CN108751840A - 炉渣的处理工艺及利用该炉渣制备的混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了炉渣的处理工艺及利用该炉渣制备的混凝土，环保技术以及建筑材料领域。本发明的炉渣的处理工艺包括如下步骤：将炉渣输送至冷水槽中进行洗涤；对经洗涤的炉渣进行初破筛选得到炉渣初品；对其进行磁选以及电涡流分选；对炉渣初品进行复磨，得到炉渣灰。本发明的混凝土以上述处理得到的炉渣灰为原料，并合理控制其使用量制备得到。本发明将炉渣洗涤，除去其中的可溶性盐，然后经过两步破碎得到炉渣灰，使得到的炉渣灰具有合适的粒径，并在初破后复磨前对炉渣进行磁选和电涡流分选，除去其中的磁性金属和重金属，提高其安全性。以该炉渣灰作为建筑基材原料，得到混凝土强度高、坚固性好金属离子和有机质含量低，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术以及建筑材料领域，尤其是一种利炉渣的处理工艺及利用该炉渣制备的混凝土。
背景技术
垃圾焚烧发电是目前国内外发达地区处理生活垃圾的主要途径之一。焚烧炉渣是城市生活垃圾焚烧发电厂的副产品，每焚烧一吨生活垃圾约产生0.2吨炉渣(也称为底灰)，它包括炉排上残留的焚烧残渣和从炉排间掉落的颗粒物。焚烧炉渣中含有一定量的Cd、Hg、Pd、As、Cr、Se、Zn等重金属以及较多的碱金属离子(K+、Na+)与氯离子。若按现有普遍的方式作填埋处理或一般固体废弃物处置，既侵占土地资源，污染土壤，而且还污染地表水，对人类的生态环境造成污染和破坏。而且，填埋炉渣的费用需40-50元/吨。随着生活垃圾焚烧发电厂建设速度的加快，焚烧炉渣的产量也越来越大。如何更安全地处理炉渣，化害为利，也给人们带来了巨大的社会压力及经济压力。
目前，国内外已有对炉渣进行循环利用的报道。这些报道中，多将炉渣用于制作建筑基材，如水泥和混凝土制品（包括路缘石、草坪砖、人行道砖、砌块和隔墙板等）。这些技术在一定程度上促进了炉渣的资源化利用，降低炉渣的环境污染并提高了经济效益，但是也还存在下列缺陷：（1）炉渣中含有大量的碱、氯离子等，对产品具有腐蚀性，造成产品的质量不高，降低其实用性。（2）炉渣不具备火山灰活性，只能作为惰性混合材，掺入较多量时易造成产品性能下降。（3）产品中具有重金属离子的溶出，存在污染环境的风险。
发明内容
本发明的第一发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种炉渣的处理工艺，经过该工艺处理的炉渣坚固性好，碱、氯离子以及重金属离子含量低，以此作为建筑基材的原料，制得的产品耐腐蚀性强，实用性高，不存在重金属离子溶出的问题，避免环境污染。
本发明的第二发明目的在于：针对上述问题，提供一种利用炉渣制备的混凝土，该混凝土合理控制炉渣的使用量，强度高、坚固性好金属离子和有机质含量低，具有良好的应用前景。
本发明采用的技术方案如下：
一种炉渣的处理工艺，其包括如下步骤：
（1）将炉渣输送至冷水槽中进行洗涤；
（2）对经洗涤的炉渣进行初破筛选得到炉渣初品；
（3）对其进行磁选以及电涡流分选；
（4）对炉渣初品进行复破，得到炉渣灰。
由于采用了上述技术方案，在冷水槽中洗涤，可除去其中的可溶解性盐，包括氯离子和金属离子，提高产品的其环境安全性和抗腐蚀性。随后经过两级破碎得到一定粒径要求的炉渣灰。由于炉渣的粒径影响磁选和电涡流分选效率，粒径太大或太小都容易造成分选不完全，所以选在初破后复破前对炉渣依次进行磁选和电涡流分选，能够高效除去炉渣中的磁性金属以及有色金属，进一步提高其环境安全性。
本发明的一种炉渣的处理工艺，步骤（1）中，所述炉渣趁高温进行洗涤。
由于采用了上述技术方案，高温条件下迅速冷却处理，有利用炉渣内残留化合物的充分释放清洗。
需要说明的是，本发明中所指的高温是指炉渣经完全燃烧后，趁热立即进行洗涤，炉渣完全燃烧时的温度在800-1100℃。
本发明的一种炉渣的处理工艺，洗涤过程包括用饱和硫酸钠溶液洗涤，然后用水洗涤3-5次。
由于采用了上述技术方案，用饱和硫酸钠洗涤后，炉渣具有越5%的损失量，但是其坚固性大大提高，有利于提高产品的坚固性。
本发明的一种炉渣的处理工艺，初破筛选后，炉渣初品的粒径不超过5cm。
本发明的一种炉渣的处理工艺，所述炉渣灰细度满足0.045mm筛的筛余量不超过初品炉渣总质量的25%。
一种利用炉渣制备的混凝土，其原料包括按质量份数计的炉渣灰60-80份，水泥250-280份，碎石930-980份，砂920-950份，减水剂3-5份，水150-180份，所述炉渣灰采用权利要求1-5中任一项所述的炉渣的处理工艺处理而得。
由于采用了上述技术方案，合理控制了炉渣的使用量，以保障混凝土性能。
本发明的一种利用炉渣制备的混凝土，所述水泥应满足相应的国标，满足沸煮法检验标准，初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h，0.45μm方孔筛的筛余不得超过10%，pH值高于12。
