CN113145606A - 生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，步骤包括依次对飞灰处置的预处理、陈化、固化剂包裹；预处理是选用预处理剂或预处理剂和矿物稳定剂，采用机械化学稳定法、矿物稳定法预处理工艺，使飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在混合搅拌机中预处理，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物飞灰浆体；陈化是将混合搅拌均匀的，经综合物理化学作用的预处理过的飞灰浆体在混合搅拌机中静止陈化成飞灰料浆；所述预处理剂包括可溶性磷酸金属盐、可溶性硫系金属盐粉体，矿物稳定剂包括钙、硅、铝氧化物，及钙、镁碳酸盐粉体。具有不用加温，节能、沒有废气排放；飞灰不用水洗，沒有废水排放,免填埋、零排放的优点。

Description

生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法
技术领域
本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰资源化利用方法，特别是涉及一种生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法。
背景技术
据统计,我国城市生活垃圾产生量约为3亿吨。生活垃圾的堆放侵占土地，严重污染环境。国家对生活垃圾处置方针是減量化，无害化，资源化。生活垃圾焚烧是减量化的有效途径。我国在各个大中城市已建成400多座生活垃圾焚烧电厂，生活垃圾焚烧过程，会产生3％-5％的焚烧飞灰，飞灰中因含12种有毒性的重金属，二噁英，氯离子等已被國家GB18485-2001规定为”危害废弃物”，飞灰堆放侵占土地，严重污染环境。
目前国内外对生活垃圾焚烧飞灰通常采用的处理主要方法有：①螯合剂水泥固化稳定方法； ②等离子高温熔融方法：③飞灰水泥回转窑协同处理法；④高温制陶粒法、烧结轻骨化法。
目前方法的局限性:例如，螯合剂水泥稳定法是国内外飞灰处置广泛应用的方法，采用螯合剂稳定重金属的方法，螯合过的飞灰重金属浸出浓度达到《生活垃圾填埋场控制标准》（GB/T16889-2008）填埋限值后方可进行填埋。螯合飞灰填埋要占用土地，要建昂贵的填埋场，填埋场要管理，而且螯合飞灰不易长期隐定，可能出现二次污染等问题，不是飞灰资源化利用的发展方向；高温等离子熔融处理方法，由于需要建设炉温在1400℃以上的热等离子体熔融炉，技术复杂，能耗高，投资大，运行成本高,不宜广泛推广；水泥窑协同技术主要是由飞灰水洗预处理，污水处理，水泥窑煅烧三部分工艺组成 ，存在有水洗飞灰处理高含量氯盐、污水处理易造成二处污染，消纳量低，煅烧温度1000oC以上高温耗能等问题。
本申请人申请并持有专利权的ZL201110291183.3中国发明专利普适型岩土固化剂及其制备方法，该普适型岩土固化剂包括下列原料混合成的粉状混合物：氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁，其原料还包括粘性聚合物和具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料，其中：粘性聚合物占粉状混合物总重量2－8％，具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料占粉状混合物总重量2－20％；原料还包括占粉状混合物总重量1-3％的复合体外加剂，所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料：NaOH0－100％和减水剂100－0％。制备方法是所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，使充分混匀。其具有固化岩土质量好、成本低、适用面宽，能固化利用各种无机固体废弃材料，变废为宝，性价比高，经济效益环境效益突出，推广应用前景广阔的优点。该普适型岩土固化剂在实际应用中也被称作固化剂。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能在常温条件下处置飞灰的生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法。是一种在常温条件下就地处置被示为危险废弃物的生活垃圾焚烧飞灰的方法，工艺；实现飞灰无害化资源化利用；变废为宝，环保式循环经济，且节能减排。
为实现上述目的，本发明生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特别之处在于步骤包括依次对飞灰处置的预处理、陈化、固化剂包裹结晶；预处理是选用预处理剂或预处理剂和矿物稳定剂，采用机械化学稳定法、矿物稳定法预处理工艺，使飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在膏体料浆混合搅拌机中预处理，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物飞灰浆体；陈化是将混合搅拌均匀的，经综合物理化学作用的预处理过的飞灰浆体在混合搅拌机中静止陈化成飞灰料浆；所述固化剂包裹是飞灰料浆与固化剂混合搅拌及包裹成能固化结晶成具有作为建材的物理化学性能的飞灰膏体料浆料；所述预处理剂包括可溶性磷酸金属盐、可溶性硫系金属盐的任意多种混合粉体，矿物稳定剂包括钙、硅、铝氧化物，及钙、镁碳酸盐的任意多种混合粉体。所述粉体是磨细到200目-1200目的粉体；静止陈化的时间为6-8分钟。陈化是将混合搅拌均匀的预处理过的飞灰在膏体料浆搅拌机中实施静止陈化，使预处理的飞灰物理化学作用反应充分，更稳定。矿物稳定剂是一种石灰、石灰岩磨细到200目-1200目的粉体，投入到飞灰料浆中起到结晶晶核的作用、物理化学稳定作用，同时还具有提高固化飞灰膏体料浆固化結晶块体的强度并阻止重金属、水溶性盐析出的不可忽视的作用。具有固化飞灰結晶块体可作为建筑材料生产原料，达到不用加温，节能、沒有废气排放；不用水洗，沒有废水排放;免填埋、零排放的要求，实规生活垃圾焚烧飞灰处置资源化的优点。
