CN110171934B - 一种垃圾焚烧飞灰与建筑废材的协同再生处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料,所述建材辅料由垃圾焚烧飞灰、建筑废材、活性氧化铝、黏土、硅烷偶联剂混合均匀后,加入水玻璃、碳酸钠、表面活性剂、水,凝结造粒,然后在颗粒表面涂覆固化剂,烧制,形成建材辅料;所述固化剂由二氧化硅、水泥生料、甲基硅酸钠、十六烷基三甲氧基硅烷复配得到。本发明所制备的建材辅料重金属及有毒物质浸出少,可用于制备水泥、沥青等。

Description

一种垃圾焚烧飞灰与建筑废材的协同再生处理方法
技术领域
本发明属于环境治理中的固体废弃物再利用领域,具体涉及一种垃圾焚烧飞灰与建筑废材的协同再生处理方法。
背景技术
在城市化进程中,垃圾作为城市代谢的产物曾经是城市发展的负担,世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。全世界垃圾年均增长速度为8.42%,而中国垃圾增长率达到10%以上。全世界每年产生4.9亿吨垃圾,仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾。中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨。在如此巨大的垃圾压力下,有理由相信,垃圾处理产业会成为未来国内的明星产业。如今,垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”,是“放错地方的资源”,这既是对垃圾认识的深入和深化,也是城市发展的必然要求。垃圾焚烧是一种较古老的传统的处理垃圾的方法,由于垃圾用焚烧法处理后,减量化效果显著,节省用地,还可消灭各种病原体,将有毒有害物质转化为无害物,故垃圾焚烧法已成为城市垃圾处理的主要方法之一。
垃圾焚烧即通过适当的热分解、燃烧、熔融等反应,使垃圾经过高温下的氧化进行减容,成为残渣或者熔融固体物质的过程。垃圾焚烧飞灰是市政生活垃圾焚烧处置过程中烟气净化系统的捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。焚烧飞灰含有二噁英及重金属等有害物,根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)规定:“生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物管理”。因此,垃圾焚烧飞灰必须单独收集,不得与生活垃圾、焚烧残渣等混合,也不得与其他危险废物混合。并要求垃圾焚烧飞灰不得在产生地长期储存,不得进行简易处置,不得排放。一般要求垃圾焚烧飞灰产生地必须进行必要的稳定化固化处理,稳定化固化处理之后方可运输,运输需使用专用运输工具。采用密闭收集和输送的方式输送至飞灰储仓,经浸出毒性试验合格后送至填埋场填埋。垃圾焚烧飞灰若进入生活垃圾填埋场处置,需满足GB16889的要求,若进入水泥窑处置,需满足GB30485的要求。
目前,国内生活垃圾焚烧飞灰主要处置方式如下:(1)直接进入危险废物填埋场填埋,其处理成本高,无填埋场的区域在远距离运输中存在二次污染风险;(2)螯合剂稳定化或水泥固化后进入卫生填埋场填埋,浸出毒性不合格现象时有发生,二次污染风险高,存在增容量大、占有土地资源等问题;(3)随着垃圾焚烧的普及,卫生填埋场的逐步关停或填埋场容量饱和,生活垃圾焚烧飞灰面临无法填埋的风险;(4)水泥窑协同处置,Cl元素影响水泥质量,会限制水泥使用范围,对设备腐蚀危害较大。
国外发达国家飞灰的处置技术有:德国采用矿井深埋,日本采用高温熔融,美国采用飞灰炉渣混合处置等。考虑到我国国情、投资处置成本以及现行法规限制等,所述发达国家采用的技术均不适宜我国飞灰处置。因此,开发环境友好、符合我国经济发展的垃圾焚烧飞灰处置技术,从根本上改变飞灰处置现状,突破当前垃圾焚烧行业能源、环境、资源三者之间的矛盾,成为中国垃圾焚烧行业可持续发展的重大战略需求,也是急需解决的环境和社会问题。
