CN110357582A - 一种掺混垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掺混垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖的方法，涉及固体废弃物资源化利用领域。将飞灰水洗后去除大部分可溶性盐，向黏土中掺入一定量的飞灰制备路面砖达到飞灰资源化利用的目的。本发明利用水洗预处理掉大部分无机盐，避免了无机盐在低温烧结时挥发对砖体强度产生不利影响。垃圾焚烧飞灰中含有SiO2，SiO2在高温时呈现熔融态，将黏土与飞灰更好的粘接起来，达到固化重金属的目的。在冷却至常温后又呈现出固态，减小了砖的孔隙率，提高了砖的机械性能。且飞灰中含有少量的Al2O3和Fe2O3等物质，这些金属盐可以作为助熔剂，降低路面砖的烧结温度，节约能源。本发明具有原料来源广泛、成本低、经济性能好，可资源化利用的优点。

Description

一种掺混垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖的方法
技术领域
本发明属于固废资源化利用领域，具体涉及一种掺混水洗后垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖的方法。
背景技术
随着我国社会的高速发展，人民生活水平日益提高，生活垃圾的产生量逐年增长。垃圾减量化、无害化、资源化处理迫在眉睫。焚烧法因为减量快、成本低的优点，逐步成为一种广泛使用的垃圾处理方法。垃圾焚烧后产生的飞灰和炉渣含有二噁英、呋喃等污染物以及微量的重金属，飞灰被列入国家《危险废物名录》，处理不当会严重危害环境，因此如何处理垃圾焚烧飞灰成为棘手的问题。
目前垃圾焚烧飞灰的主要处理方法有水泥固化、化学试剂稳定化、酸或其他溶剂洗提法。飞灰经固化或稳定化处理后进行填埋。但是由于垃圾焚烧飞灰中含有大量的无机盐离子，固化后砌块性能较差，且飞灰经固化后体积增大，需要更多的填埋场地，增加了经济成本。飞灰固化填埋后Cu、Zn、Cr、Ni、Pb等重金属容易浸出，对环境产生影响。近年来，国内外学者都开始研究飞灰的资源化利用，将其用于生产建材或陶瓷砖。
因此，本发明提出一种掺混垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖的方法。
发明内容
本发明的目的：针对垃圾焚烧产生的大量飞灰危害环境且飞灰中无机盐含量高导致固化效果差的现状，提供一种在黏土中掺混飞灰制备路面烧结砖的方法，可有效实现飞灰的资源化利用。
本发明采用的技术方案：一种掺混垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖的方法，按照下述步骤进行：
(1)将飞灰以固液比1:10置于50℃的恒温振荡箱水洗3h后，过滤，将过滤后的飞灰和黏土置于105℃的鼓风干燥箱中干燥24h。
(2)将烘干后的飞灰和粘土以一定比例混合(飞灰的掺混量为飞灰和粘土原料总质量的10％～20％)，用球磨机对其进行粉碎和研磨1～3h，球磨机转速50-80r/min。球磨使得飞灰和黏土混合更充分。取出后分别过200目筛，以获得相同粒径大小的飞灰和黏土。
(3)向混合好的生料(飞灰和粘土)中加入适量的水，搅拌均匀，提高其可塑性，水的量约为生料总质量的8％～10％，用压砖机将其压制成型，压强采用45 MPa。将压制成型的砌块置于105±0.5℃鼓风干燥箱中干燥24h。
(4)将干燥好的砌块以5℃/min加热至950℃～1050℃，升至设定的烧结温度后烧制3h，烧制结束后停止加热，将烧制的砖坯自然冷却到室温。
(5)将制好的砖测定其机械性能，包括抗压强度σBC、吸水率W及饱和系数K。并采用国家标准《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)方法对制好的砖进行浸出一段时间，取浸出液测定其重金属离子浸出浓度。
本发明的原理：(1)飞灰中含有大量的CaO、SiO2元素，与制备路面砖的黏土主要成分一样。因此可以替代部分填土成为生产路面砖的原料。(2)飞灰中大量的无机盐导致飞灰固化砌块强度低，本发明对飞灰进行水洗预处理，洗去大部分无机盐，提高了路面砖的抗压强度。(3)SiO2在高温时呈现熔融态，将黏土与飞灰更好的粘接起来，达到固化重金属的目的。在冷却至常温后又呈现出固态，减小了砖的孔隙率，提高了砖的机械性能。(4)飞灰中含有少量的Al2O3和Fe2O3等物质，这些物质可以作为助熔剂，降低路面砖的烧结温度，节约能源。
本发明的有益成果：