作为优化，所述预处理剂是磷酸钠、硫化钠、硫酸亚铁、硫代硫酸钠、磷酸二氢钠中的多种混合粉体，所述矿物稳定剂是氧化钙、碳酸钙粉、碳酸鎂粉、二氧化硅粉和三氧化二铝中的多种混合粉体；所述在膏体料浆混合搅拌机中预处理是通过吸附、共沉澱、离子交換、结构破解的综合物理化学作用过程。
作为优化，飞灰中的氯离子选用可溶解性磷酸盐预处理剂和氧化钙、碳酸钙粉矿物稳定剂；通过，机械化学稳定作用、矿物稳定作用将其变为氯磷灰石、氯磷鉛矿、氯化碱土金属盐。可溶解性磷酸盐为磷酸二氢钠和磷酸钠。
飞灰中的重金属铍选用硫酸亚铁预处理剂和二氧化硅、三氧化二鋁矿物稳定剂中的任意多种；起到机械化学稳定作用，矿物稳定作用，形成稳定混合物。
飞灰中的重金属砷为陰离子态、鎳为残渣态选用硫酸亚铁和硫代硫酸钠；通过离子交換作用,铁的氧化物的吸附作用，共沉淀作用，形成砷、鎳的化合物，稳定硫化矿物。
飞灰中重金属汞存在的形态有HgCl2和少量的HgCl及Hg(0)，选用硫酸亚铁；在碱性环境下将Hg(Ⅱ)，还原为Hg(Ⅰ)和Hg(0)，还因硫酸根的大量加入被沉淀为HgSO4，不易溶于水，表现出较低的溶出量。
飞灰中的重金属总鉻及毒性极大的六价鉻选用硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠；硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠与多种铬金属离子结合，形成无毒的硫化物，重铬酸盐的还原剂则形成以氧化数为3的稳定化合物,三氧化二铬。
飞灰中的稀散元素重金属鎘选用磷酸二氢钠、磷酸钠、硫酸亚铁；使可溶性磷酸盐PO4 3-跟飞灰中多金属离子结合生成稳定的磷酸盐矿物新相,羟基磷灰石(Ca Cd)5(PO4)3OH，形成类似自然界中长期稳定存在的矿物；并通过吸附、金属氢氧化物沉淀、晶格离子交換作用将重金属固化稳定。
飞灰中的重金属銅、鉛、鋅选用硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化鈉，或者可溶性磷酸盐；其中可溶性磷酸盐PO4 3-跟飞灰中多金属銅、鉛、鋅离子结合生成稳定的磷酸盐矿物新相,硫酸根SO4²¯跟飞灰中多金属銅、鉛、鋅离子结合生成稳定的硫化矿物，形成自然介中长期稳定存在的矿物；并通过吸附、金属氢氧化物沉淀、晶格离子交換等作用将重金属固化稳定。
飞灰中的二噁英在上述重金属离子、氯离子预处理机械化学作用、矿物稳定作用的固化过程中被同步固化稳定。
作为优化，所述磷酸盐矿物新相为包含(Ca Cu)5(PO4)3OH、(Ca Pb)5(PO4)3OH、(CaZn)5(PO4)3OH的羟基磷灰石。硫酸亚铁对Cr(Ⅵ)的还原作用是飞灰中六价铬稳定化的主要因素：Fe(Ⅱ)作为高比表面积的氧化物，亚铁被氧化成磁性铁氧体对六价铬起稳定作用,其化学反应式：4H2O+CrO4 2-+3Fe(OH)2(S)→Cr(OH)3(S)+3Fe(OH)3(S)+4OH¯
2Fe(OH)2(S)+0.5O2→2Fe(OH)+H2O。
作为优化，计算飞灰中各种超标重金属的总摩尔浓度；计算与能稳定各种超标的重金属相匹配的有效成份並与重金属形成稳定化合物的预处理剂的种类、掺量组合类型的预处理剂总摩尔浓度；调整组合类型预处理剂总摩尔浓度使之高于超标的重金属总摩尔浓度。调整组合类型预处理剂总摩尔浓度使之高于超标的重金属总摩尔浓度的10%－20%。
作为优化，所述预处理是将水与预处理剂计量制成预处理溶液，投入膏体料浆搅拌机;再计量的矿物稳定剂和计量的飞灰投入膏体料浆搅拌机混合搅拌，进行机械化学稳定及矿物稳定，使飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在预处理过程中，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物。
作为优化，预处理溶液与飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在混合搅拌机中，通过吸附、共沉澱、离子交換、结构破解的综合物理化学作用过程，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物；预处理溶液浓度为20%－30%。
作为优化，混合搅拌及包裹是固化剂与飞灰膏体料浆补水混合搅拌，固化剂形成了膜及链二种结构的胶凝物，包裹被预处理陈化过的飞灰颗粒制成固化剂飞灰膏体料浆；所述固化剂是专利号为ZL201110291183.3的普适型岩土固化剂；固化结晶是形成固化剂包裹飞灰颗粒坚固的固化结晶块体。固化剂飞灰膏体料浆浓度为68%－78%。优选膏体浓度为76%-78%。飞灰与固化剂单独重量比：飞灰80%：固化剂20%。制成固化剂飞灰膏体料浆浓度为76%-78%的料浆，固化龄期28天时的强度即可达到20-30兆帕。其特点是固化飞灰结晶块体，随时间增长到300-400天左右时，其强度可增长到30-40兆帕。