专利文献CN201610135700.0公开了一种生活垃圾焚烧飞灰与水泥造粒后二次处理的方法,并在工程上实现其在沥青路面中的资源化清洁应用。所述方法是先将生活垃圾焚烧飞灰进行水泥造粒,然后在颗粒表面涂覆硅烷防水剂、稀释沥青等进行二次处理获得生活垃圾焚烧飞灰预处理颗粒,再将生活垃圾焚烧飞灰预处理颗粒加入沥青混合料中。所述方法虽然实现了垃圾焚烧飞灰的再利用,但是传统的水泥固化技术在处理重金属废物时存在很多问题,首先,需要使用大量水泥,致使废物增容比较大,使固化的费用急剧增加而失去价廉的优势,同时也给后续的运输与处理带来困难;其次,水泥固化基质体的高孔隙率和高渗透性;另外,固化体的强度非常低,28天的强度仅0.35-0.70MPa,而一些重金属如Cu、Pb、Zn等的加入会延缓水泥的凝结和硬化,固化体中的重金属在环境介质的侵蚀下将面临转移到环境中的潜在危险,对环境可能造成二次污染;最后,固化体难以再生利用。所以,垃圾焚烧飞灰用水泥进行固化不是明智之举。
专利文献CN200410016744.9公开了一种利用城市垃圾焚烧灰渣烧制生态水泥熟料的方法,利用城市垃圾焚烧后产生的飞灰作为水泥原料之一,与常用的天然水泥原料混合配制成水泥生料烧制成水泥熟料,其中所述飞灰在所述混合配制的水泥生料中的比例为0.01%至50%。所述方法用裸露的未经过任何处理的垃圾焚烧飞灰作为制备水泥的原材料使用,势必会出现垃圾焚烧飞灰中的有毒有害物质浸出,造成环境的二次污染。
专利文献CN201710462509.1公开了一种应用垃圾焚烧飞灰所制作的泡沫轻质土,泡沫轻质土是先以含有垃圾焚烧飞灰和水泥的胶凝材料与内掺型防水剂、水制成垃圾焚烧飞灰水泥浆,再将泡沫通过泡沫轻质土自动化机械加入到垃圾焚烧飞灰水泥浆,然后经混合搅拌、导管输送、浇筑成型、养护而成路基。所述泡沫轻质土通过内掺型有机硅防水剂防止垃圾焚烧飞灰中的有害物质溶出,但是作为路基复杂的地下环境,很难保证防水剂能长时间起到防止有害物质浸出的作用,而且发明人也没有进行长期验证。
专利文献CN201710886101.7公开了一种垃圾焚烧灰渣微生物砖的制作方法,包括将垃圾焚烧灰渣过筛,与菌液拌合均匀;装入多孔透水模具压实;将模具浸没在混合盐溶液中,使混合盐溶液渗入垃圾焚烧灰渣的孔隙,沥干,得到垃圾焚烧灰渣微生物砖。所述微生物诱导碳酸钙结晶技术在胶结固化松散垃圾焚烧灰渣颗粒的同时,能够固定垃圾焚烧灰渣中的有害重金属离子成分,但是制备过程较为复杂且成本高。
专利文献CN201510826594.6公开了一种利用城市垃圾焚烧灰渣烧制的生态水泥熟料,由如下重量份的组分制成:城市垃圾焚烧灰渣15~82份、砂岩75~85份、矿渣20~25份、黄砂岩5~15份、铁粉2~5份,其余为水。虽然试验表明用掺城市垃圾焚烧灰渣与不掺城市垃圾焚烧灰渣所生产的水泥拌合的混凝土结果相近,减少了天然资源的消耗,但所述水泥同样存在有毒物质浸出的问题。
建筑废材是在对建筑物实施新建、改建、扩建或者是拆除过程中产生的固体废弃物。对于建筑垃圾如果实行长期不管的态度,那么对于城市环境卫生,居住生活条件,土地质量评估等都有恶劣影响。首先大量的土地堆放建筑垃圾后,会降低土壤的质量,降低土壤的生产能力;建筑垃圾堆放于空气中,影响空气质量,一些粉尘颗粒会悬浮于空气中,有害人体健康;建筑垃圾在堆放过程中,长期的堆积是建筑垃圾的有害物质渗入到地下水域,污染水环境;如果建筑垃圾在城市中堆放的话,对城市环境,美观度都不利;建筑垃圾的堆放可能存在某些安全隐患,随时可能会发生一些事故。
建筑废材中的许多废弃物经分拣、剔除或粉碎后均可作为再生资源重新利用,目前主要利用途径有:(1)用于生产相应强度等级的混凝土、砂浆或制备砌块、墙板、地砖等;(2)用于生产再生砖;(3)用于公路路面基层等。
随着我国经济发展,城市化建设、山区道路扩宽等大型工程对混凝土、水泥、沥青、地砖等建筑材料需求量极大,然而自然资源日益短缺,砂、石料被过量开采,对环境造成极大影响。因此,将日常生活中产生的建筑废材和生活垃圾进行再加工,制备成性能良好的建筑材料不仅解决能有效解决资源短缺的问题,而且保护环境,节约资源。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料及制备方法,本发明的另一个目的是提供一种垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料的用途,本发明还有一个目的是提供一种含有所述建材辅料的水泥和沥青。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料,所述建材辅料由垃圾焚烧飞灰、建筑废材、活性氧化铝、黏土、硅烷偶联剂混合均匀后,加入水玻璃、碳酸钠、表面活性剂、水,凝结造粒,然后在颗粒表面涂覆固化剂,烧制,形成建材辅料;所述固化剂由二氧化硅、水泥生料、甲基硅酸钠、十六烷基三甲氧基硅烷复配得到。
