CN109772848A - 一种城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法，属于垃圾处理技术领域。该方法的充填物来源于垃圾焚烧灰渣及飞灰，通过将垃圾焚烧灰渣及飞灰进行压缩‑制粒、封粒、颗粒包装，然后再将其运送至矿山，将其作为矿山充填的主要骨料，将材料飞灰颗粒与灰渣颗粒、膨胀剂、延缓剂、速凝剂、水泥、水等其他充填材料按照充填体强度设置配比，进行搅拌后通过管道等充填成套设备等从地面运至采空区工作面进行充填。该方法可以解决我国城市垃圾难处理的问题，且可为矿山节约充填成本。本发明具有变废为宝、施工工艺简单、成本低、充填体强度高、清洁环保等特点。

Description

一种城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，特别是指一种城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法。

背景技术

“垃圾围城”已是当代不得不面对的问题，垃圾处理已成为各地城市管理者头痛的难题。传统的垃圾处理方式给城市及其周边环境造成了不可弥补的严重后果。所以将垃圾看作可利用能源与资源，从生态产业整体出发，通过信息流、能源流、物质流的整合，使垃圾处理变为生态循环系统将是未来处理城市垃圾的发展方向。中国专利CN201810470793公开了一种用油脂脱色废土和化工污泥焚烧灰渣制备填料的方法。油脂脱色废土和化工污泥焚烧灰渣作为原料，粘土作为辅料，聚乙烯醇水溶液为粘结剂，按一定比例混合，搅拌、造粒、干燥、焙烧，制备出堆积密度小、孔隙发达、重金属浸出率小的填料。所采用的是化工垃圾焚烧灰渣，工艺复杂，应用范围较小。中国专利CN201810272421公开了一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基及其施工方法。地基层、铺设于地基层顶面的路基层和铺设于路基层顶面的路面层；其中，路基层包括路基基体和多层加筋结构层；路基基体由压实的填料构成，填料主要由生活垃圾焚烧灰渣和黏土混合制成；加筋结构层由下至上间隔铺设于路基基体内，最顶层加筋结构层位于路面层的底面，加筋结构层主要由土工格栅和固定于其顶部的土工格室构成。所采用的方式只是将焚烧灰渣填充到路基基体，埋度较浅，极易造成污染。

而且，传统的充填材料，大多数充填成本较高，制约着矿山的开采成本，所以在充填骨料上的研究正在逐渐增多，寻求一种绿色、经济、能够满足充填强度的充填材料是当代采空区充填的发展趋势。中国专利CN201510949609公开了一种利用垃圾充填废弃井巷并制取生物质能源的方法。将生物技术结合生物质垃圾和废弃井巷两大资源进行产甲烷的方法，首先筛选城市垃圾和农林业垃圾，然后利用生物技术分别培养产氢产乙酸菌菌落和产甲烷菌菌落；选择煤体保存完整的废弃巷道，将分类后的垃圾和菌落放入废弃井巷中，再向井巷中注入垃圾浆液和水，封闭使填充的巷道形成一个密封装置，利用生物发酵产出甲烷。所采用的工艺复杂，培养菌落周期较长，难以按时保证矿山对充填物料的需求。中国专利CN201510782204公开了一种高初始强度充填采煤方法。将城市垃圾破碎与相应比例固化剂混合并压制成充填型材；将制备和密封好的充填型材从地面运至井底，然后运输至工作面；当工作面完成割煤、移架、推溜后，利用矿用平板车将充填型材从上平巷送入，通过上端头旋转变道器进入支架后方可弯曲轨道，将充填型材卸到采空区内并规则码放，剩余间隙用快硬水泥浆材料充填，确保能够完全接顶。所采用的充填材料只是解决了部分城市陈腐垃圾的问题，但对于垃圾焚烧灰渣及飞灰并未涉及，并且该方法将充填型材卸到采空区内并规则码放，剩余间隙再用快硬水泥浆材料充填，人员进入空区，增加了危险性。

本发明提出一种将焚烧灰渣及飞灰简单处理后再与膨胀剂，延缓剂，速凝剂，水泥，水等直接混合搅拌，并将其作为充填原料的方法，能够很好的解决城市垃圾焚烧灰渣及飞灰，同时又能解决矿山采矿区遗留问题，同时又能解决充填成本高的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法。

该方法包括步骤如下：

S1：将城市垃圾预处理后在垃圾焚烧发电厂焚烧，收集焚烧处理后的灰渣及飞灰；

S2：将S1中收集的焚烧灰渣和飞灰混合后，在压缩—制粒机上进行压缩，制成符合要求的粒状物；

S3：将S2中制好的粒状物在封粒机上进行封装；

S4：将S3中封装好的粒状物在颗粒包装机上进行包装，并运输到需要充填的矿山；

S5：将S4中包装好的颗粒与膨胀剂、延缓剂、速凝剂、固化剂、水等按照充填体强度设置配比，进行搅拌后，通过充填成套设备从地面运至采空区工作面进行充填；

S6：在采煤过程中，实施边采煤、边充填，以控制顶板破坏和地表下沉，保障地面建筑物的安全；

S7：工作面开采完毕后，通过边界煤柱和停采线煤柱，再次密封采空区，确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换；