作为优化， 混合搅拌及包裹是将固化剂投入膏体料浆搅拌机，补水与飞灰料浆搅拌，开启平板振动器，作用于形成的固化剂飞灰膏体料浆表面，经过边振动边搅拌，逐渐形成了质地均匀的液化的固化剂飞灰膏体料浆；或者采用振动振捣方式，其振捣器作用于固化剂飞灰料浆表面或插入飞灰浆体中，使膏体表面可呈现出液化的现象后，制成固化剂飞灰膏体料浆。
即所述对飞灰处置的预处理技术包恬预处剂种类,掺量和预处理工艺:即选择与各种超标重金属相容性最好的预处理剂种类及掺量;制备预处理剂溶液组合类型;飞灰计量后投入膏体料浆搅拌机，加水与预处理剂溶液混合搅拌。 采用机械化学稳定法、矿物稳定法等物理化学方法，使飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在预处理过程中，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、或矿物。
針对飞灰中重金属成份复杂，隨地域，时间变化极大的特点，即一批飞灰可能有一种重金属或多种重金属超标，各种重金属浸出浓度、可能超出标准指标限值的几倍,几十倍甚至上百倍的特点，本发明提出:①计算飞灰中各种超标的重金属总摩尔浓度,②计算与能稳定各种超标的重金属相匹配的有效成份並与重金属形成稳定化合物的预处理剂的种类、掺量组合类型的预处理剂总摩尔浓度；③调整组合类型预处理剂总摩尔浓度使之高于超标的重金属总摩尔浓度的10%－20%。即可稳定飞灰中严重超标的重金属浸出浓度使其达到低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物。
检测待处置飞灰中,HJ1134-2020标准要求检测的有毒性的十一种重金属含量,浸出浓度,并計算飞灰中各种重金属摩尔浓度及总摩尔浓度，确定超标重金属总摩尔浓度。选择与各种超标重金属相容性最好的预处理剂种类及掺量，并计算各种类型预处理剂种类及掺量摩尔浓度及组合预处理剂总摩尔浓度。配制预处理剂溶液：将与飞灰中重金属总摩尔浓度等摩尔浓度或高于重金属总摩尔浓度10%－20%的组合类型预处理剂加水在预处理剂搅拌器中搅拌3－6分鈡，使预处理剂充分溶解为溶解预处理剂溶液。预处理剂溶液溶度约20%，计量投入制备膏体籵浆的专用的膏体料浆搅拌机中。将待处置的飞灰计量，装入巳装有预处理剂溶液的制备膏体料浆的膏体料浆搅拌机中，起动膏体料浆搅拌机系统，搅拌3－6分鈡，使飞灰中的重金属与顸处理剂溶液在混合搅拌机系统的机械力作用下，进行充化的机械化学作用，使飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在预处理过程中，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、或矿物。
作为优化，固化结晶是固化剂飞灰膏体料浆从膏体料浆搅拌机中排放、注模、固化成为固化剂飞灰结晶块体。
作为优化，固化剂飞灰结晶块体是①固化剂飞灰膏体料浆卸料注模：膏体料浆从卸料口快速注入模具中，振捣，固化成型；②注模后固化24小时-48小时，脱模；③脱模后继续固化至28天左右，成为固化飞灰块体,污染性能检测；④飞灰块体粉碎成固化飞灰颗粒，分装计量成品备用。本发明方法制备的产品固化剂飞灰结晶块体破碎成固化飞灰颗粒。制备固化飞灰颗粒工艺方式： ①脱模后固化28天左右，固化飞灰块体输送至粉碎车间；②将28天龄期固化飞灰块体粉碎为粒径1mm-0.075mm固化飞灰颗粒。可当作掺合料，作为建材的集料备用。比如，作为公路路面基层细集料，掺入水稳层中；替代部分混凝土中的黄砂，掺入混凝土中；做免烧砖或砌块，掺入砖或砌块混合料中达到资源化利用的目的，变废为宝，循环经济，经济效益显著。
整个方法过程就是预处理剂经计量与来自水箱经计量的水进行溶解搅拌成预处剂理溶液，矿物稳定剂经计量和飞灰经计量与预处剂理溶液和来自水箱经计量的水进行预处理混合搅拌成飞灰预处理浆料，预处理浆料经静止陈化后与经计量的固化剂混合搅拌成膏体浆料，膏体浆料注模固化，固化后脱模成固化飞灰结晶块体，并进行性能检测；固化飞灰结晶块体粉碎成固化飞灰颗粒，固化飞灰颗粒分装计量成品备用。
本发明生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法可以在常温条件下处置飞灰制备固化飞灰膏体料浆，经过膏体料浆固化结晶而成固化飞灰结晶块体，其重金属、氯离子、二噁英等可达到《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》（HJ1134-2020）技术指标要求，固化飞灰结晶块体同时具有建筑材料的工程性能，可作为建筑材料生产原料。达到不用加温，节能、沒有废气排放；不用水洗，沒有废水排放;免填埋、零排放的要求，可实现生活垃圾焚烧飞灰处置资源化利用。
总之，本发明方法包括对飞灰处置的预处理工艺程序、陈化工艺程序、混合搅拌膏体料浆固化剂包裹飞灰固化结晶工艺程序。
本发明的预处理工艺是采用机械化学稳定法、矿物稳定法处置飞灰的预处理工艺，使飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在膏体料浆搅拌机中，通过吸附、共沉澱、离子交換、结构破解等综合物理化学作用过程，矿物稳定作用，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物。飞灰预处理工艺流程是：①将各种预处理剂、水计量投入预处理搅拌器中，搅拌3-6分钟，直至预处理剂、矿物稳定剂完全溶解、生成预处理剂溶液，溶液浓度20%－30%。②将预处理剂溶液投入膏体料浆搅拌机。③矿物稳定剂计量和飞灰计量投入膏体料浆搅拌机。④飞灰、矿物稳定剂与预处理剂溶液在膏体料浆搅拌机中混合搅拌，设定膏体料浆搅拌机在预处理阶段搅拌转子转速为600-2000转/分，搅拌时间3-10分钟,直至飞灰与预处理剂溶液均匀混合，完成机械化学稳定作用、矿物稳定作用，形成流动性较大的，有足够高浓度的飞灰浆体。
