CN110270581B - 一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，属于飞灰固化领域。一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，本发明通过先制作胶凝材料，之后再加入铁尾矿砂使飞灰可以充分溶于胶凝体中使其整体结构更为紧凑，使得飞灰的反应绝对充分，大幅提高重金属合格率，解决了直接制浆反应不完全的技术问题，同时结合干燥脱水工艺，去除经过充分反应后的浆体中的部分水分，使最终处理后的飞灰含水率达到规定标准，便于批量运输和填埋。由于采用了预制和干燥脱水处理工艺，现场不会再有扬尘产生的基础，彻底改观现有飞灰处理车间的脏、乱和差的现象，最大限度的保护了工人的身体健康。
Description
技术领域
本发明涉及飞灰固化领域，尤其涉及一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺。
背景技术
现有技术中发电飞灰重金属处理工艺最经济、最普遍工艺为螯合固化法。原理是在飞灰中加入1-3％的重金属螯合剂和20-30％的水，进行短暂搅拌，让螯合剂和飞灰中的重金属离子反应，形成螯合物，最后再添加水泥固化。重金属和含水率(＜30％)检测合格后进入生活填埋场填埋。但是现有的飞灰固化工艺，由于水、灰比例限制，再加上飞灰的无极性能，螯合剂和飞灰接触和搅拌均不充分，很大一部分重金属离子未能与螯合剂进行反应。现有技术中飞灰重金属螯合固化的重金属检测合格率低于60％，对于环境尤其对地下水和土壤形成极大的危害。改变处理工艺，大幅提升飞灰重金属合格率迫在眉睫。在现有飞灰处理工艺中，由于处理后的飞灰含水率必须低于30％，致使飞灰和水、药剂接触不充分，搅拌不充分，在下灰和装袋、运输过程中均会产生大量的扬尘。所有的垃圾电厂的灰飞处理车间均是尘土飞扬，工作环境极为恶劣，对工人的身体健康是很大的伤害，在此环境中工作的人员绝大部分患有职业病。呼吸道、肺部及皮肤均会受到不同程度的伤害。由于垃圾电厂在烟气处理过程中均添加氨水或尿素，飞灰吸附的氨味极重。在现有飞灰处理工艺中，所有飞灰车间氨味密布，操作工人眼睛、鼻子均会受到刺激气体的伤害，呼吸粘膜疾病十分普遍。
现有的地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，操作时灰尘较大，并且成品在填埋之后易降解，无法很好的起到填埋作用。
发明内容
本发明的目的是为了解决操作时灰尘较大，并且成品在填埋之后易降解，无法很好的起到填埋作用的问题，而提出的地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，包括：钢渣微粉储罐、矿渣粉储罐、脱硫石膏储罐、垃圾焚烧飞灰储罐、铁尾矿砂储罐和循环水箱，还包括：成型机，所述钢渣微粉储罐、脱硫石膏储罐、垃圾焚烧飞灰储罐和矿渣粉储罐分别通过输送皮带向圆盘搅拌机中输送原料，所述圆盘搅拌机通过胶凝材料斗提机向成型机中输送原料，所述圆盘搅拌机与胶凝材料斗提机之间设置有计量皮带，所述铁尾矿砂储罐向成型机内部输送原料，所述铁尾矿砂储罐与尾砂斗提机之间设置有计量皮带，所述循环水箱之间通过管道向成型机中输送原料水，所述成型机出口将成品输送至多级干燥机构，所述多级干燥机构将成品输送至养护仓中。
优选地，所述多级干燥机构包括：一级干燥机、二级干燥机、热风炉和干燥物料斗提机，所述成品输送带将物料输送至一级干燥机，所述一级干燥机通过干燥物料斗提机将物料输送至二级干燥机，所述热风炉向一级干燥机和二级干燥机中输送热风。
优选地，包括以下操作步骤：
S1、将钢渣微粉储罐、矿渣粉储罐、脱硫石膏储罐和垃圾焚烧飞灰储罐中的钢渣微粉、矿渣微粉、脱硫石膏和焚烧飞灰按照一定比例输送至圆盘搅拌机中，进行搅拌，搅拌温度为室温，搅拌转速为500-700N/min,搅拌时间为0.6-1.3h；
S2、将S1中搅拌完成的物料与铁尾矿砂储罐中的铁尾矿砂按照一定胶砂比先后依次加入成型机中，并按照输入成型机中的物料输入原料水；
S3、将S2成型机中的输出物料输送至多级干燥机构中，依次通过一级干燥机和二级干燥机，控制多级干燥机构中输出物料的含水率在25%-35%；
S4、将S3多级干燥机构中的成品放置在养护仓中，养护26-30d，控制养护温度在39-41℃，相对湿度80-90%，制成成品。
优选地，所述钢渣微粉、矿渣微粉、脱硫石膏和焚烧飞灰之间的优化配比控制在：12%-18%：2%-6%：10%-18%：60%-72%。
优选地，所述胶砂比为20%-30%。
优选地，加入的原料水为物料的120%-150%。
优选地，所述钢渣微粉的比表面积为380-420m2/kg，所述矿渣微粉的比表面积为380-420m2/kg，所述脱硫石膏的比表面积为600-680m2/kg。