S8：充填完成以后，采取固体废弃物封存的方法进行封存；

S9：封存充填后，采取监测和预警措施，保障充填体和封闭区域的安全性。

其中，S1中城市垃圾预处理包括挑拣出不易破碎的废金属，然后对剩余城市垃圾进行破碎。

S1中城市垃圾焚烧后垃圾焚烧飞灰含有铅、锌、铬、镉、汞等多种对环境有害的重金属以及二恶英，城市垃圾焚烧后将灰渣和飞灰与水混合，并搅拌均匀，灰渣和飞灰混合物与水的质量为2:1；处理后可达到GB16889-2008标准中相关限制条款，作为井下充填体。

S2中压缩前向焚烧灰渣和飞灰中加入专用重金属螯合剂(黄原酸酯类或二硫代胺基甲酸盐类衍生物)，以便与灰渣及飞灰中的铜和镍等金属原子形成结构稳定的络合物，并且可以增加颗粒强度，并制成直径≤6mm的粒状物。螯合剂的用量：对于铜，重金属螯合剂的用量是铜的3-6倍左右(重量比)；对于镍，重金属螯合剂的用量是镍的7.5倍左右。并对整个压缩过程的载荷和压缩量进行记录。

S4中将封装好的颗粒在颗粒包装机上进行包装，并通过汽车、火车、飞机、船舶等运输到需要充填的矿山。

S5中膨胀剂为铝粉，延缓剂为石膏粉，速凝剂为红星Ⅰ型、7Ⅱ型、782型、8604型中的一种，固化剂为水泥，膨胀剂用量为颗粒重量的0.3％—0.8％，延缓剂用量为颗粒重量的0.1％—0.28％，速凝剂用量为颗粒重量的0.05％—0.12％，固化剂用量为颗粒重量的30％—40％，水用量为颗粒重量的2.5—3.6倍。混合搅拌后，通过管道运输至浆液缓存池，再通过管道及泵输送到混合系统中，然后通过管道输送到相应采空区工作面中进行充填。

S9中监测和预警能够实时、远程监测充填体和封闭巷道围岩的应力状态。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，既缓解了城市垃圾带来的污染、处理困难、占地、民众政府之间情绪对立问题，又解决了采矿带来的地表建筑物损坏等问题，是一种环保、经济、安全、充填强度高、成本低的技术。而且其具有变废为宝的功效。

附图说明

图1为本发明的城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法的工艺平面图；

图2为本发明的城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法的工艺系统图。

其中：1—煤层；2—上平巷；3—下平巷；4—充填支架；5—充填管道；6—充填体；7—焚烧灰渣及飞灰颗粒；A—浆液生产系统一；B—泵一；C—浆液缓存池一；D—浆液生产系统二；E—泵二；F—混合器；G—浆液缓存池二；J—采空区工作面；Ⅰ—制浆系统；Ⅱ—输送系统；Ⅲ—采空区。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法。

该方法包括步骤如下：

S1：将城市垃圾预处理后在垃圾焚烧发电厂焚烧，收集焚烧处理后的灰渣及飞灰；

S2：将S1中收集的焚烧灰渣和飞灰在压缩—制粒机上进行压缩，制成符合要求的粒状物；

S3：将S2中制好的粒状物在封粒机上进行封装；

S4：将S3中封装好的粒状物在颗粒包装机上进行包装，并运输到需要充填的矿山；

S5：将S4中包装好的颗粒与膨胀剂、延缓剂、速凝剂、水泥、水按照充填体强度设置配比，进行搅拌后，通过充填成套设备从地面运至采空区工作面进行充填；

S6：在采煤过程中，实施边采煤、边充填，以控制顶板破坏和地表下沉，保障地面建筑物的安全；

S7：工作面开采完毕后，通过边界煤柱和停采线煤柱，再次密封采空区，确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换；

S8：充填完成以后，采取固体废弃物封存的方法进行封存；

S9：封存充填后，采取监测和预警措施，保障充填体和封闭区域的安全性。

下面结合具体实施例予以说明。本发明方法工艺如图1和图2所示。

S1、城市垃圾在城市周边的垃圾处理厂将垃圾中不易破碎的废金属等挑出回收，剩余部分再运输至垃圾焚烧发电厂焚烧。城市垃圾焚烧后的灰渣和飞灰的处理，垃圾焚烧飞灰含有铅、锌、铬、镉、汞等多种对环境有害的重金属以及二恶英，将灰渣和飞灰与水混合，混合比例为2:1，一起搅拌均匀，有利于强化飞灰中重金属的长期稳定性；处理后可达到4MPa，作为井下充填体。

S2、将焚烧后的灰渣和飞灰在压缩—制粒机上进行压缩，在压缩前要加入21.6g的专用重金属螯合剂，以便与灰渣及飞灰中的铜和镍等金属原子形成结构稳定的络合物，并且可以增加颗粒强度。螯合剂的用量：对于铜，重金属螯合剂的用量是铜的3-6倍左右(重量比)；对于镍，重金属螯合剂的用量是镍的7.5倍左右。并制成直径≤6mm的粒状物。