本发明的预处理飞灰浆体的陈化工艺流程。以确保飞灰中的重金属、氯离子、二噁英与预处理剂的综合物理化学作用反应得更充分，形成旳低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物更稳定。方法是将混合搅拌均匀的，经综合物理化学作用的预处理过的飞灰浆体在混合搅拌机中静止陈化，陈化时间5-8分钟。
本发明的固化剂包裹飞灰的混合搅拌膏体料浆固化结晶工艺,是固化剂与被预处理过的飞灰补水混合搅拌，固化剂形成了“膜”及“链”二种结构的胶凝物，包裹被预处理过的飞灰颗粒； 形成固化剂包裹飞灰颗粒坚固的固化结晶块体。固化飞灰结晶块体具有作为建材的物理化学性能。将固化剂计量，投入膏体料浆搅拌机，补水与陈化的预处理飞灰料浆混合搅拌成膏体料浆，并设定搅拌机转子转速500-1000转/分，对固化剂与陈化的预处理飞灰料浆进行混合搅拌，在搅拌过程中固化剂将飞灰制备成有一定流动性的膏体料浆，膏体料浆的浓度随生活垃圾焚烧电厂的焚烧飞灰物化性质的不同而不同。一般膏体料浆的浓度为68%-78%。在固化剂投入膏体料浆搅拌机，补水与陈化的预处理飞灰料浆搅拌3分钟后，再开启振动频率为50HZ，激振力大于100KN的平板振动器，作用于形成的固化剂飞灰膏体料浆表面，经过5－8分钟的边振动边搅拌，逐渐形成了质地均匀的液化的固化剂飞灰膏体料浆。
本发明提出衡量固化剂飞灰膏体料浆的指标：①均勻性；隨机均匀釆样,检测固化剂飞灰膏体料浆的含水量，均匀度要求达到,变异系数Cv≤5%；②流动性：液化水平；③膏体浓度：68%－78%。工业化加工生产时,一定按本发明设定的投料顺序，投料方式，投料时间；混合搅拌顺序，混合搅拌方式，混合搅拌时间及排料，注模，脱摸，固化工艺流程进行，以确保制备固化飞灰结晶块体性能达标。
采用上述工艺流程技术方案后，本发明方法制备的产品可达到《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》（HJ1134-2020）技术指标的要求，其性能技术指标可满足建筑材料生产原料工程性能指标要求。固化飞灰结晶块体性能指标,抗压強度>20MPa,抗折強度>6.0MPa,实现《常温处置生活垃圾焚烧飞灰资源化利用》目标。
本发明方法制备的产品固化飞灰块体破碎成固化飞灰颗粒。可当作掺合料，作为建材的集料备用。比如，作为公路路面基层细集料，掺入水稳层中；替代部分混凝土中的黄砂，掺入混凝土中；做免烧砖或砌块，掺入砖或砌块混合料中达到资源化利用的目的，变废为宝，循环经价，经济效益显著。
采用上述技术方案后，本发明方法具有生产线设备筒单、市场巨大，我囯每年都有数千万吨飞灰需要资源化利用处置，而且处置量每年都在増长、易推广应用。制备膏体料浆、浇注、固化成型工艺、固化飞灰块体破碎工艺都在常温、常压、封闭环境条件下就地进行。不用加温，节能、沒有废气排放；不用水洗，沒有废水排放。实现免填埋、零排放的要求，社会环保效益显著的优点。
附图说明
图1为本发明生活垃圾焚烧飞灰处置资源化膏体料浆制备方法的生产线工艺流程示意图。
具体实施方式
如图所示，本发明生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法的步骤包括依次对飞灰处置的预处理、陈化、固化剂（PCSB）包裹；预处理是选用预处理剂或预处理剂和矿物稳定剂，采用机械化学稳定法、矿物稳定法预处理工艺，使飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在膏体料浆搅拌机中预处理，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物飞灰浆体；陈化是将混合搅拌均匀的，经综合物理化学作用的预处理过的飞灰浆体在膏体料浆搅拌机中静止陈化成飞灰料浆；所述固化剂包裹是飞灰料浆与固化剂混合搅拌及包裹成能固化结晶成具有作为建材的物理化学性能的固化飞灰结晶块体的飞灰膏体料浆；所述预处理剂包括可溶性磷酸金属盐、可溶性硫系金属盐的混合粉体，矿物稳定剂包括钙、硅、铝氧化物，及钙、镁碳酸盐的混合粉体。所述粉体是磨细到200目-1200目的粉体；静止陈化的时间为5－10分钟，6-8分钟。陈化是将混合搅拌均匀的预处理过的飞灰在膏体料浆搅拌机中实施静止陈化，使预处理的飞灰物理化学作用反应充分，更稳定。矿物稳定剂是一种石灰、石灰岩磨细到200目-1200目的粉体，投入到膏体料浆搅拌机中起到结晶晶核的作用同时还具有提高飞灰膏体料浆固化结晶块体的强度并阻止重金属、水溶性盐析出的不可忽视的作用。具有固化飞灰结晶块体可作为建筑材料生产原料，达到不用加温，节能、沒有废气排放；不用水洗，沒有废水排放;免填埋、零排放的要求，实规生活垃圾焚烧飞灰处置资源化的优点。
所述预处理剂是磷酸钠、硫化钠、硫酸亚铁、硫代硫酸钠、磷酸二氢钠预处理剂中的多种混合粉体，所述矿物稳定剂是氧化钙、碳酸钙粉、碳酸鎂粉、二氧化硅粉和三氧化二铝矿物稳定剂中多种的混合粉体；所述在膏体料浆搅拌机中预处理是通过吸附、共沉澱、离子交換、结构破解的综合物理化学作用过程。
飞灰中的氯离子处置是选用磷酸二氢钠、磷酸钠预处理剂；选用氧化钙、碳酸钙粉中任意多种矿物稳定剂,使飞灰中氯离子在机械化学稳定作用和矿物稳定作用中，将其变为氯磷灰石、氯磷鉛矿、氯化碱土金属盐等化合物、矿物。