优选的,所述建材辅料中垃圾焚烧飞灰的质量百分比为50-60%,建筑废材的质量百分比为10-25%,其中垃圾焚烧飞灰与建筑废材的质量比为2-5:1。
优选的,所述固化剂中二氧化硅、水泥生料、甲基硅酸钠、十六烷基三甲氧基硅烷的质量比为10-15:20-25:1:1-1.5。
所述垃圾焚烧飞灰为烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰,优选的,所述垃圾焚烧飞灰经低温热降解处理,二噁英含量≤10ng TEQ/kg。
优选的,所述垃圾焚烧飞灰经研磨后粒径小于0.1mm,其中粒径小于75μm的飞灰质量百分比含量大于85%。
所述建筑废材为经破碎、筛分、除铁、轻物质分离等工艺处理后的建筑垃圾再生骨料,所述骨料经粉碎后粒径小于0.1mm,其中粒径小于75μm的骨料质量百分比含量大于75%。
所述硅烷偶联剂选自异丁基三乙氧基硅烷偶联剂、异辛基三乙氧基硅烷偶联剂中的一种或两种的组合。硅烷偶联剂可连接混合物中的无机物质和有机物质,提高垃圾焚烧飞灰和建筑废材之间的融合性,提高两者之间的粘接强度。
所述表面活性剂为非离子表面活性剂,选自十八烷醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚、聚乙二醇三甲基壬基醚中的一种或两种以上的组合。
在本发明的优选实施方式中,所述建材辅料由垃圾焚烧飞灰50-60份、建筑废材10-25份、活性氧化铝5-8份、黏土4-10份、硅烷偶联剂3-6份混合均匀后,加入水玻璃4-6份、碳酸钠2-4份、表面活性剂2-4份、水40-70份,凝结造粒,然后在颗粒表面涂覆固化剂10-15份,烧制,形成建材辅料。
所述固化剂由二氧化硅20-30份、水泥生料40-45份、甲基硅酸钠1-1.5份、十六烷基三甲氧基硅烷2-3份复配得到。
一种垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将垃圾焚烧飞灰用复配酸溶剂按照固液比为200-300g/1L的比例洗涤,过滤后将滤饼干燥,研磨;
(2)将建筑废材经破碎、筛分、除铁、轻物质分离处理后粉碎,粉碎粒径小于0.1mm,其中粒径小于75μm的颗粒质量百分比含量大于75%;
(3)按照比例将步骤(1)得到的垃圾焚烧飞灰、步骤(2)得到的建筑废材、活性氧化铝、黏土、硅烷偶联剂搅拌混合均匀后,加入水玻璃、碳酸钠、表面活性剂和水,快速搅拌均匀后凝结造粒;
(4)按照比例将二氧化硅、水泥生料、甲基硅酸钠、十六烷基三甲氧基硅烷搅拌均匀形成固化剂,与未经干燥的步骤(3)得到的颗粒进行充分拌和;
(5)将表面涂覆固化剂的颗粒在1000-1100℃下烧制20-30min,室温冷却后得到建材辅料。
优选的,所述步骤(1)中复配酸溶剂为醋酸或磷酸与水复配的酸溶剂,浓度为5-15%,滤饼在100-110℃的烘干设备中进行干燥,研磨至飞灰粒径小于0.1mm,其中粒径小于75μm的飞灰质量百分比含量大于85%。
所述步骤(3)中垃圾焚烧飞灰与建筑废材的质量比为2-5:1。
所述步骤(4)中固化剂中二氧化硅、水泥生料、甲基硅酸钠、十六烷基三甲氧基硅烷的质量比为10-15:20-25:1:1-1.5;颗粒与固化剂拌和时间为30-40min,温度为20-27℃,给予充分的时间让固化剂在颗粒表面固化。
一种垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料在土木工程和公路工程中的应用,优选的,所述建材辅料用于制备水泥、沥青、路基填充材料,更优选的,所述建材辅料用于制备硅酸盐水泥和石油沥青。
一种硅酸盐水泥的制备方法,包括如下步骤:
(1)将石灰石等大块硬质原料破碎至小于25mm的小块料,将干燥的粘土与石灰石、铁矿石等常规原料按比例送入磨机内,研磨成生料粉,搅拌均匀;