S3、将将制好的粒状物在封粒机上进行封装，防止二次污染。

S4、将封装好的颗粒在颗粒包装机上进行包装，并通过汽车、火车、飞机、船舶等运输到需要充填的矿山。

S5、将制备好的充填型材料，通过浆液生产系统一A和浆液生产系统二D，将焚烧灰渣及飞灰颗粒7、膨胀剂、延缓剂、速凝剂、水泥、水等其他充填材料按照充填体强度并根据实际情况设置配比，本发明实施例是用电子秤分别称取飞灰颗粒250g，灰渣颗粒150g，膨胀剂(铝粉)0.2g，延缓剂(石膏粉)0.7g，速凝剂0.3g，固化剂(水泥)100g，水900g混合搅拌后，通过管道运输至浆液缓存池一C和浆液缓存池二G，再通过管道及泵一B和泵二E输送到混合器F中，然后通过充填管道5输送到相应采空区工作面J中进行充填。如图1和图2所示。如图2，浆液生产系统一A、浆液缓存池一C、浆液生产系统二D和浆液缓存池二G构成制浆系统I，泵一B、泵二E和混合器F构成输送系统II，采空区工作面J位于采空区III。

S6、在采煤过程中，实施边采煤、边充填，以控制顶板破坏和地表下沉，保障地面建筑物的安全。如图1所示，在煤层1上部和下部分别开挖上平巷2和下平巷3，在煤层1和充填体6之间设置充填支架4，上平巷2和下平巷3内设置充填管道5，焚烧灰渣及飞灰颗粒7充填在充填体6中。

S7、工作面开采完毕后，通过边界煤柱和停采线煤柱，再次密封采空区，确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换。

S8、充填完成以后，采取固体废弃物封存的方法进行封存。

S9、封存充填后，采取监测和预警措施，保障充填体和封闭区域的安全性，监测预警的设备为高精度微震监测仪器、应力动态实时监测系统，可以时时、远程监测充填体和封闭巷道围岩的应力状态。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法，其特征在于：包括步骤如下：

S1：将城市垃圾预处理后在垃圾焚烧发电厂焚烧，收集焚烧处理后的灰渣及飞灰；

S2：将S1中收集的焚烧灰渣和飞灰混合在一起，并在压缩—制粒机上进行压缩，制成符合要求的粒状物；

S3：将S2中制好的粒状物在封粒机上进行封装；

S4：将S3中封装好的粒状物在颗粒包装机上进行包装，并运输到需要充填的矿山；

S5：将S4中包装好的颗粒与膨胀剂、延缓剂、速凝剂、固化剂、水按照充填体强度设置配比，进行搅拌后，通过充填成套设备从地面运至采空区工作面进行充填；

S6：在采煤过程中，实施边采煤、边充填，以控制顶板破坏和地表下沉，保障地面建筑物的安全；

S7：工作面开采完毕后，通过边界煤柱和停采线煤柱，再次密封采空区，确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换；

S8：充填完成以后，采取固体废弃物封存的方法进行封存；

S9：封存充填后，采取监测和预警措施，保障充填体和封闭区域的安全性。

2.根据权利要求1所述的城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法，其特征在于：所述S1中城市垃圾预处理包括挑拣出不易破碎的废金属，然后对剩余城市垃圾进行破碎。

3.根据权利要求1所述的城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法，其特征在于：所述S1中城市垃圾焚烧后的处理为将灰渣和飞灰与水混合，并搅拌均匀，灰渣和飞灰混合物与水的质量为2:1。

4.根据权利要求1所述的城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法，其特征在于：所述S2中压缩前向焚烧灰渣和飞灰中加入专用重金属螯合剂，以便与灰渣和飞灰中的铜、镍金属原子形成结构稳定的络合物，并增加颗粒强度，然后制成直径≤6mm的粒状物；其中，对于铜，重金属螯合剂的用量是铜重量的3-6倍；对于镍，重金属螯合剂的用量是镍重量的6-8倍；S2中对整个压缩过程的载荷和压缩量进行记录。

5.根据权利要求1所述的城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法，其特征在于：所述S5中膨胀剂为铝粉，延缓剂为石膏粉，速凝剂为红星Ⅰ型、7Ⅱ型、782型、8604型中的一种，固化剂为水泥，膨胀剂用量为颗粒重量的0.3％—0.8％，延缓剂用量为颗粒重量的0.1％—0.28％，速凝剂用量为颗粒重量的0.05％—0.12％，固化剂用量为颗粒重量的30％—40％，水用量为颗粒重量的2.5—3.6倍。

6.根据权利要求1所述的城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法，其特征在于：所述S9中监测和预警能够实时、远程监测充填体和封闭巷道围岩的应力状态。

7.根据权利要求4所述的城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法，其特征在于：所述专用重金属螯合剂为黄原酸酯类或二硫代胺基甲酸盐类衍生物。