需要说明的是，本发明所指的相应的国标包括《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175-2007）、《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》（GB1344-1999）、《复合硅酸盐水泥》(GB12958-1999）。
本发明的一种利用炉渣制备的混凝土，所述碎石粒径为5-31.5mm。
本发明的一种利用炉渣制备的混凝土，所述砂为中砂，其细度模数uf为2.3-3.0，砂中石粉含量≤10.0%，石粉强度＜1.4%；砂中氯离子含量≤0.06%。
本发明的一种利用炉渣制备的混凝土，所述减水剂选自木质素磺酸盐类减水剂、三聚氰胺系减水剂类、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸盐减水剂中的任意一种。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明提供了炉渣的处理工艺及利用该炉渣制备的混凝土，该处理工艺将高温煅烧得到的炉渣洗涤，除去其中的可溶性金属离子和氯离子，然后经过两步破碎得到炉渣灰，使得到的炉渣灰具有合适的粒径，并在初破后复破前对炉渣依次进行磁选和电涡流分选，除去其中的磁性金属和重金属，提高其安全性。以该炉渣灰作为建筑基材原料，能良好地消耗环保项目后期废弃物，减少传统垃圾炉渣掩埋处理方式对土壤的危害性。在制备混凝土时，合理控制其使用量，得到混凝土强度高、坚固性好金属离子和有机质含量低，具有良好的应用前景。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
本实施例提供一种炉渣的处理工艺，经过该工艺处理的炉渣坚固性好，碱、氯离子以及重金属离子含量低，以此作为建筑基材的原料，制得的产品耐腐蚀性强，实用性高，不存在重金属离子溶出的问题，避免环境污染。其包括如下步骤：
步骤一：将炉渣输送至冷水槽中进行洗涤，除去其中的可溶性盐。然后对经洗涤的炉渣进行干燥。
步骤二：对经洗涤干燥的炉渣进行初破筛选得到炉渣初品。
步骤三：将炉渣初品过磁选机进行磁选除去磁性金属，然后进入电涡流分选机除去有色金属。
步骤四：对经过分选的炉渣初品进行复破，得到粒径复合要求的炉渣灰。
实施例2
本实施例提供一种炉渣的处理工艺，经过该工艺处理的炉渣坚固性好，碱、氯离子以及重金属离子含量低，以此作为建筑基材的原料，制得的产品耐腐蚀性强，实用性高，不存在重金属离子溶出的问题，避免环境污染。其包括如下步骤：
步骤一：将刚经完全燃烧的炉渣趁热输送至冷水槽中，先用饱和硫酸钠溶液洗涤，然后再用冷水洗涤3次，除去其中的可溶性盐。然后对经洗涤的炉渣进行干燥。
步骤二：对经洗涤干燥的炉渣进行初破筛选得到炉渣初品，炉渣初品的粒径不超过5cm。
步骤三：将炉渣初品过磁选机进行磁选除去磁性金属，然后进入电涡流分选机除去有色金属。
步骤四：对经过分选的炉渣初品进行复破，得到粒径复合要求的炉渣灰。
实施例3
本实施例提供一种炉渣的处理工艺，经过该工艺处理的炉渣坚固性好，碱、氯离子以及重金属离子含量低，以此作为建筑基材的原料，制得的产品耐腐蚀性强，实用性高，不存在重金属离子溶出的问题，避免环境污染。其包括如下步骤：
步骤一：将刚经完全燃烧的炉渣趁热输送至冷水槽中，先用饱和硫酸钠溶液洗涤，然后再用冷水洗涤4次，除去其中的可溶性盐。然后对经洗涤的炉渣进行干燥。
步骤二：对经洗涤干燥的炉渣进行初破筛选得到炉渣初品，炉渣初品的粒径不超过5cm。
步骤三：将炉渣初品过磁选机进行磁选除去磁性金属，然后进入电涡流分选机除去有色金属。
步骤四：对经过分选的炉渣初品进行复破，得到炉渣灰，炉渣灰细度满足0.045mm筛的筛余量不超过炉渣初品总质量的25%。
实施例4
本实施例提供一种利用炉渣制备的混凝土，该混凝土合理控制炉渣的使用量，强度高、坚固性好金属离子和有机质含量低，具有良好的应用前景。该混凝土的原料包括以重量计数，炉渣灰60kg，水泥280kg，碎石980kg，砂950kg，减水剂5kg，水180kg。其中，炉渣灰采用实施例1-3中的的炉渣的处理工艺处理而得。
实施例5
本实施例提供一种利用炉渣制备的混凝土，该混凝土合理控制炉渣的使用量，强度高、坚固性好金属离子和有机质含量低，具有良好的应用前景。该混凝土的原料包括以重量计数，炉渣灰80kg，水泥250kg，碎石930kg，砂920kg，减水剂5kg，水150kg。其中，炉渣灰采用实施例1-3中的的炉渣的处理工艺处理而得。水泥满足符合国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175-2007）、《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》（GB1344-1999）、《复合硅酸盐水泥》(GB12958-1999）的规定外，还应满足沸煮法检验标准，初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h，0.45μm方孔筛的筛余不得超过10%，pH值高于12。碎石粒径为5-31.5mm。砂为中砂，其细度模数uf为2.3-3.0，砂中石粉含量≤10.0%，石粉强度＜1.4%；砂中氯离子含量≤0.06%。所述减水剂选自木质素磺酸盐类减水剂、三聚氰胺系减水剂类、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸盐减水剂中的任意一种。