(2)在一定比例的生料粉、煤粉、垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料中加适量水混合制成直径为10-30mm的生料球,将生料球送入回转窑内煅烧,制成水泥熟料;
(3)将水泥熟料经冷却后加入石膏,在磨机内研细,制成硅酸盐水泥。
优选的,所述步骤(2)中生料粉、煤粉与所述建材辅料的质量比为90-100:1-2:10-15。
所述制备硅酸盐水泥的方法中生料粉粒径、煅烧温度等均属于本领域技术人员熟悉的常规技术手段。
一种由上述方法制备的硅酸盐水泥,其特征在于,所述硅酸盐水泥中垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料质量占比为7-14%。
一种石油沥青的制备方法,包括如下步骤:
(1)将原油经常压蒸馏分出汽油、煤油、柴油等轻质馏分,再经减压蒸馏分出减压馏分,余下的残渣为直馏沥青;
(2)将一部分直馏沥青加热,添加垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料和抽出油,放入搅拌容器内搅拌1-2h;
(3)将步骤(2)得到的沥青组分倒入剩余的直馏沥青基质中,110-150℃温度下,搅拌均匀,制得所述石油沥青。
优选的,所述步骤(1)中的直馏沥青符合道路沥青规格,且获得直馏沥青的技术是本领域技术人员熟悉的常规技术手段。
所述步骤(2)中一部分直馏沥青为任意比例的沥青,优选为直馏沥青总量的1/6-1/3。
所述步骤(2)中直馏沥青与垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料的质量比为30-40:5-10。
一种由上述方法制备的石油沥青,其特征在于,所述石油沥青中垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料质量占比为4-10%。
本发明所制备的垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料重金属及有毒物质浸出少,可用于制备水泥、沥青等,或者作为路堤、路基的填充材料不会出现污染地表水的问题,同时所述建材辅料与其他制备原料相容性较好,在约10%的含量下也不会影响制备产品的性能,节约资源,为废弃资源再利用奠定良好基础。
附图说明
图1垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生建材辅料制备流程图
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的部分实施例,而不是全部。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
本发明所用垃圾焚烧飞灰来源于位于江苏省的某垃圾焚烧厂,本发明所述的垃圾焚烧飞灰为垃圾焚烧炉的布袋除尘器收集的垃圾焚烧飞灰。在焚烧厂内垃圾焚烧飞灰要进行二噁英低温热降解处理,低温热降解的工艺参数为:飞灰排出温度:≤150℃;脱氯活性介质:CaO,质量浓度≥10%;气氛:氮气气氛,O2体积浓度≤1%;热降解温度:400℃;固相停留时间:1-2h。在上述工艺条件下二噁英的降解率达95%以上,垃圾焚烧飞灰中二噁英的含量降低至10ng TEQ/kg以下。
实施例1垃圾焚烧飞灰的预处理
将经过二噁英低温热降解处理的垃圾焚烧飞灰与质量浓度为15%的醋酸溶液按照固液比为300g/1L的比例进行混合,充分搅拌后过滤,滤饼在200℃的干燥设备中干燥1h左右,破碎滤饼后送入研磨机中研磨,直至飞灰粒径小于0.1mm,其中粒径小于75μm的飞灰质量百分比含量大于85%,备用。
实施例2建筑废材的预处理
在某建筑垃圾处理厂中,建筑废材经破碎、筛分、除铁、轻物质分离处理后粉碎,粉碎粒径小于0.1mm,其中粒径小于75μm的颗粒质量百分比含量大于75%,备用。
实施例3垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料的制备
