CN111701183A - 一种高效垃圾焚烧飞灰固化剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效垃圾焚烧飞灰固化剂及制备方法，属于环境工程技术领域。该固化剂由赤泥、偏高岭土、氧化钙、磷矿渣和铁粉组成，固化剂各组份的质量比为赤泥为45‑55份，偏高岭土10‑15份，氧化钙20‑25份，磷矿渣5‑10份，铁粉5‑10份。该固化剂采用废弃矿渣为主要原料，充分利用各类废弃矿渣间的理化反应实现对垃圾焚烧飞灰的无害化处置，不仅实现了各类矿渣废弃物的减量化和资源化利用，还实现了垃圾焚烧飞灰无害化处置，具有极大的应用前景。

Description

一种高效垃圾焚烧飞灰固化剂及制备方法
技术领域
本发明公开了一种高效垃圾焚烧飞灰固化剂及制备方法，属于环境工程技术领域。
背景技术
随着我国工业化和城市化的逐步推进，城市生活垃圾问题愈加受到人们的关注。垃圾围城现象十分突出，生活垃圾减量化、无害化与资源化处理迫在眉睫。目前，焚烧发电是生活垃圾最有效的处置方式，具有处置速度快、成本低和可处置种类多等优点。生活垃圾焚烧后产生的飞灰含有大量的Pb、As、Cr和Cd等高毒性重金属。垃圾焚烧飞灰的随意堆置会对环境和居民健康造成巨大威胁，垃圾焚烧飞灰的无害化处理处置已迫在眉急。
固稳技术是垃圾焚烧飞灰最常用处置手段之一，该技术采用无机胶凝材料(普通硅酸盐水泥、石灰、粉煤灰等)与垃圾焚烧飞灰之间的物理、化学反应，使重金属钝化，极大增加了飞灰的环境安安全特性。具有快速、高效、经济、适用范围广等优点。但无机胶凝材料(普通硅酸盐水泥、石灰、粉煤灰等)固化后的飞灰增容比较高、长期稳定性差及重金属再溶性高的缺点。此外，无机胶凝材料等生产具有高能耗、高污染等弊端。因此，研发新型飞灰固化剂已迫在眉急。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种新型、高效和环保的垃圾焚烧飞灰固化剂及制备方法，该固化剂处置后的垃圾焚烧飞灰具有修复效果好、可处理重金属种类多和长期稳定性好的优点，且该固化剂采用废弃矿渣为主要原料，制备方便，成本低廉，无二次污染等优点。为了实现上述目的，其技术解决方案为：
1一种高效垃圾焚烧飞灰固化剂，由赤泥、偏高岭土、氧化钙、磷矿渣和铁粉组成，其中，所述固化剂各组份的质量比为：
赤泥为45-55份，
偏高岭土10-15份，
氧化钙20-25份，
磷矿渣5-10份，
铁粉5-10份
2一种高效垃圾焚烧飞灰固化剂制备方法，其特征在于，所述制备方法按以下步骤进行：
a)将赤泥经多次水洗后在100℃条件下烘干，破碎、球磨并过200目筛，其中，赤泥中CaO含量高于35％，Al2O3含量高于10％，赤泥pH高于12；
b)将偏高岭土在100℃条件下烘干，经球磨并过200目筛；
c)将磷矿渣在100℃条件下烘干，经球磨并过100目筛，P的含量大于15％；
d)将铁粉在40℃条件下烘干，经球磨并过100目筛
e)将筛后的磷矿渣和铁粉进行分别进行酸化处理，酸化液为浓度为0.5mol/L-1mol/L草酸溶液，将草酸溶液均匀喷洒在磷矿渣、铁粉表面，草酸溶液的喷洒量为磷矿渣、铁粉干重的20％-25％，室温下静置1h-2h后，将酸化后磷矿渣、铁粉自然风干后备用。
3在常温下，将上述的赤泥、偏高岭土、氧化钙、磷矿渣和铁粉按比例混合均匀形成高效垃圾焚烧飞灰固化剂。
由于采用了以上技术方案，本发明的一种高效垃圾焚烧飞灰固化剂及制备方法，该固化剂由赤泥、偏高岭土、氧化钙、磷矿渣和铁粉组成，固化剂各组份的质量比为赤泥为45-55份，偏高岭土10-15份，氧化钙20-25份，磷矿渣5-10份，铁粉5-10份，赤泥、氧化钙、磷矿渣和铁粉均经破碎、研磨处理，显著提高了各矿物反应活性，且研磨后磷矿渣和铁粉进行酸化处理，进一步提高对重金属的稳定能力。酸化后的磷矿渣和铁粉可对垃圾焚烧飞灰内Pb、Zn、Cd和Cr(Ⅵ)等重金属钝化处理，显著降低其毒性和迁移性。氧化钙可激发赤泥、偏高岭土中的潜在胶凝成分，生成硅铝酸钙凝胶进一步包裹和吸附Pb、Zn、Cd、As和Cr等重金属，使重金属失去迁移性。该固化剂采用废弃矿渣为主要原料，充分利用各类废弃矿渣间的理化反应实现对垃圾焚烧飞灰的无害化处置，不仅实现了各类矿渣废弃物的减量化和资源化利用，还实现了垃圾焚烧飞灰无害化处置，具有极大的应用前景。
实施案例
下面结合相关实施案例进一步详细叙述：
实施案例1
按照上述要求分别选取符合要求的赤泥、偏高岭土、氧化钙、磷矿渣和铁粉，其中赤泥内CaO、Al2O3含量分别为37％、12％，赤泥的pH为12.6，磷矿石内P含量为18％，草酸溶液的浓度为0.5mol/L，草酸溶液喷洒量为磷矿渣、铁粉干重的20％，室温下静置时间为1h，将上述材料预处理后备用。分别称取处理后的赤泥45kg、偏高岭土15kg、氧化钙20kg、磷矿渣10kg、铁粉10kg，混合均匀形成混合物形成固化剂1。
选取某生活垃圾焚烧发电厂产生的飞灰，该飞灰中含有大量的Cd、Pb、Cr和As等重金属，其含量分别为1674mg/kg、1283mg/kg、172mg/kg和52mg/kg。采用固化剂1对该飞灰进行固化/稳定化修复，固化剂1的添加量为飞灰干重的8％，自来水的添加量为飞灰和固化剂1总质量的25％，将固化剂1、飞灰和自来水搅拌均匀后，将飞灰混合物采用塑料薄膜密封后在室温下养护14d，测试固化/稳定化前后垃圾飞灰内重金属的浸出浓度，浸出试验依据《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)标准。测试结果见表1，重金属污染物浸出浓度均满足《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889-2008)的浓度要求限值。
表1垃圾焚烧飞灰内重金属浸出浓度测试结果
Figure BDA0002558275140000031
实施案例2
按照上述要求分别选取符合要求的赤泥、偏高岭土、氧化钙、磷矿渣和铁粉，其中赤泥内CaO、Al2O3含量分别为35％、10％，赤泥的pH为12.1，磷矿石内P含量为16％，草酸溶液的浓度为0.7mol/L，草酸溶液喷洒量为磷矿渣、铁粉干重的23％，室温下静置时间为1.5h，将上述材料预处理后备用。分别称取处理后的赤泥50kg、偏高岭土10kg、氧化钙23kg、磷矿渣8kg、铁粉9kg，混合均匀形成混合物形成固化剂2。
选取某生活垃圾焚烧发电厂产生的飞灰，该飞灰中含有大量的Zn、Pb、As和Cr(Ⅵ)等重金属，其含量分别为586mg/kg、392mg/kg、238mg/kg和198mg/kg。采用固化剂1对该飞灰进行固化/稳定化修复，固化剂2的添加量为飞灰干重的6％，自来水的添加量为飞灰和固化剂2总质量的20％，将固化剂2、飞灰和自来水搅拌均匀后，将飞灰混合物采用塑料薄膜密封后在室温下养护14d，测试固化/稳定化前后垃圾飞灰内重金属的浸出浓度，浸出试验依据《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)标准。各测试结果见表2，重金属污染物浸出浓度均满足《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889-2008)的浓度要求限值。
表2垃圾焚烧飞灰内重金属浸出浓度测试结果
Figure BDA0002558275140000032
Figure BDA0002558275140000041
实施案例3
按照上述要求分别选取符合要求的赤泥、偏高岭土、氧化钙、磷矿渣和铁粉，其中赤泥内CaO、Al2O3含量分别为40％、15％，赤泥的pH为12.8，磷矿石内P含量为20％，草酸溶液的浓度为1mol/L，草酸溶液喷洒量为磷矿渣、铁粉干重的25％，室温下静置时间为2h，将上述材料预处理后备用。分别称取处理后的赤泥55kg、偏高岭土15kg、氧化钙20kg、磷矿渣5kg、铁粉5kg，混合均匀形成混合物形成固化剂3。
选取某生活垃圾焚烧发电厂产生的飞灰，该飞灰中含有大量的Cd、Pb、As和Cu等重金属，其含量分别为724mg/kg、812mg/kg、479mg/kg和547mg/kg。采用固化剂1对该飞灰进行固化/稳定化修复，固化剂3的添加量为飞灰干重的12％，自来水的添加量为飞灰和固化剂3总质量的25％，将固化剂3、飞灰和自来水搅拌均匀后，将飞灰混合物采用塑料薄膜密封后在室温下养护14d，测试固化/稳定化前后垃圾飞灰内重金属的浸出浓度，浸出试验依据《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)标准。各测试结果见表3，重金属污染物浸出浓度均满足《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889-2008)的浓度要求限值。
表3垃圾焚烧飞灰内重金属浸出浓度测试结果
Figure BDA0002558275140000042