与现有技术相比，本发明提供了一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，具备以下有益效果：
1．本发明中通过先制作胶凝材料，之后再加入铁尾矿砂使飞灰可以充分溶于胶凝体中使其整体结构更为紧凑，使得飞灰的反应绝对充分，大幅提高重金属合格率，解决了直接制浆反应不完全的技术问题，同时结合干燥脱水工艺，去除经过充分反应后的浆体中的部分水分，使最终处理后的飞灰含水率达到规定标准，便于批量运输和填埋。由于采用了预制和干燥脱水处理工艺，现场不会再有扬尘产生的基础，彻底改观现有飞灰处理车间的脏、乱和差的现象，最大限度的保护了工人的身体健康。并且添加了大量的水，原飞灰中的气体氨被水稀释和溶解，处理现场不会再产生任何刺激味道，工作环境得到了显著的改善。
2．本发明中成品的水化产物主要是絮状的C—S—H凝胶、棒状钙矾石和Friedel盐。水化7d的试样中有棒状钙矾石，此时C—S—H凝胶产生较少，钙矾石形貌比较清晰，随着水化的进行，C—S—H凝胶越来密实；28d后可以看到呈平面六边形或六方晶形的晶体，粒径为1～3μm，带有一定的插层结构。柱、棒状钙矾石和絮凝状的C—S—H凝胶紧密交织在一起，Friedel盐胶结或充填在钙矾石中间，填充了部分空隙，加固并致密了凝结硬化体的结构，力学性能进一步提高，使强度随着养护龄期增长逐渐变大，是该产品不会在填埋之后发生解体的情况。
附图说明
图1为本发明提出的一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺的整体流程示意图。
图中标号说明：
101钢渣微粉储罐、102矿渣粉储罐、103脱硫石膏储罐、104垃圾焚烧飞灰储罐、105铁尾矿砂储罐、106成型机、107养护仓、108圆盘搅拌机、109胶凝材料斗提机、110计量皮带、111尾砂斗提机、112循环水箱、201一级干燥机、202二级干燥机、203热风炉、204干燥物料斗提机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，包括：钢渣微粉储罐101、矿渣粉储罐102、脱硫石膏储罐103、垃圾焚烧飞灰储罐104、铁尾矿砂储罐105和循环水箱112，还包括：成型机106，钢渣微粉储罐101、脱硫石膏储罐103、垃圾焚烧飞灰储罐104和矿渣粉储罐102分别通过输送皮带向圆盘搅拌机108中输送原料，圆盘搅拌机108通过胶凝材料斗提机109向成型机106中输送原料，圆盘搅拌机108与胶凝材料斗提机109之间设置有计量皮带110，铁尾矿砂储罐105向成型机106内部输送原料，铁尾矿砂储罐105与尾砂斗提机111之间设置有计量皮带110，循环水箱112之间通过管道向成型机106中输送原料水，成型机106出口将成品输送至多级干燥机构，多级干燥机构将成品输送至养护仓114中。
多级干燥机构包括：一级干燥机201、二级干燥机202、热风炉203和干燥物料斗提机204，成品输送带107将物料输送至一级干燥机201，一级干燥机201通过干燥物料斗提机204将物料输送至二级干燥机202，热风炉203向一级干燥机201和二级干燥机202中输送热风。
进一步，优选地，包括以下操作步骤：
S1、将钢渣微粉储罐101、矿渣粉储罐102、脱硫石膏储罐103和垃圾焚烧飞灰储罐104中的钢渣微粉、矿渣微粉、脱硫石膏和焚烧飞灰按照一定比例输送至圆盘搅拌机108中，进行搅拌，搅拌温度为室温，搅拌转速为500-700N/min,搅拌时间为0.6-1.3h；
S2、将S1中搅拌完成的物料与铁尾矿砂储罐105中的铁尾矿砂按照一定胶砂比先后依次加入成型机106中，并按照输入成型机106中的物料输入原料水；
S3、将S2成型机106中的输出物料输送至多级干燥机构中，依次通过一级干燥机201和二级干燥机202，控制多级干燥机构中输出物料的含水率在25%-35%；
S4、将S3多级干燥机构中的成品放置在养护仓114中，养护26-30d，控制养护温度在39-41℃，相对湿度80-90%，制成成品。
进一步，优选地，钢渣微粉、矿渣微粉、脱硫石膏和焚烧飞灰之间的优化配比控制在：12%-18%：2%-6%：10%-18%：60%-72%。
进一步，优选地，胶砂比为20%-30%。
进一步，优选地，加入的原料水为物料的120%-150%。
进一步，优选地，钢渣微粉的比表面积为380-420m2/kg，矿渣微粉的比表面积为380-420m2/kg，脱硫石膏的比表面积为600-680m2/kg。
实施例2：基于实施例1有所不同的是；
S1、将钢渣微粉、矿渣微粉、脱硫石膏和焚烧飞灰按照质量比为15：4：16：65，输送至圆盘搅拌机108中进行搅拌，搅拌温度为室温，搅拌转速为550N/min,搅拌时间为0.6-1.3h；