S1:将实施例1制备的垃圾焚烧飞灰50份、实施例2制备的建筑废材10份、活性氧化铝6份、黏土4份、异丁基三乙氧基硅烷偶联剂5份搅拌混合均匀后,加入水玻璃5份、碳酸钠4份、表面活性剂聚氧乙烯醚3份、水40份后,快速搅拌均匀后凝结造粒;
S2:将二氧化硅20份、水泥生料40份、甲基硅酸钠1.5份、十六烷基三甲氧基硅烷2份搅拌均匀制备固化剂,与步骤S1得到的颗粒进行充分拌和,由于颗粒未经干燥,经过充分搅拌后固化剂能均匀涂覆在颗粒表面,连续搅拌40min,固化剂充分固化在颗粒表面;
S3:将步骤S2得到的表面涂覆固化剂的颗粒在1000℃下烧制20min,室温冷却后得到所述的垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料。
正常情况下,垃圾焚烧飞灰中可溶盐含量为20-30%,其中含有不同种类的重金属及有毒物质,用醋酸缓冲溶液法检测本发明垃圾焚烧飞灰预处理前、预处理后的醋酸浸出液中重金属浓度,为了验证本发明制备的建材辅料中重金属浸出情况,用相同方法检测建材辅料醋酸浸出液中重金属浓度,结果如下表所示。
表1生活垃圾焚烧飞灰浸出液中重金属浓度表
注:--表示未检出。
预处理前的垃圾焚烧飞灰其醋酸浸出液中Mn、Zn、Ba、Pb、Cu、Cd的浓度较高,经处理后,从整体趋势来看,预处理前的垃圾焚烧飞灰经过醋酸溶液洗涤后会把一部分重金属离子洗涤掉。具体的,Hg和Cr在预处理前的含量较低,醋酸溶液处理后浓度有所下降,而最终制备的建材辅料中Hg的含量已经低于检测限。Co在预处理前的含量为0.10mg/L,在用醋酸溶液处理后的含量就低于检测限。
洗涤后的垃圾焚烧飞灰与建筑废材混合,加入活性氧化铝、黏土和硅烷偶联剂黏结后,再加入水玻璃和碳酸钠促凝造粒,而表面活性剂更有利于后期的固化剂均匀包覆,包覆层中的甲基硅酸钠和十六烷基三甲氧基硅烷能有效提高建材辅料后期应用过程中与其他有机原料的相容性,且甲基硅酸钠和十六烷基三甲氧基硅烷能与硅酸盐材料表面的羟基生成化学键,提高建材辅料与硅酸盐材料的融合性。
由此可见,本发明所述的对垃圾焚烧飞灰的预处理及后期与建筑废材混合后包封都有效的减少了重金属离子浸出。
实施例4硅酸盐水泥1的制备
S1:将购于某石料厂的石灰石、铁矿石及煤等大块硬质原料破碎至小于25mm的小块料,将干燥的粘土与石灰石、铁矿石常规原料按照约10:90:2的比例送入磨机内,研磨成细的生料粉,输入搅拌库,在库中用压缩空气搅拌,并调整成分至合格的生料粉;
S2:将生料粉、煤粉、实施例3制备的建材辅料按照约100:1:15的比例混合,加适量水混合制成直径为10-30mm的生料球,将生料球送入回转窑内煅烧,制成水泥熟料;
S3:将水泥熟料经冷却后加入石膏,石膏的加入量控制水泥中SO3≤3.5%,在磨机内研细,制成硅酸盐水泥,所述水泥中建材辅料的含量约为12%。
实施例5硅酸盐水泥2的制备
S1:同实施例4;
S2:将生料粉、煤粉、实施例3制备的建材辅料按照约90:1:15的比例混合,加适量水混合制成直径为10-30mm的生料球,将生料球送入回转窑内煅烧,制成水泥熟料;
S3:同实施例4,水泥中建材辅料的含量约为14%。
实施例6硅酸盐水泥3的制备
S1:同实施例4;
S2:将生料粉、煤粉、实施例3制备的建材辅料按照约100:1:8的比例混合,加适量水混合制成直径为10-30mm的生料球,将生料球送入回转窑内煅烧,制成水泥熟料;
S3:同实施例4,水泥中建材辅料的含量约为7%。
对比实施例1不含建材辅料的硅酸盐水泥的制备
S1:同实施例4;
S2:将生料粉、煤粉按照约100:1的比例混合,加适量水混合制成直径为10-30mm的生料球,将生料球送入回转窑内煅烧,制成水泥熟料;
S3:同实施例4。
效果实施例1硅酸盐水泥的性能指标测试
按照GB1752007硅酸盐水泥标准对本发明制备的硅酸盐水泥1-3进行性能测试,所述水泥1-3均含有本发明制备的垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料,含量分别为12%、14%、7%,对照组为不含建材辅料的硅酸盐水泥;另外,按照GB 5085.3-1996规定的方法对硅酸盐水泥的重金属溶出进行检测,对比结果如下表所示。
表2硅酸盐水泥的物理性能指标
