CN112275781A

CN112275781A - 一种飞灰的资源化方法

Info

Publication number: CN112275781A
Application number: CN202011161695.3A
Authority: CN
Inventors: 范文迪; 段艳芳
Original assignee: Inner mongolia university of finance and economics
Current assignee: Inner mongolia university of finance and economics
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2021-01-29

Abstract

本发明公开了一种将生活垃圾焚烧飞灰中易挥发的氯元素固化为固态氯的方法，以固体废弃物为主要原料，经混料、熔融、热处理和机械加工后可制得固化了氯元素的玻璃体，作为混凝土中的骨料和掺合料使用。本发明实现了固体废弃物的无害化处置和高值化利用，具有原料来源广和生产成本低的优点。

Description

一种飞灰的资源化方法

技术领域

本发明公开了一种飞灰的资源化方法，属于环保和资源再利用领域。

背景技术

2018年我国生活垃圾清运量达22802万吨，其中进行焚烧处理的占总量的15-20％之间，且比重仍会继续增加。虽然焚烧处理城市生活垃圾具有快速减容、减量、去害的能力，但是焚烧产生的底灰和飞灰如果不当处置会造成二次污染。焚烧产生的飞灰质量约为生活垃圾质量的2-5％。飞灰中含有铬、镉、汞、铅、铜、镍等重金属和苯并芘、苯并蒽、二噁英等有机物。因此生活垃圾焚烧飞灰属于HW18类危险固体废弃物，若直接进行填埋或不当处置，造成严重的环境污染。

目前生活垃圾焚烧飞灰的处理方向主要有两类方向，稳定固化填埋和资源化利用。其中稳定化填埋包括水泥固化、塑料固化、沥青固化、石灰固化和化学药剂处置。水泥固化是目前应用最为广泛的生活垃圾焚烧飞灰固化技术。水泥固化是以水泥作为飞灰的固化剂，将飞灰和水泥按一定的比例混合后加入一定量的水，经水化反应生成水泥固化物。飞灰被包裹于水泥体中，减少了飞灰的表面积，降低了飞灰与浸出液接触的可能，从而减小重金属的渗滤，达到危险废弃物稳定化和无害化的目的。化学处理法对二噁英和溶解盐的稳定作用较小，飞灰处置后的脱水滤液中含溶解性盐类及悬浮状重金属类，需进行二次处置。

上述处理方法存在着减容不明显，尾液排放量大且处理困难，存在二次环境污染的风险等问题。因此需要开发一种解决有机物污染并实现资源化的方法。将固体废物与生活垃圾焚烧飞灰混合经高温熔融后，可使所含的有机物质发生热分解、气化，实现二噁英裂解解毒，熔融后急冷生成的熔融渣体积约为焚烧飞灰的40％左右，实现了多种固废的减容，同时，重金属固化在化学性质稳定的熔融渣中，实现无害化。固化后的玻璃体可以直接作为建筑材料的骨料，也可粉碎研磨后经热处理制作微晶玻璃。

一种适用于垃圾衍生燃料的固氯剂以及制备方法和应用(201210273921.6)将飞灰与粘合剂和固氯剂混合后燃烧实现飞灰的无害化处理；一种飞灰的安全处理方法(201810652555.2)使用飞灰和生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便中的一种或者几种的混合，经过1000-1600℃的条件下进行焚烧进行无害化处理。上述方法在无害化处置后无法进行经济利用，且使用化学纯的试剂，成本较高，经济效益较差。

因此，需要一种固氯效果好、经济效益好、处置的产物能够进行经济利用，实现固体废物的减量化的固氯方法。

发明内容

本发明开发了一种飞灰的资源化方法。该方法以含磷固体废弃物为固氯剂，与飞灰混合磨粉后熔融制备了可利用的玻璃体。本方法的固氯方式具有原料来源广，产物可以作为建筑骨料的特点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种飞灰的资源化方法，其特征在于，将固体废弃物与飞灰按一定比例磨粉混料成混合料，利用固体废弃物中的磷化物质将氯元素固化，再经成型、熔融、冷却得到玻璃体。