实施例6
本实施例提供一种利用炉渣制备的混凝土，该混凝土合理控制炉渣的使用量，强度高、坚固性好金属离子和有机质含量低，具有良好的应用前景。该混凝土的原料包括以质量份数计的炉渣灰70kg，水泥270kg，碎石960kg，砂930kg，减水剂4.5kg，水170kg。其中，炉渣灰采用实施例1-3中的的炉渣的处理工艺处理而得。水泥满足符合国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175-2007）、《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》（GB1344-1999）、《复合硅酸盐水泥》(GB12958-1999）的规定外，还应满足沸煮法检验标准，初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h，0.45μm方孔筛的筛余不得超过10%，pH值高于12。碎石粒径为5-31.5mm。砂为中砂，其细度模数uf为2.3-3.0，砂中石粉含量≤10.0%，石粉强度＜1.4%；砂中氯离子含量≤0.06%。减水剂为聚羧酸盐减水剂。
实施例7
本实施例提供本发明的利用炉渣制备的混凝土的性能检测，为其应用提供基础。本实施例用的检测样本为实施例6中提供的混凝土（以下简称实验例），以及将实施例6的原料炉渣灰替换成传统添加材料：粉煤灰，其他条件完全相同的情况下制备出来的混凝土（以下简称对比例）。对二者进行标准养护，95%RH养护28天，并根据混凝土强度检验评定标准GB/T50107-2010执行，混凝土试件28天龄期测得结果如表1所示。
表1粉煤灰、炉渣灰混凝土的强度试验数据对比
由表1可知，本发明提供的混凝土符合《混凝土强度评定标准》（GB/T50107-2010）评定的C30混凝土强度要求。并且本发明的混凝土强度略高于利用粉煤灰制备的混凝土的强度，即经过本发明的炉渣的处理工艺所处理的炉渣完全可以取代粉煤灰作为混凝土的添加材料。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种炉渣的处理工艺，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）将炉渣输送至冷水槽中进行洗涤；
（2）对经洗涤的炉渣进行初破筛选得到炉渣初品；
（3）对其进行磁选以及电涡流分选；
（4）对炉渣初品进行复破，得到炉渣灰。
2.根据权利要求1所述的炉渣的处理工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述炉渣趁高温进行洗涤。
3.根据权利要求2所述的炉渣的处理工艺，其特征在于，洗涤过程包括用饱和硫酸钠溶液洗涤，然后用水洗涤3-5次。
4.根据权利要求1所述的炉渣的处理工艺，其特征在于，步骤（2）中，初破筛选后，炉渣初品的粒径不超过5cm。
5.根据权利要求1所述的炉渣的处理工艺，其特征在于，步骤（4）中，所述炉渣灰细度满足0.045mm筛的筛余量不超过炉渣初品总质量的25%。
6.一种利用炉渣制备的混凝土，其特征在于，其原料包括按质量份数计的炉渣灰60-80份，水泥250-280份，碎石930-980份，砂920-950份，减水剂3-5份，水150-180份，所述炉渣灰采用权利要求1-5中任一项所述的炉渣的处理工艺处理而得。
7.根据权利要求6所述的利用炉渣制备的混凝土，其特征在，所述水泥应满足相应的国标，满足沸煮法检验标准，初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h，0.45μm方孔筛的筛余不得超过10%，pH值高于12。
8.根据权利要求7所述的利用炉渣制备的混凝土，其特征在于，所述碎石粒径为5-31.5mm。
9.根据权利要求8所述的利用炉渣制备的混凝土，其特征在于，所述砂为中砂，其细度模数uf为2.0-3.0，砂中石粉含量≤10.0%，石粉强度＜1.4%；砂中氯离子含量≤0.06%。
10.根据权利要求9所述的利用炉渣制备的混凝土，其特征在于，所述减水剂选自木质素磺酸盐类减水剂、三聚氰胺系减水剂类、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸盐减水剂中的任意一种。
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