飞灰中的重金属铍选用硫酸亚铁预处理剂和二氧化硅、三氧化二鋁中的任意多种矿物稳定剂；起到机械化学稳定作用，矿物稳定作用，形成稳定混合物。
飞灰中的重金属砷为陰离子态、鎳为残渣态选用硫酸亚铁和硫代硫酸钠；通过离子交換作用,铁的氧化物的吸附作用，共沉淀作用，形成砷、鎳的化合物，稳定硫化矿物。
飞灰中重金属汞存在的形态有HgCl2和少量的HgCl及Hg(0)，选用硫酸亚铁；在碱性环境下Hg(Ⅱ)，还原为Hg(Ⅰ)和Hg(0)，还因硫酸根的大量加入被沉淀为HgSO4，不易溶于水，表现出较低的溶出量。
飞灰中的重金属总鉻及毒性极大的六价鉻选用硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠；硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠与多种铬金属离子结合，形成无毒的硫化物，重铬酸盐的还原剂则形成以氧化数为3的稳定化合物。所述磷酸盐矿物新相为包含(Ca Cu)5(PO4)3OH、(CaPb)5(PO4)3OH、(Ca Zn)5(PO4)3OH的羟基磷灰石。硫酸亚铁对Cr(Ⅵ)的还原作用是飞灰六价铬稳定化的主要因素：Fe(Ⅱ)作为高比表面积的氧化物，亚铁被氧化成磁性铁氧体对六价铬起稳定作用,其化学反应式：4H2O+CrO4 2-+3Fe(OH)2(S)→Cr(OH)3(S)+3Fe(OH)3(S)+4OH¯
2Fe(OH)2(S)+0.5O2→2Fe(OH)+H2O。
飞灰中的稀散元素重金属鎘选用磷酸二氢钠、磷酸钠、硫酸亚铁；使可溶性磷酸盐PO4 3-跟飞灰中多金属离子结合生成稳定的磷酸盐矿物新相,羟基磷灰石(Ca Cd)5(PO4)3OH，形成类似自然界中长期稳定存在的矿物；并通过吸附、金属氢氧化物沉淀、晶格离子交換作用将重金属固化稳定。
飞灰中的重金属銅、鉛、鋅选用硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化鈉，或者可溶性磷酸盐；其
中可溶性磷酸盐PO4 3-跟飞灰中多金属銅、鉛、鋅离子结合生成稳定的磷酸盐矿物新相,硫酸根SO4²¯跟飞灰中多金属銅、鉛、鋅离子结合生成稳定的硫化矿物，形成自然介中长期稳定存在的矿物；并通过吸附、金属氢氧化物沉淀、晶格离子交換等作用将重金属固化稳定。
飞灰中的二噁英在上述重金属离子、氯离子的预处理机械化学作用、矿物稳定作用的固化过程中被同步固化稳定。
计算飞灰中各种超标重金属的总摩尔浓度；计算与能稳定各种超标的重金属相匹配的有效成份並与重金属形成稳定化合物的预处理剂的种类、掺量组合类型的预处理剂总摩尔浓度；调整组合类型预处理剂总摩尔浓度使之高于超标的重金属总摩尔浓度。调整组合类型预处理剂总摩尔浓度使之高于超标的重金属总摩尔浓度的10%－20%。固化剂飞灰膏体料浆浓度为70%－78%。优选膏体浓度为76%-78%。飞灰与固化剂单独重量比：飞灰80%：固化剂20%。制成固化剂飞灰膏体料浆浓度为76%-78%的料浆，固化龄期28天时的强度即可达到20-30兆帕。其特点是固化飞灰块体，随时间增长到300-400天左右时，其强度可增长到30-40兆帕。
所述预处理是先将水与预处理剂计量制成预处理溶液投入膏体料浆搅拌机，再投入计量的矿物稳定剂和计量的飞灰补水混合搅拌，进行机械化学稳定作用及矿物稳定作用，使飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在预处理过程中，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物。预处理溶液与飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在膏体料浆搅拌机中，通过吸附、共沉澱、离子交換、结构破解的综合物理化学作用过程，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物；预处理溶液浓度为20%-30%。
混合搅拌及包裹是固化剂与飞灰料浆补水混合搅拌，固化剂形成了膜及链二种结构的胶凝物，包裹被预处理陈化过的飞灰颗粒制成固化剂飞灰膏体料浆；所述固化剂是专利号为ZL201110291183.3的普适型岩土固化剂；固化结晶是形成固化剂包裹飞灰颗粒坚固的固化结晶块体。膏体料浆浓度为70%－78%。优选膏体料浆浓度为76%-78%。混合搅拌及包裹是将固化剂投入膏体料浆搅拌机，补水与飞灰料浆搅拌3分，开启平板振动器，作用于形成的固化剂飞灰膏体料浆表面，搅拌5-8分，经过边振动边搅拌，逐渐形成了质地均匀的液化的固化剂飞灰膏体料浆；或者采用振动振捣方式，其振捣器作用于固化剂飞灰料浆表面或插入飞灰浆体中，使膏体表面可呈现出液化的现象后，制成固化剂飞灰膏体料浆。
即所述对飞灰处置的预处理技术包恬预处剂种类,掺量和预处理工艺:即选择与各种超标重金属相容性最好的预处理剂种类及掺量;制备预处理剂溶液组合类型;飞灰计量后投入膏体料浆搅拌机，加水与预处理剂溶液混合搅拌。 采用机械化学稳定法、矿物稳定法等物理化学方法，使飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在预处理过程中，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、或矿物。
針对飞灰中重金属成份复杂，隨地域，时间变化极大的特点，即一批飞灰可能有一种重金属或多种重金属超标，各种重金属浸出浓度、可能超出标准指标限值的几倍,几十倍甚至上百倍,的特点，本发明提出:①计算飞灰中各种超标的重金属总摩尔浓度,②计算与能稳定各种超标的重金属相匹配的有效成份並与重金属形成稳定化合物的预处理剂的种类、掺量组合类型的预处理剂总摩尔浓度；③调整组合类型预处理剂总摩尔浓度使之高于超标的重金属总摩尔浓度的10%－20%。即可稳定飞灰中严重超标的重金属浸出浓度使其达到低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物。