从上表的对比结果可以看出,当硅酸盐水泥中垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料的含量为7%、12%和14%时,与普通硅酸盐水泥相比,各项性能指标均在合格范围内。本发明制备的硅酸盐水泥1-3,SO3含量均小于3.5%,性能达到GB1752007硅酸盐水泥标准国家标准要求;本发明制备的硅酸盐水泥的重金属溶出检测达到GB 3838-2002地表水v类环境质量标准要求。在垃圾焚烧飞灰掺杂用于水泥生产的现有技术中,硅酸盐水泥中垃圾焚烧飞灰的掺量仅为5-10%,再过量将存在水泥性能下降或制品重金属溶出超标等问题。在本发明中,由垃圾焚烧飞灰制备的建材辅料掺量可达到14%左右,硅酸盐水泥性能未受影响,且重金属溶出检测符合国家标准。
实施例7石油沥青1的制备。
S1:将原油经常压蒸馏分出汽油、煤油、柴油等轻质馏分,再经减压蒸馏(残压10-100mmHg)分出减压馏分油,余下的残渣为直馏沥青,且直馏沥青符合道路沥青规格;
S2:将1/6直馏沥青升温加热,同时添加垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料和抽出油,直馏沥青与垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料的质量比为30:10,采用热拌沥青混合料的拌和工艺进行混合料的拌制,搅拌时间1-2h;
S3:将步骤S2得到的沥青组分倒入剩余的5/6直馏沥青基质中,110℃温度下,搅拌均匀,制得所述石油沥青,所述石油沥青中建材辅料含量约为5%。
实施例8石油沥青2的制备。
S1:同实施例7;
S2:将1/4直馏沥青升温加热,同时添加垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料和抽出油,直馏沥青与垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料的质量比为30:12,采用热拌沥青混合料的拌和工艺进行混合料的拌制,搅拌时间1-2h;
S3:将步骤S2得到的沥青组分倒入剩余的3/4直馏沥青基质中,110℃温度下,搅拌均匀,制得所述石油沥青,所述石油沥青中建材辅料含量约为10%。
对比实施例2不含建材辅料的石油沥青的制备
S1:同实施例7;
S2:将直馏沥青升温加热,同时添加抽出油,采用热拌沥青混合料的拌和工艺进行混合料的拌制,110℃温度下搅拌时间1-2h,制得所述石油沥青。
效果实施例1石油沥青的性能指标测试
按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)对石油沥青1和2的主要性能指标进行检测,对照组为不含建材辅料的石油沥青,对比结果如下。
表3石油沥青的物理性能指标
由上述对比结果可以看出,本发明制备的石油沥青中垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料的质量百分比为5%、10%,但是与不含所述建材辅料的石油沥青相比,重要的性能指标如针入度指数PI值、60℃动力粘度、10℃延度不存在显著差异,且6个月储存稳定,符合《公路沥青路面施工技术规范》中石油沥青质量标准要求。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各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,或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (6)

1.一种垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料,所述建材辅料由垃圾焚烧飞灰50-60份、建筑废材10-25份、活性氧化铝5-8份、黏土4-10份、硅烷偶联剂3-6份混合均匀后,加入水玻璃4-6份、碳酸钠2-4份、表面活性剂2-4份、水40-70份,凝结造粒,然后在颗粒表面涂覆固化剂10-15份,烧制,形成建材辅料;所述固化剂由二氧化硅20-30份、水泥生料40-45份、甲基硅酸钠1-1.5份、十六烷基三甲氧基硅烷2-3份复配得到;所述建材辅料用于制备硅酸盐水泥和石油沥青;