进一步地，其特征在于所述的固体废弃物为：废玻璃、垃圾焚烧底灰、不锈钢渣、磷石膏、磷渣、泥磷、磷矿尾矿、黄磷炉渣和粉煤灰中的任意一种或任意一种以上的组合。

进一步地，其特征在于，混合料中飞灰的重量百分比为0-30％，磷石膏、磷渣或泥磷占混合料的重量百分比为0-30％。

进一步地，其特征在于，具体包括以下步骤：

磨粉混料：将固体废弃物与飞灰按一定比例混合，粉碎成分散度大于50％的混合料；

成型：混合料放进模具中压制成型；

熔融：将混合料在600℃-1300℃熔融，溶化成玻璃液；

冷却：将玻璃液自然冷却，得到成分均匀的玻璃体；

本发明的有益效果：

(1)本发明以固体废弃物为主要原料，解决了固体废物和飞灰对环境的危害问题，变废为宝，节能环保。

(2)本发明的玻璃体性能优异，经检测，表观密度≥2600kg/m³，吸水率≤1.0％，坚固性≤5％，抗压性≥80MPa

具体实施方式：

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

以垃圾焚烧飞灰、磷石膏和废玻璃为原料，其含量分别为30wt％、20wt％和50wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于65％。将混合料在1000℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2700kg/m³、吸水率0.9％、坚固性4％、抗压性90MPa。

实施例2：

以垃圾焚烧飞灰、泥磷和粉煤灰为原料，其含量分别为10wt％、30wt％和60wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于55％。将混合料在1300℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2800kg/m³、吸水率0.8％、坚固性4％、抗压性95MPa。

实施例3：

以垃圾焚烧飞灰、磷渣和磷矿尾矿为原料，其含量分别为25wt％、25wt％和50wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于75％。将混合料在1100℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2700kg/m³、吸水率0.9％、坚固性3％、抗压性90MPa。

实施例4：

以垃圾焚烧飞灰、泥磷和黄磷炉渣为原料，其含量分别为10wt％、10wt％和80wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于50％。将混合料在1200℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2600kg/m³、吸水率0.3％、坚固性5％、抗压性96MPa。

实施例5：

以垃圾焚烧飞灰、泥磷和磷矿尾矿为原料，其含量分别为15wt％、15wt％和70wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于50％。将混合料在1200℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2600kg/m³、吸水率0.3％、坚固性5％、抗压性96MPa。

实施例6：

以垃圾焚烧飞灰、磷石膏和废玻璃为原料，其含量分别为20wt％、20wt％和60wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于50％。将混合料在1200℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2600kg/m³、吸水率0.3％、坚固性5％、抗压性96MPa。

实施例7：

以垃圾焚烧飞灰、磷石膏、不锈钢渣和粉煤灰为原料，其含量分别为15wt％、15wt％、10wt％和60wt％。将配比的原料混均得到混合料。将配比的原料磨粉混料，分散度大于65％。将混合料在1250℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。最后将玻璃进行破碎，得到玻璃骨料。所述玻璃体表观密度2800kg/m³、吸水率0.5％、坚固性3％、抗压性100MPa。

实施例8：

以垃圾焚烧飞灰、磷渣、垃圾焚烧底灰和磷矿尾矿为原料，其含量分别为5wt％、15wt％、20wt％和60wt％。将配比的原料混均得到混合料。将配比的原料磨粉混料，分散度大于70％。将混合料在1300℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃。所述玻璃体表观密度2670kg/m³,吸水率0.8％，坚固性3％，抗压性94MPa。

实施例9：

以垃圾焚烧飞灰、泥磷、不锈钢渣和废玻璃为原料，其含量分别为20wt％、25wt％、10wt％和45wt％。将配比的原料混均得到混合料。将配比的原料磨粉混料，分散度大于70％。将混合料在650℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2800kg/m³,吸水率0.9％、坚固性4％、抗压性98MPa。

实施例10：

以垃圾焚烧飞灰、泥磷、磷矿尾矿和粉煤灰为原料，其含量分别为5wt％、30wt％、10wt％和55wt％。将配比的原料混均得到混合料。将配比的原料磨粉混料，分散度大于65％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于70％。将混合料在850℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2600kg/m³、吸水率0.8％、坚固性3％、抗压性98MPa。

实施例11：

以垃圾焚烧飞灰、泥磷、黄磷炉渣和废玻璃为原料，其含量分别为30wt％、15wt％、5wt％和50wt％。将配比的原料混均得到混合料。将配比的原料磨粉混料，分散度大于65％。将混合料在950℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2600kg/m³、吸水率0.6％、坚固性2％、抗压性105MPa。