检测待处置飞灰中,HJ1134-2020标准要求检测的有毒性的十一种重金属含量,浸出浓度,并計算飞灰中各种重金属摩尔浓度及总摩尔浓度，确定超标重金属总摩尔浓度。选择与各种超标重金属相容性最好的预处理剂种类及掺量，并计算各种类型预处理剂种类及掺量摩尔浓度及组合预处理剂总摩尔浓度。配制预处理剂溶液：将与飞灰中重金属总摩尔浓度等摩尔浓度或高于重金属总摩尔浓度10%－20%的组合类型预处理剂加水在预处理剂搅拌器中搅拌3－5分鈡，使预处理剂充分溶解为溶解预处理剂溶液。预处理剂溶液溶度约20%，计量装入制备膏体籵浆的专用的膏体料浆搅拌机中。将待处置的飞灰计量，装入巳装有预处理剂溶液的制备膏体籵浆的膏体料浆搅拌机中，起动膏体料浆搅拌机系统，搅拌3－6分鈡，使飞灰中的重金属与顸处理剂溶液在混合搅拌机系统的机械力作用下，进行充分的机械化学作用，使飞灰中的重金属离子、氯离子、在预处理过程中，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、或矿物。
实施效果：预处理技术处置飞灰的实施效果实例1：福建南安圣元飞灰原灰编号S04,重金属浸出浓度;Pb=5.6mg/L、Cd=5.6mg/L、TCr=9.12mg/L、Cr6+=9.6mg/L、严重超标。本预处理技术釆用预处理剂组合类型:Na2S掺量为飞灰掺量的1.8%+FeSO4掺量为飞灰掺量的6.0%+NaS2O3掺量为飞灰掺量的0.3%+NaH2PO4掺量为飞灰掺量的2.4% 。通过预处理技术处理F3261-3269批次试验制备膏体料浆固化飞灰结晶块体试件检测重金属浸出浓度Pb=0.014mg/L、Cd<0.003mg/L、TCr=0.19mg/L、Cr6+<0.003mg/L、达到HJ1134-2020标准要求的处置飞灰资源化利用技术指标限值。
预处理技术处置飞灰的实施效果实例2：福建瀚兰飞灰原灰编号HL1,重金属含量度Pb=648mg/kg、Zn1886mg/kg、Cd 97.5mg/kg、TCr293mg/kg、Cr6+156mg/kg、Hg7.21mg/kg、Cu295 mg/kg、Ni20.6mg/kg、As21.6mg/kg、B e7.92mg/kg多种重金属含量都很高。本预处理技术釆用预处理剂组合类型:FeSO4掺量为飞灰掺量的8.0%+NaH2PO4掺量为飞灰掺量的4.8%+NaS2O3掺量为飞灰掺量的1.2%+NaS2O3掺量为飞灰掺量的1.8%+Na2S掺量为飞灰掺量的1.8%以及矿物稳定剂SiO2掺量为飞灰掺量的6% + Al2O3掺量为飞灰掺量的2%通过预处理技术处理制备膏体料浆固化飞灰结晶块体试件检测重金属浸出浓度Pb=0.01mg/L、Zn=0.022mg/L、Cd =0.001mg/L、TCr=0.007mg/L、Cr6+＜0.001mg/L、Hg=0.001mg/L、Cu=0.001 mg/L、Ni=0.001mg/L、As=0.006mg/L、B e＜0.004mg/L,都达到HJ1134-2020标准要求的处置飞灰资源化利用技术指标限值。
预处理技术处置飞灰的实施效果实例3：上海BW笫一批飞灰原灰编号BW01,重金属含量度Pb=160mg/kg、Cd 156mg/kg、TCr94mg/kg、Zn5290mg/kg、Cu515 mg/kg、Ni23mg/kg、Ag77mg/kg严重超标。本预处理技术釆用预处理剂组合类型:NaH2PO4掺量为飞灰掺量的3.62%+FeSO4掺量为飞灰掺量的8.0%+NaS2O3掺量为飞灰掺量的1.2%。通过预处理技术处理制备膏体料浆固化飞灰结晶块体重金属浸出浓度Pb=0.711mg/L、Cd<0.003mg/L、TCr<0.01mg/L、Zn0.023mg/L、Cu 0.498mg/L、Ni 0.023mg/L、Zn=0.04mg/L、Cd 0.026mg/L,达到HJ1134-2020标准要求的处置飞灰资源化利用技术指标限值。
预处理技术处置飞灰的实施效果实例4：江苏盐城笫一批飞灰原灰编号GD01,呈酸性PH=6.42,重金属浸出浓度Zn=165.7mg/L; Cd 0.403mg/L严重超标。本预处理技术釆用预处理剂组合类型:Na2S掺量为飞灰掺量的1.2%+Na3PO4.12H2O掺量为飞灰掺量的3.6%+FeSO4掺量为飞灰掺量的4.0%+NaS2O3掺量为飞灰掺量的1.2%+CaCO3掺量为飞灰掺量的10%+CaO掺量为飞灰掺量的8% +MgCO3 掺量为飞灰掺量的1.8%。通过预处理技术处理制备膏体料浆固化飞灰结晶块体重金属浸出浓度Zn=0.04mg/L; Cd 0.026mg/L,达到HJ1134-2020标准要求的处置飞灰资源化利用技术指标限值。
预处理技术处置飞灰的实施效果实例5：江苏盐城笫三批飞灰原灰编号GD03飞灰原灰,呈酸性PH=5.4,重金属浸出浓度Pb94.8mg/L; Zn=316.6mg/L、Hg=0.34mg/L严重超标。本预处理技术釆用预处理剂组合类型:Na2S掺量为飞灰掺量的1.8%+Na3PO4.12H2O掺量为飞灰掺量的4.8%+FeSO4掺量为飞灰掺量的6.0%+NaS2O3掺量为飞灰掺量的1.6% 以及矿物添加剂, CaCO3掺量为飞灰掺量的15% + CaO掺量为飞灰掺量的10%，碳酸鎂粉、SiO2掺量为飞灰掺量的6% + Al2O3掺量为飞灰掺量的2%+ MgCO3 掺量为飞灰掺量的1.8%。通过预处理技术处理制备膏体料浆固化飞灰结晶块体重金属浸出浓度检测结果G371试验批次试件Pb=0.116mg/L、Zn=0.047mg/L、Hg=5.52E-05mg/L; G381试验批次试件Pb=0.137mg/L、Zn=0.044mg/L、Hg=4.88E-05mg/L;达到HJ1134-2020标准要求的处置飞灰资源化利用技术指标限值。