所述的垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将垃圾焚烧飞灰用复配酸溶剂按照固液比为200-300 g / 1L的比例洗涤,过滤后将滤饼干燥,研磨;
(2)将建筑废材经破碎、筛分、除铁、轻物质分离处理后粉碎,粉碎粒径小于0.1 mm,其中粒径小于75 μm的颗粒质量百分比含量大于75%;
(3)按照比例将步骤(1)得到的垃圾焚烧飞灰、步骤(2)得到的建筑废材、活性氧化铝、黏土、硅烷偶联剂搅拌混合均匀后,加入水玻璃、碳酸钠、表面活性剂和水,快速搅拌均匀后凝结造粒;
(4)按照比例将二氧化硅、水泥生料、甲基硅酸钠、十六烷基三甲氧基硅烷搅拌均匀形成固化剂,与未经干燥的步骤(3)得到的颗粒进行充分拌和;
(5)将表面涂覆固化剂的颗粒在1000-1100 ℃下烧制20-30 min,室温冷却后得到建材辅料;
所述步骤(1)中复配酸溶剂为醋酸或磷酸与水复配的酸溶剂,浓度为5-15%,滤饼在100-110 ℃的烘干设备中进行干燥,研磨至飞灰粒径小于0.1 mm,其中粒径小于75 μm的飞灰质量百分比含量大于85%;
所述步骤(3)中垃圾焚烧飞灰与建筑废材的质量比为2-5:1;
所述步骤(4)中颗粒与固化剂拌和时间为30-40 min,温度为20-27 ℃。
2.根据权利要求1所述的建材辅料,其特征在于,所述垃圾焚烧飞灰为烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰,经研磨后粒径小于0.1 mm,其中粒径小于75 μm的飞灰质量百分比含量大于85%;
所述建筑废材为经破碎、筛分、除铁、轻物质分离等工艺处理后的建筑垃圾再生骨料,所述骨料经粉碎后粒径小于0.1 mm,其中粒径小于75 μm的骨料质量百分比含量大于75%;
所述硅烷偶联剂选自异丁基三乙氧基硅烷偶联剂、异辛基三乙氧基硅烷偶联剂中的一种或两种的组合;
所述表面活性剂为非离子表面活性剂,选自十八烷醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚、聚乙二醇三甲基壬基醚中的一种或两种以上的组合。
3.一种硅酸盐水泥的制备方法,包括如下步骤:
(1)将石灰石等大块硬质原料破碎至小于25 mm的小块料,将干燥的粘土与石灰石、铁矿石等常规原料按比例送入磨机内,研磨成生料粉,搅拌均匀;
(2)在一定比例的生料粉、煤粉、权利要求1-2任一所述的垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料中加适量水混合制成直径为10-30 mm的生料球,将生料球送入回转窑内煅烧,制成水泥熟料;
(3)将水泥熟料经冷却后加入石膏,在磨机内研细,制成硅酸盐水泥;
所述步骤(2)中生料粉、煤粉与所述建材辅料的质量比为90-100 : 1-2 : 10-15。
4.一种根据权利要求3所述的方法制备的硅酸盐水泥,其特征在于,所述硅酸盐水泥中权利要求1-2任一所述的垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料质量占比为7-14%。
5.一种石油沥青的制备方法,包括如下步骤:
(1)将原油经常压蒸馏分出汽油、煤油、柴油等轻质馏分,再经减压蒸馏分出减压馏分,余下的残渣为直馏沥青;
(2)将一部分直馏沥青加热,添加权利要求1-2任一所述的垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料和抽出油,放入搅拌容器内搅拌1-2 h;
(3)将步骤(2)得到的沥青组分倒入剩余的直馏沥青基质中,110-150 ℃温度下,搅拌均匀,制得所述石油沥青;
所述步骤(2)中一部分直馏沥青为任意比例的沥青;
所述步骤(2)中直馏沥青与垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料的质量比为30-40 : 5-10。
6.一种根据权利要求5所述的方法制备的石油沥青,其特征在于,所述石油沥青中权利要求1-2任一所述的垃圾焚烧飞灰与建筑废材再生的建材辅料质量占比为4-10%。
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