CN109092851A - 掺加矿粉胶凝固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的工艺 - Google Patents

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刘志英
曹洁
徐炎华
董俊佳
王雷
姚科
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Nanjing Tech University
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/20—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste
    • B09B3/25—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste using mineral binders or matrix
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
    • B09B2101/00—Type of solid waste
    • B09B2101/30—Incineration ashes

Abstract

本发明涉及一种掺加矿粉胶凝固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的工艺。取80～120份生活垃圾焚烧飞灰置于容器中、加入预处理药剂4～6份，加水60～80份，搅拌后烘干、研磨过筛后备用；取预处理后垃圾焚烧飞灰70～85份、矿粉掺合料15～30份置于搅拌机中混合均匀，再取3～5份激发剂和35～50份蒸馏水配置成碱溶液加入混合物中，置于搅拌机中搅拌至泥浆状；将泥浆取出摔打至成泥团状，密封于恒温气候箱中养护，再将固化体置于水养护箱中养护5～28d后得胶凝固化体。通过掺加矿粉胶凝固化生活垃圾焚烧飞灰，有效降低其重金属迁移性，能因地制宜地利用工业废弃物，保护水土资源，控制环境污染。具有重大的环境、经济和社会效益。

Description

掺加矿粉胶凝固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的工艺
技术领域
本发明涉及一种固体废弃物的无害化处置，具体是涉及一种掺加矿粉胶凝固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的工艺。
背景技术
焚烧法因其减容性好、无害化程度高，能量可回收等优点逐渐成为生活垃圾处置研究的热点。越来越多的城市(尤其是用地紧张、垃圾产生量大的发达城市)优先选用焚烧法处理生活垃圾。但是，飞灰作为焚烧法的产物富集了大量的有害物质。据统计，目前我国每年焚烧生活垃圾产生的飞灰量超过400万吨，到2020年，每年排放飞灰将达到约1000万吨。生活垃圾焚烧飞灰富含大量重金属以及难降解有毒有机物质，已被我国列入《国家危险废物名录》(HW18)，必须予以安全处置。
目前，处理飞灰的技术主要有：固化/稳定化技术、药剂稳定化技术、高温熔融技术。其中固化/稳定化技术是目前国际上处理重金属危险废弃物的重要手段之一。以硅酸盐水泥基固化飞灰具有工艺简单、成本低、材料来源广泛等优点，应用较为广泛，但其存在增容比高，重金属易浸出，耐酸性能差等一系列的缺陷，不利于固化体的资源化利用。
与水泥固化相比，碱激发胶凝材料是低耗能、低成本的绿色材料，具有强度高，稳定性好、抗酸抗腐蚀能力好等优点。矿粉具有潜在水硬性，通过外加碱激发剂能形成水硬性胶凝材料，具有固化含重金属离子固体废弃物的技术优势，而飞灰与目前常用的矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料相近。因此研究以飞灰为主要原料、掺加适量矿粉制成胶凝固化体能够固化飞灰中的重金属。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种掺加矿粉胶凝固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的工艺，按照所述方法可更加有效、便宜的实现生活垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定化及固化。
本发明的技术方案为：掺加矿粉胶凝固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的工艺，具体步骤如下：
(1)、取生活垃圾焚烧飞灰80～120份、预处理药剂4～6份，加水60～80份，置于搅拌机慢速搅拌后，放置烘箱烘干、研磨过筛备用；
(2)、称取步骤(1)预处理后的垃圾焚烧飞灰70～85份、掺和料(干基)15～30份，置于搅拌机中搅拌混合均匀，制得的混合物；
(3)、称取激发剂3～5份，蒸馏水35～50份，将激发剂溶于蒸馏水后制成碱溶液；
(4)、将步骤(3)制成的碱溶液加入步骤(2)制得的混合物中，置于搅拌机中搅拌至泥浆状；
(5)、将泥浆取出摔打至成泥团状，用保鲜膜包裹密封以隔绝空气，于恒温气候箱中养护20～30h后取出，拆去包裹物；
(6)、将固化体置于一定温度的水养护箱中养护5～28d后得胶凝固化体。
优选步骤(1)中所述的预处理药剂为氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化钾中的一种或多种，烘箱温度为95℃～105℃。
优选步骤(1)中所述的慢速搅拌的速度为100～200转/分钟，搅拌时间为2h～3h；过筛为过100目筛。
优选步骤(2)中所述的掺和料是S105、S95或S75矿粉中的一种或多种；搅拌转速为50～100转/分钟，搅拌时间为2～5min。
优选步骤(3)中所述的激发剂为氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化钾中的一种或多种。
优选步骤(4)中所述的搅拌为先以100～200转/分钟的转速慢速搅拌2～5min，再以600～800转/分的转速快速搅拌3～5min。
优选步骤(5)中所述的摔打时间为0.5～2min，恒温气候箱中养护温度为20～40℃。
优选步骤(6)中所述的的水养护箱养护的养护温度为20～40℃。
有益效果：
1、养护时间短，可降低生产周期，有一定的经济性；
2、有效利用工业废弃物(飞灰和矿粉)，可极大程度实现废物再利用；
3、产品可有效封闭飞灰中的重金属，具有一定的环境效益；
4、与传统药剂稳定化技术相比，胶凝固化具有普适性；
5、稳定化/固化后的飞灰环境相容性好，不会产生二次污染。
具体实施方式
实施例1：
取生活垃圾焚烧飞灰80份、氢氧化钙4份，加水60份，置于搅拌机以100转/分钟慢速搅拌3h后，在105℃下烘干、研磨过100目筛备用；称取70份预处理后的垃圾焚烧飞灰和30份S95矿粉于容器中，置于搅拌机中以50转/分钟频率搅拌2min，混合均匀，再称取3份氢氧化钠溶于40份的蒸馏水中制成碱溶液；将碱溶液加入混合物中，置于搅拌机中以100转/分钟频率搅拌5min，再以600转/分钟频率搅拌5min，；将泥浆取出摔打1min，使之形成泥团状，用保鲜膜包裹封闭隔绝空气，于25℃的恒温养护箱中养护20h后拆去包裹物，将固化体置于25℃的水养护箱中养护14天后得胶凝固化体。实施例1中飞灰的重金属浸出如表1所示。
表1实施例1中的飞灰重金属浸出值
实施例2：
取生活垃圾焚烧飞灰100份、氢氧化钾5份，加水70份，置于搅拌机以150转/分钟慢速搅拌2.5h后，在100℃下烘干、研磨过100目筛备用；称取80份预处理后的垃圾焚烧飞灰和20份S105矿粉于容器中，置于搅拌机中以80转/分钟频率搅拌3min，混合均匀，再称取4份氢氧化钙溶于50份的蒸馏水中制成碱溶液；将碱溶液加入混合物中，置于搅拌机中以150转/分钟频率搅拌3min，再以700转/分钟频率搅拌3min，；将泥浆取出摔打0.5min，使之形成泥团状，用保鲜膜包裹封闭隔绝空气，于40℃的恒温养护箱中养护24h后拆去包裹物，将固化体置于20℃的水养护箱中养护28天后得胶凝固化体。实施例2中飞灰的重金属浸出如表1所示。
表2实施例2中的飞灰重金属浸出值
实施例3：
取生活垃圾焚烧飞灰120份、氢氧化钠6份，加水80份，置于搅拌机以200转/分钟慢速搅拌2h后，在95℃下烘干、研磨过100目筛备用；称取85份预处理后的垃圾焚烧飞灰和15份S75矿粉于容器中，置于搅拌机中以100转/分钟频率搅拌5min，混合均匀，再称取5份氢氧化钾溶于35份的蒸馏水中制成碱溶液；将碱溶液加入混合物中，置于搅拌机中以200转/分钟频率搅拌2min，再以800转/分钟频率搅拌4min，；将泥浆取出摔打2min，使之形成泥团状，用保鲜膜包裹封闭隔绝空气，于30℃的恒温养护箱中养护30h后拆去包裹物，将固化体置于30℃的水养护箱中养护5天后得胶凝固化体。实施例3中飞灰的重金属浸出如表3所示。
表3实施例3中的飞灰重金属浸出值