预处理技术处置飞灰的实施效果实例6：福建瀚兰飞灰原灰编号HL1,可溶性氯含量11%,严重超标。本预处理技术釆用预处理剂组合类型掺量为飞灰掺量的10%,即NaH2PO4,掺量为飞灰掺量的4.8%+CaO掺量为飞灰掺量的5.2%及矿物稳定剂CaCO3掺量为飞灰掺量的5%。通过预处理技术处理制备膏体料浆固化飞灰结晶块体试件检测,试件F3231-3242可溶性氯含量1.4%, 试件F3051-3062可溶性氯含量0.9%, 都达到HJ1134-2020标准要求的处置飞灰资源化利用技术指标限值。飞灰中的氯离子选用磷酸二氢钠、氧化钙、碳酸钙粉中的任意多种组合；起矿物稳定作用，机械化学稳定作用将其变为氯磷灰石、氯磷鉛矿、氯化碱土金属盐。
预处理技术处置飞灰的实施效果实例7：北京金隅集团生活垃圾焚烧电厂焚烧飞灰原灰样品JY01二噁英总量157ngTEQ/kg,通过预处理技术处理制备膏体料浆固化飞灰结晶块体试件检测JY01二噁英总量2.6ngTEQ/kg,JY02二噁英总量5.3ngTEQ/kg,都达到HJ1134-2020标准要求的处置飞灰资源化利用技术指标限值50ngTEQ/kg要求。
固化结晶是固化剂飞灰膏体料浆从混合搅拌机中排放、注模、固化成为固化飞灰结晶块体。固化结晶块体是：①固化剂飞灰膏体料浆卸料注模：膏体料浆从卸料口快速注入模具中，振捣，固化成型；②注模后固化48小时，脱模；③脱模后继续固化28天左右，成为固化飞灰结晶块体,污染性能检测；④飞灰块体粉碎成固化飞灰颗粒，分装计量成品备用。制备固化飞灰颗粒工艺方式： ①脱模后固化28天左右，固化飞灰结晶块体输送至粉碎车间；②将28天龄期固化飞灰块体粉碎为粒径1mm-0.075mm固化飞灰颗粒。 本发明方法制备的产品固化飞灰结晶块体破碎成固化飞灰颗粒。可当作掺合料，作为建材的集料备用。比如，作为公路路面基层细集料，掺入水稳层上、下基层中；替代部分混凝土中的黄砂，掺入混凝土中；做免烧砖或砌块，掺入砖或砌块混合料中达到资源化利用的目的，变废为宝，循环经价，经济效益显著。
整个方法过程就是先将预处理剂经计量与来自水箱经计量的水进行溶解搅拌成预处剂理溶液与经计量的矿物稳定剂投入膏体料浆搅拌机；再与飞灰经计量与预处剂理溶液和来自水箱经计量的水进行预处理混合搅拌成预处理浆料，预处理浆料经静止陈化后与经计量的固化剂混合搅拌成膏体，膏体注模固化，固化后脱模成固化飞灰块体，并进行性能检测；固化飞灰块体粉碎成固化飞灰颗粒，固化飞灰颗粒分装计量成品备用。
下面结合附图做更进一步说明。
从图1可见:生产线工艺流程包括：飞灰预处理工艺程序；陈化工艺程序；固化剂包裹飞灰膏体料浆混合搅拌固化结晶工艺程序；固化飞灰膏体料浆注模、脱模、固化飞灰结晶块体工艺程序；固化飞灰块体粉碎为固化飞灰颗粒----建材产品工艺程序。即预处理剂经计量与来自水箱经计量的水进行溶解搅拌成预处剂理溶液，飞灰经计量与预处剂理溶液和来自水箱经计量的水进行预处理混合搅拌成预处理料浆，预处理料浆经陈化后与经计量的固化剂混合搅拌成膏体，膏体注模固化，固化后脱模成固化飞灰结晶块体，并进行性能检测；固化飞灰结晶块体粉碎成固化飞灰颗粒，固化飞灰颗粒分装计量成品备用。
预处理工艺实施方式：预处理剂处理飞灰目的是通过机械化学作用，使飞灰中的有毒的重金属离子、二噁英、氯化物+预处理剂+水混合揽拌，在预处理的物理化学综合作用过程中，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、或矿物，预处理工艺实施步骤：①将调配好的的预处理剂按计量加入膏体料浆搅拌机；②飞灰计量投入膏体料浆搅拌机；③预处理剂溶液+飞灰混合搅拌3-5分钟，达到预处理剂和飞灰均匀混合理化指标。
陈化工艺程序实施方式：预处理过飞灰料浆，静罝于膏体料浆搅拌机中6-10分钟，即完成陈化工艺程序。
制备固化剂飞灰膏体料浆搅拌工艺实施方式：①固化剂计量，投入膏体料浆搅拌机；②补水计量加入膏体料浆搅拌机；③固化剂+水在膏体料浆搅拌机搅拌中形成“膜结构”和“链结构”胶凝物，并在搅拌中包裹陈化过的预处理飞灰料浆中的重金属等有害物质，搅拌8-12分钟。固化剂飞灰膏体料浆浓度控制在68％-78％，固化剂飞灰膏体料浆混合均匀，并通过振捣器激振，使膏体料浆达到液化水平；要求制备出的固化剂飞灰膏体料浆混合搅拌的均匀度,变异系数≤5%。
制备固化飞灰结晶块体工艺实施方式:①固化剂飞灰膏体料浆卸料注模，膏体料浆从卸料口快速注入模具中，振捣，固化成型,入模成型小块体体积，约20cm×20cm×20cm为宜；②注模后固化48小时，脱模；③脱模后继续固化至28天左右，成为固化飞灰结晶块体；④膏体料浆卸料注模时，同时随机均匀抽样，采集浇注成型30个样本，样本规格：70.7×70.7×70.7 mm立方体试件；⑤ 28天龄期，检测制备的固化飞灰块体试件物化性能抗压强度、抗折强度、面密度、含水量、有毒重金属浸出浓度、二噁英含量、可溶性氯含量等性能指标。下面结合附表对本发明方法实施效果进行说明。
表1是固化飞灰块体重金属浸出浓度、氯化物、二噁英含量达到 HJ1134-2020 限值。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