S2、将S1中搅拌完成的物料与铁尾矿砂按照1：4的胶砂比先后依次加入成型机106中，并按照输入成型机106中的物料质量比的135%输入原料水；
S3、将S2成型机106中的输出物料输送至多级干燥机构中，依次通过一级干燥机201和二级干燥机202，控制多级干燥机构中输出物料的含水率在30%；
S4、将S3多级干燥机构中的成品放置在养护仓114中，养护27d，控制养护温度在41℃左右，相对湿度87%，制成成品。
S5、对试验成品进行抗压强度极差分析，养护情况下重金属浸出浓度测试，具体结果为下。
表一 28d试块的抗压强度极差分析结果
表二 胶砂试块养护28d情况下重金属离子浸出浓度
从上表1中可以看出，各因素对试块强度影响的大小顺序为矿渣粉＞垃圾焚烧飞灰＞脱硫石膏。再结合表1中较优水平的选取，可以得出最优强度配方为A3B4C4，即垃圾焚烧飞灰掺量为15%、脱硫石膏掺量为14%、矿渣粉掺量为67%；从表2中可以看出，垃圾焚烧飞灰原样中Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的浸出浓度远高于饮水标准;养护28d的充填料胶砂试块浸出液的Cd、Cu、Hg、Pb、Zn浓度都低于饮水标准，说明充填料对垃圾焚烧飞灰中重金属离子的固化效果良好，用冶金渣固化垃圾焚烧飞灰具有可行性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，包括：钢渣微粉储罐（101）、矿渣粉储罐（102）、脱硫石膏储罐（103）、垃圾焚烧飞灰储罐（104）、铁尾矿砂储罐（105）和循环水箱（112），其特征在于：还包括：成型机（106），所述钢渣微粉储罐（101）、脱硫石膏储罐（103）、垃圾焚烧飞灰储罐（104）和矿渣粉储罐（102）分别通过输送皮带向圆盘搅拌机（108）中输送原料，所述圆盘搅拌机（108）通过胶凝材料斗提机（109）向成型机（106）中输送原料，所述圆盘搅拌机（108）与胶凝材料斗提机（109）之间设置有计量皮带（110），所述铁尾矿砂储罐（105）向成型机（106）内部输送原料，所述铁尾矿砂储罐（105）与尾砂斗提机（111）之间设置有计量皮带（110），所述循环水箱（112）之间通过管道向成型机（106）中输送原料水，所述成型机（106）出口将成品输送至多级干燥机构，所述多级干燥机构将成品输送至养护仓（114）中；
所述多级干燥机构包括：一级干燥机（201）、二级干燥机（202）、热风炉（203）和干燥物料斗提机（204），成品输送带（107）将物料输送至一级干燥机（201），所述一级干燥机（201）通过干燥物料斗提机（204）将物料输送至二级干燥机（202），所述热风炉（203）向一级干燥机（201）和二级干燥机（202）中输送热风；
所述生产工艺还包括以下操作步骤：
S1、将钢渣微粉储罐（101）、矿渣粉储罐（102）、脱硫石膏储罐（103）和垃圾焚烧飞灰储罐（104）中的钢渣微粉、矿渣微粉、脱硫石膏和焚烧飞灰按照一定比例输送至圆盘搅拌机（108）中，进行搅拌，搅拌温度为室温，搅拌转速为500-700N/min，搅拌时间为0.6-1.3h；
S2、将S1中搅拌完成的物料与铁尾矿砂储罐（105）中的铁尾矿砂按照一定胶砂比先后依次加入成型机（106）中，并按照输入成型机（106）中的物料输入原料水；
S3、将S2成型机（106）中的输出物料输送至多级干燥机构中，依次通过一级干燥机（201）和二级干燥机（202），控制多级干燥机构中输出物料的含水率在25%-35%；
S4、将S3多级干燥机构中的成品放置在养护仓（114）中，养护26-30d，控制养护温度在39-41℃，相对湿度80-90%，制成成品。
2.根据权利要求1所述的一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，其特征在于：所述钢渣微粉、矿渣微粉、脱硫石膏和焚烧飞灰之间的优化配比控制在：12%-18%：2%-6%：10%-18%：60%-72%。
3.根据权利要求1所述的一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，其特征在于：所述胶砂比为20%-30%。
4.根据权利要求1所述的一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，其特征在于：加入的原料水为物料的120%-150%。
5.根据权利要求1所述的一种地下胶结充填协同资源化利用垃圾焚烧飞灰生产工艺，其特征在于：所述钢渣微粉的比表面积为380-420m2/kg，所述矿渣微粉的比表面积为380-420m2/kg，所述脱硫石膏的比表面积为600-680m2/kg。
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