本发明的原材料来源广且成本低廉，由于飞灰中含有SiO2，降低了烧结温度节约能源，具有经济适用性。烧制温度达到950℃～1050℃时飞灰表面富集的二噁英被分解，解决了二噁英对环境的污染问题。
本发明掺混飞灰制备路面烧结砖，实现垃圾焚烧飞灰的资源化利用，“变废为宝”。
具体实施方式
下面结合实例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施案例1
将飞灰用蒸馏水以固液比1:10置于50℃的恒温振荡箱水洗3h后，过滤，置于105℃的鼓风干燥箱中干燥24h。经干燥后的飞灰、黏土质量分数分别为10％、90％混合均匀，放在转速为50r/min的球磨机中研磨2h，过200目筛。向混合好的生料中加入适量的水，水的量约为生料总质量的10％，搅拌均匀用压砖机将其压制成型，压强采用45 MPa。将压制成型的砌块置于105±0.5℃鼓风干燥箱中干燥24h。将干燥好的砌块以5℃/min加热至950℃，烧制3h，然后将烧制的砖坯自然冷却到室温。
将烧制的砖用测量抗压强度的机器测定其抗压强度为40.22 MPa。达到了《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)的MX类砖要求。
将烧好的砖称重后浸没在水中24h后取出称重，计算其24h吸水率W24为6％，再将其放入100℃水中沸煮3h，取出称重，计算其沸煮3h后的吸水率W3为4.5％，随后继续放入水中沸煮两小时，取出称重，计算其饱和系数K为4.5。达到了《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)F类砖的要求，说明水洗后的飞灰可以用于制备路面烧结砖。
将烧制好的砖采用《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出5d，浸出结束后溶液中的重金属Cu、Zn、Cr、Ni、Pb的浓度分别为0.05、0.49、0.21、0.09mg/L，达到了国家危险废物鉴别技术规范(HJ/T298-2007)的要求。证实了掺混垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖的可行性。
由此可见，掺混垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖其机械性能达到《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)MX类砖的要求。
实施案例2
将飞灰用蒸馏水以固液比1:10置于50℃的恒温振荡箱水洗3h后，过滤，置于105℃的鼓风干燥箱中干燥24h。经干燥后的飞灰、黏土质量分数分别为20％、80％混合均匀，放在转速为80r/min的球磨机中研磨2.5h，过200目筛。向混合好的生料中加入适量的水，水的量约为生料总质量的10％，搅拌均匀用压砖机将其压制成型，压强采用45 MPa。将压制成型的砌块置于105±0.5℃鼓风干燥箱中干燥24h。将干燥好的砌块以5℃/min加热至1050℃，烧制3h，然后将烧制的砖坯自然冷却到室温。
将烧制的砖用测量抗压强度的机器测定其抗压强度为22.06 MPa。达到了《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)的NX类砖要求。
将烧好的砖称重后浸没在水中24h后取出称重，计算其24h吸水率W24为7.8％，再将其放入100℃水中沸煮3h，取出称重，计算其沸煮3h后的吸水率W3为5.6％，随后继续放入水中沸煮2h，取出称重，计算其饱和系数K为0.65。达到了《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)的SX类砖要求。
将烧制好的砖采用《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出10d，浸出结束后溶液中的重金属Cu、Zn、Cr、Ni、Pb的浓度分别为0.03、0.51、0.12、0.06mg/L，达到了国家危险废物鉴别技术规范(HJ/T298-2007)的要求。
综合抗压强度吸水率及重金属浸出风险评估，该路面砖达到《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)的MX类砖要求，说明水洗后的飞灰可以用于制备路面烧结砖。
实施案例3
将飞灰用蒸馏水以固液比1:10置于50℃的恒温振荡箱水洗3h后，过滤，置于105℃的鼓风干燥箱中干燥24h。经干燥后的飞灰、黏土质量分数分别为12％、88％混合均匀，放在转速为65r/min的球磨机中研磨2h，过200目筛。向混合好的生料中加入适量的水，水的量约为生料总质量的10％，搅拌均匀用压砖机将其压制成型，压强采用50 MPa。将压制成型的砌块置于105±0.5℃鼓风干燥箱中干燥24h。将干燥好的砌块以5℃/min加热至1050℃，烧制3h，然后将烧制的砖坯自然冷却到室温。