Claims (8)

1.掺加矿粉胶凝固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的工艺，具体步骤如下：
(1)、取生活垃圾焚烧飞灰80～120份、预处理药剂4～6份，加水60～80份，置于搅拌机慢速搅拌后，放置烘箱烘干、研磨过筛备用；
(2)、称取步骤(1)预处理后的垃圾焚烧飞灰70～85份、掺和料15～30份，置于搅拌机中搅拌混合均匀，制得的混合物；
(3)、称取激发剂3～5份，蒸馏水35～50份，将激发剂溶于蒸馏水后制成碱溶液；
(4)、将步骤(3)制成的碱溶液加入步骤(2)制得的混合物中，置于搅拌机中搅拌至泥浆状；
(5)、将泥浆取出摔打至成泥团状，用保鲜膜包裹密封以隔绝空气，于恒温气候箱中养护20～30h后取出，拆去包裹物；
(6)、将固化体置于一定温度的水养护箱中养护5～28d后得胶凝固化体。
2.根据权利1所述工艺，其特征在于步骤(1)中所述的预处理药剂为氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化钾中的一种或多种，烘箱温度为95℃～105℃。
3.根据权利1所述工艺，其特征在于步骤(1)中所述的慢速搅拌的速度为100～200转/分钟，搅拌时间为2h～3h；过筛为过100目筛。
4.根据权利1所述工艺，其特征在于步骤(2)中所述的掺和料是S105、S95或S75矿粉中的一种或多种；搅拌转速为50～100转/分钟，搅拌时间为2～5min。
5.根据权利1所述工艺，其特征在于步骤(3)中所述的激发剂为氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化钾中的一种或多种。
6.根据权利1所述的工艺，其特征在于步骤(4)中所述的搅拌为先以100～200转/分钟的转速慢速搅拌2～5min，再以600～800转/分的转速快速搅拌3～5min。
7.根据权利1所述的工艺，其特征在于步骤(5)中所述的摔打时间为0.5～2min，恒温气候箱中养护温度为20～40℃。
8.根据权利1所述的工艺，其特征在于步骤(6)中所述的水养护箱养护的温度为20～40℃。
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