Claims (3)

1.一种高效垃圾焚烧飞灰固化剂，其特征在于：所述的固化剂由赤泥、偏高岭土、氧化钙、磷矿渣和铁粉组成，其中，所述固化剂各组份的质量比为：
赤泥为45-55份，
偏高岭土10-15份，
氧化钙20-25份，
磷矿渣5-10份，
铁粉5-10份。
2.一种高效垃圾焚烧飞灰固化剂制备方法，其特征在于，所述制备方法按以下步骤进行：
a)将赤泥经多次水洗后在100℃条件下烘干，破碎、球磨并过200目筛，其中，赤泥中CaO含量高于35％，Al2O3含量高于10％，赤泥pH高于12；
b)将偏高岭土在100℃条件下烘干，经球磨并过200目筛；
c)将磷矿渣在100℃条件下烘干，经球磨并过100目筛，P的含量大于15％；
d)将铁粉在40℃条件下烘干，经球磨并过100目筛；
e)将筛后的磷矿渣和铁粉进行分别进行酸化处理，酸化液为浓度为0.5mol/L-1mol/L草酸溶液，将草酸溶液均匀喷洒在磷矿渣、铁粉表面，草酸溶液的喷洒量为磷矿渣、铁粉干重的20％-25％，室温下静置1h-2h后，将酸化后磷矿渣、铁粉自然风干后备用。
3.在常温下，将上述的赤泥、偏高岭土、氧化钙、磷矿渣和铁粉按比例混合均匀形成高效垃圾焚烧飞灰固化剂。
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