实施例12：

以垃圾焚烧飞灰、泥磷、废玻璃和粉煤灰为原料，其含量分别为20wt％，10wt％，35wt％和35wt％。将配比的原料混均得到混合料。将配比的原料磨粉混料，分散度大于75％。将混合料在1200℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2800kg/m³、吸水率0.9％、坚固性4％、抗压性90MPa。

实施例13：

以垃圾焚烧飞灰、磷石膏、磷渣、黄磷炉渣和粉煤灰为原料，其含量分别为5wt％、10wt％、10wt％、35wt％和40wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于60％。将混合料在1100℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2800kg/m³、吸水率0.7％、坚固性5％、抗压性96MPa。

实施例14：

以垃圾焚烧飞灰、磷渣、泥磷、垃圾焚烧底灰和粉煤灰为原料，其含量分别为25wt％、10wt％、15wt％、10wt％和40wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于55％。将混合料在800℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2600kg/m³、吸水率0.3％、坚固性4％、抗压性90MPa。

实施例15：

以垃圾焚烧飞灰、磷石膏、泥磷、废玻璃、黄磷炉渣和粉煤灰为原料，其含量分别为10wt％、15wt％、15wt％、15wt％、10wt％和35wt％。将配比的原料混均得到混合料。将配比的原料磨粉混料，分散度大于70％。将混合料在1000℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2650kg/m³、吸水率0.6％、坚固性3％、抗压性90MPa。

实施例16：

以垃圾焚烧飞灰、磷石膏、磷渣、泥磷、垃圾焚烧底灰和废玻璃为原料，其含量分别为15wt％、10wt％、5wt％、10wt％、5wt％和55wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于65％。将混合料在600℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2750kg/m³、吸水率0.5％、坚固性5％、抗压性96MPa。

实施例17：

以垃圾焚烧飞灰、磷石膏、磷渣、泥磷、不锈钢渣和粉煤灰为原料，其含量分别为15wt％、10wt％、5wt％、5wt％、10wt％和45wt％将配比的原料磨粉混料，分散度大于80％。将混合料在700℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2800kg/m³、吸水率0.6％、坚固性4％、抗压性107MPa。

实施例18：

以垃圾焚烧飞灰、磷石膏、磷渣、泥磷、垃圾焚烧底灰、不锈钢渣、废玻璃、磷矿尾矿、黄磷炉渣和粉煤灰为原料，其含量分别为10wt％，5wt％、5wt％、5wt％、5wt％、5wt％、5wt％、10wt％、10wt％和40wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于85％。将混合料在800℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2900kg/m³、吸水率0.6％、坚固性4％、抗压性110MPa。

实施例19：

以垃圾焚烧飞灰、磷石膏、磷渣、泥磷、垃圾焚烧底灰、不锈钢渣、废玻璃、和磷矿尾矿为原料，其含量分别为10wt％，5wt％、5wt％、5wt％、5wt％、10wt％、30wt％和30wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于90％。将混合料在950℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2900kg/m³、吸水率0.5％、坚固性3％、抗压性110MPa。

实施例20：

以垃圾焚烧飞灰、磷石膏、磷渣、泥磷、垃圾焚烧底灰、不锈钢渣、黄磷炉渣和粉煤灰为原料，其含量分别为10wt％，10wt％、10wt％、5wt％、5wt％、10wt％、40wt％和20wt％。将配比的原料磨粉混料，分散度大于90％。将混合料在1050℃熔融后冷却得到成分均匀的玻璃体。所述玻璃体表观密度2900kg/m³、吸水率0.3％、坚固性3％、抗压性102MPa。

Claims

1.一种飞灰的资源化方法，其特征在于，将固体废弃物与生活垃圾焚烧飞灰按一定比例磨粉混料成混合料，利用固体废弃物中的磷化物将氯元素固化，再经成型、熔融、冷却得到玻璃体。

2.根据权利要求1所述的一种飞灰的资源化方法，其特征在于所述的固体废弃物为：废玻璃、垃圾焚烧底灰、不锈钢渣、磷石膏、磷渣、泥磷、磷矿尾矿、黄磷炉渣和粉煤灰中的任意一种或任意一种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的一种飞灰的资源化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

成型：混合料放进模具中压制成型；

熔融：将混合料在600℃-1200℃熔融，溶化成玻璃液；

冷却：将玻璃液自然冷却，得到成分均匀的玻璃体。

4.根据权利要求1所述的一种飞灰的资源化方法，其特征在于，所制备的玻璃体的表观密度≥2600kg/m³、吸水率≤1.0％、坚固性≤5％、抗压性≥80MPa。