将烧制的砖用测量抗压强度的机器测定其抗压强度为62.06 MPa。达到了《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)的SX类砖要求。
将烧好的砖称重后浸没在水中24h后取出称重，计算其24h吸水率W24为6.5％，再将其放入100℃水中沸煮3h，取出称重，计算其沸煮3h后的吸水率W3为4.8％，随后继续放入水中沸煮2h，取出称重，计算其饱和系数K为0.6。达到了《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)的F类砖要求。
将烧制好的砖采用《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出10d，浸出结束后溶液中的重金属Cu、Zn、Cr、Ni、Pb的浓度分别为0.01、0.26、0.09、0.05mg/L，达到了国家危险废物鉴别技术规范(HJ/T298-2007)的要求。
综合抗压强度吸水率及重金属浸出风险评估，该路面砖达到《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)的SX类砖要求，说明水洗后的飞灰可以用于制备路面烧结砖。
实施案例4
将飞灰用蒸馏水以固液比1:10置于50℃的恒温振荡箱水洗3h后，过滤，置于105℃的鼓风干燥箱中干燥24h。经干燥后的飞灰、黏土质量分数分别为15％、85％混合均匀，放在转速为60r/min的球磨机中研磨3h，过200目筛。向混合好的生料中加入适量的水，水的量约为生料总质量的10％，搅拌均匀用压砖机将其压制成型，压强采用45 MPa。将压制成型的砌块置于105±0.5℃鼓风干燥箱中干燥24h。将干燥好的砌块以5℃/min加热至1050℃，烧制3h，然后将烧制的砖坯自然冷却到室温。
将烧制的砖用测量抗压强度的机器测定其抗压强度为27.06 MPa。达到了《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)NX类砖的要求。
将烧好的砖称重后浸没在水中24h后取出称重，计算其24h吸水率W24为15％，再将其放入100℃水中沸煮3h，取出称重，计算其沸煮3h后的吸水率W3为9.6％，随后继续放入水中沸煮两小时，取出称重，计算其饱和系数K为2.6。
将烧制好的砖采用《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出10d，浸出结束后溶液中的重金属Cu、Zn、Cr、Ni、Pb的浓度分别为2.8、3.9、3.2、0.56、0.4mg/L，均低于《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》(GB/T26001-2010)的浸出限值。
该路面砖达到《国家路面烧结砖》(GB/T26001-2010)的SX类砖要求，说明水洗后的飞灰可以用于制备路面烧结砖。

Claims (3)

1.一种掺混垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖的方法，其特征在于按照下述步骤进行：
(1)将飞灰以固液比1:10置于50℃的恒温振荡箱水洗3h后，过滤，将过滤后的飞灰和黏土置于105℃的鼓风干燥箱中干燥24h；
(2)将烘干后的飞灰和粘土以一定比例混合，用球磨机对其进行粉碎和研磨1～3h，球磨机转速50-80r/min；球磨使得飞灰和黏土混合更充分；取出后分别过200目筛，以获得相同粒径大小的飞灰和黏土；
(3)向混合好的飞灰和粘土中加入适量的水，搅拌均匀，提高其可塑性，用压砖机将其压制成型，压强采用45Mpa；将压制成型的砌块置于105±0.5℃鼓风干燥箱中干燥24h；
(4)将干燥好的砌块以5℃/min加热至950℃～1050℃，升至设定的烧结温度后烧制3h，烧制结束后停止加热，将烧制的砖坯自然冷却到室温。
2.根据权利要求1所述的一种掺混垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖的方法，其特征在于步骤(2)中飞灰的掺混量为飞灰和粘土原料总质量的10％～20％。
3.根据权利要求1所述的一种掺混垃圾焚烧飞灰制备路面烧结砖的方法，其特征在于步骤(3)中水的量约为生料总质量的8％～10％。
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