份，搅拌30秒；

2)继续加入生活垃圾焚烧飞灰5份，搅拌30秒；

3)然后加入水10份，搅拌60秒；

4)加入废钢渣20份，搅拌120秒后出料；

5)按照混凝土试块制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入150mm×150mm×150mm试模中，养护24h拆模。

上述碱性激发剂为模数为1.5的水玻璃和氢氧化钠的混合溶液。

实施例2：

一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，步骤如下：

1)称取偏高岭土35份、沸石粉10份、粉煤灰5份，搅拌均匀；在室温条件下，加入碱性激发剂10份，搅拌30秒；

2)继续加入生活垃圾焚烧飞灰10份，搅拌30秒；

3)然后加入水10份，搅拌60秒；

4)加入废钢渣20份，搅拌120秒后出料；

实施例3：

一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，步骤如下：

1)称取偏高岭土30份、沸石粉10份、粉煤灰5份，搅拌均匀；在室温条件下，加入碱性激发剂10份，搅拌30秒；

2)继续加入生活垃圾焚烧飞灰15份，搅拌30秒；

3)然后加入水10份，搅拌60秒；

4)加入废钢渣20份，搅拌120秒后出料；

实施例4：

一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，步骤如下：

1)称取偏高岭土25份、沸石粉10份、粉煤灰5份，搅拌均匀；在室温条件下，加入碱性激发剂10份，搅拌30秒；

2)继续加入生活垃圾焚烧飞灰20份，搅拌30秒；

3)然后加入水10份，搅拌60秒；

4)加入废钢渣20份，搅拌120秒后出料；

实施例5：

一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，步骤如下：

1)称取偏高岭土20份、沸石粉10份、粉煤灰5份，搅拌均匀；在室温条件下，加入碱性激发剂10份，搅拌30秒；

2)继续加入生活垃圾焚烧飞灰25份，搅拌30秒；

3)然后加入水10份，搅拌60秒；

4)加入废钢渣20份，搅拌120秒后出料；

上述碱性激发剂为模数为1.5的水玻璃和氢氧化钠按的混合溶液。

实施例6：

一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，步骤如下：

1)称取偏高岭土40份、沸石粉10份、粉煤灰7份，搅拌均匀；在室温条件下，加入碱性激发剂11.5份，搅拌33秒；

2)继续加入生活垃圾焚烧飞灰25份，搅拌33秒；

3)然后加入水10份，搅拌80秒；

4)加入废钢渣16份，搅拌100秒后出料；

5)按照混凝土试块制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入150mm×150mm×150mm试模中，养护26小时拆模。

实施例7：

一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，步骤如下：

1)称取偏高岭土28份、沸石粉7份、粉煤灰4份，搅拌均匀；在室温条件下，加入碱性激发剂10份，搅拌30秒；

2)继续加入生活垃圾焚烧飞灰5份，搅拌25秒；

3)然后加入水12份，搅拌50秒；

4)加入废钢渣18份，搅拌150秒后出料；

5)按照混凝土试块制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入150mm×150mm×150mm试模中，养护22小时拆模。

实施例8：

一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，步骤如下：

1)称取偏高岭土20份、沸石粉12份、粉煤灰6份，搅拌均匀；在室温条件下，加入碱性激发剂9份，搅拌25秒；

2)继续加入生活垃圾焚烧飞灰20份，搅拌28秒；

3)然后加入水9份，搅拌70秒；

4)加入废钢渣23份，搅拌120秒后出料；

5)按照混凝土试块制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入150mm×150mm×150mm试模中，养护24小时拆模。

本发明实施例1～8中，上述生活垃圾焚烧飞灰为焚烧垃圾尾气收集的飞灰；偏高岭土为将高岭土经煅烧后形成的无水硅酸铝；煤灰为二级粉煤灰。

性能测试：

将实施例1～5中的制备得到的试块养护至一定龄期对比试块强度和不同生活垃圾焚烧飞灰掺量下重金属固化效果的影响，如表1所示。

表1：

从表1可以看出：

(1)当生活垃圾焚烧飞灰的添加量≤15％时，地聚合物固化体中Pb、Hg、Cd、Zn和Cr的浸出率均小于《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB5085.3-2007)中的规定，固化效果明显，固化率达到95％以上。

(2)当生活垃圾的添加量从5％增加到25％，对地聚合物的强度影响不大。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，由以下重量份的原料制成：生活垃圾焚烧飞灰5～25份、偏高岭土20～40份、沸石粉7～12份、粉煤灰4～7份、废钢渣16～23份、碱性激发剂9～11.5份、水9～12份；

所述碱性激发剂为水玻璃和氢氧化钠的混合溶液。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，由以下重量份的原料制成：生活垃圾焚烧飞灰15份、偏高岭土25份、沸石粉10份、粉煤灰5份、废钢渣20份、碱性激发剂10份、水10份。

3.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，所述生活垃圾焚烧飞灰为焚烧垃圾尾气收集的飞灰。

4.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，所述偏高岭土为将高岭土经煅烧后形成的无水硅酸铝。

5.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，所述粉煤灰为二级粉煤灰。

6.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，所述水玻璃模数为1.5。

7.根据权利要求1～6任一项所述的生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2)继续加入生活垃圾焚烧飞灰，搅拌；

3)然后加入水，搅拌；

4)加入废钢渣，搅拌一定时间后即可出料；

5)按照混凝土试块制作工艺，将搅拌均匀的混合料装入试模中，养护22～26小时后拆模。

8.根据权利要求7所述的生活垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的搅拌时间是25～33秒；步骤2)中的搅拌时间是25～33秒；步骤3)中的搅拌时间是50～80秒；步骤4)中的搅拌时间是100～150秒；步骤5)中的养护时间是24小时。