从此表可以看出：本发明方法制备的固化剂飞灰膏体料浆固化飞灰结晶块体重金属浸出浓度、可溶性氯含量、二噁英含量达到《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》 HJ1134 -2020限值，可以资源化利用。
表2列出的是固化飞灰C30砼验证试验试件重金属浸出浓度检测结果。
Figure 985836DEST_PATH_IMAGE002
注： 表2列出的采集的原灰重金属浸出浓度：Pb 5.5mg/L、Cd 5.79mg/L、Zn154mg/L。
表3 固化飞灰膏体料浆固化结晶块体抗压強度与龄期关系检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE003
通过上述三表可以看出：实施本发明方法对生活垃圾焚烧飞灰处置资源化膏体料浆固化飞灰块体的重金属浸出浓度、氯化物、二噁英含量达到（HJ1134 -2020）可进行资源化利用的限值，见表1。在验证试验阶段，原灰中重金属Cd,Pb,Zn严重超标下，釆用本发明方法制备的固化飞灰颗粒半干砼试件，取三组不同时间、不同批次共计9个试件,釆集30个分折样本,检测重金属Cd,Pb,Zn浸出浓度均为低于0.001-0.003mg/L，达到了 （HJ1134-2020）资源化利用指标，见表2。实施本发明方法处置生活垃圾焚烧飞灰制备固化飞灰块体28天龄期抗压強度21MPa-31MPa,380天龄期抗压強度37MPa-46MPa。达到建材产品要求的相应的力学性能指标，见表3。
实施本发明方法，制备固化飞灰颗粒作建材的目标产品之一，制备固化飞灰砼其各项性能：固化飞灰颗粒砼的力学性能较普通混凝土固化飞灰颗粒砼高，性能稳定性好；C30固化飞灰颗粒半干砼验证平行试验,28d试件抗压强度均值42.4MPa，220d抗压强度50.2MPa；其耐久性的抗渗等级为P10；碳化性能等级为TⅣ,可满足大氣环境下50年以上的耐久性要求；抗冻性能，冻融次数D50,冻融后抗压强度平均损失率5.3%（要求≤20%）,平均质量损失率0.1%（要求≤5%），耐久性能都还有较大的提高潜力的空间。即固化飞灰颗粒掺入砼中其使用性能不降低，还有所提高；固化飞灰颗粒半干砼在判断试验、优化试验、各阶段分别将其试件随机取样送检，检测12种重金属浸出浓度、二噁英含量和可溶性氯含量都达到了 （HJ1134-2020）资源化利用技术指标要求。
实施本发明方法，制备固化飞灰颗粒作为筑路建材集料,用于铺筑公路路面的上、下基层集料。取得显著效果,试验结果及性能指标如下:上基层: 抗压強度抗压强度均值=7.5MPa，均方差=0.684,变异系数=9.2%；强度保証值=7.5-1.645*0.684=6.4 MPa.达到特重公路交通路面上基层7d浸水强度7.0MPa的技术指标。下基层:抗压強度:抗压强度均值=6.2MPa; 均方差=0.657, 变异系数=10.5% ,强度保証值=6.2-1.645*0.657=5.1 MPa。达到特重公路交通路面下基层7d浸水强度5.0MPa的技术指标。若将固化飞灰颗粒掺入公路路面基层中，掺量以15% 计。一条长10km，18m宽，0.5m厚的一条标准四车道高速公路路面基层，则可消纳飞灰23000吨。 相当于消纳生活垃圾焚烧电厂日处理1300吨生活垃圾，一年所产生的飞灰产量；每公里公路路面基层节省投资与的水泥稳定碎石基层相比，可节省投资10%-15%。经济效益显著。
总之，本发明生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法具有生产线设备筒单、市场巨大，我囯每年都有数千万吨飞灰需要资源化利用处置，而且处置量每年都在増长、易推广应用。制备膏体料浆、注模、固化成型工艺、固化飞灰块体破碎工艺都在常温、常压、封闭环境条件下就地进行。具有不用加温，节能、沒有废气排放；飞灰不用水洗，沒有废水排放。实现免填埋、零排放的要求，社会环保效益显著的优点。

Claims (10)

1.一种生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特征在于步骤包括依次对飞灰处置的预处理、陈化、固化剂包裹；预处理是选用预处理剂或预处理剂和矿物稳定剂，采用机械化学稳定法、矿物稳定法预处理工艺，使飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在混合搅拌机中预处理，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物飞灰浆体；陈化是将混合搅拌均匀的，经综合物理化学作用的预处理过的飞灰浆体在混合搅拌机中静止陈化成飞灰料浆；所述固化剂包裹是飞灰料浆与固化剂混合搅拌及包裹成能固化结晶成具有作为建材的物理化学性能的固化飞灰块体的飞灰膏体料浆；所述预处理剂包括可溶性磷酸金属盐、可溶性硫系金属盐任意多种粉体，矿物稳定剂包括钙、硅、铝氧化物，及钙、镁碳酸盐任意多种粉体。
2.根据权利要求1所述生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特征在于所述预处理剂是磷酸钠、硫化钠、硫酸亚铁、硫代硫酸钠、磷酸二氢钠中的任意多种混合粉体，所述矿物稳定剂是氧化钙、碳酸钙粉、碳酸鎂粉、二氧化硅粉和三氧化二铝中任意多种的混合粉体；所述在混合搅拌机中预处理是通过吸附、共沉澱、离子交換、结构破解的综合物理化学作用过程。
3.根据权利要求2所述生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特征在于飞灰中的氯离子选用可溶解性磷酸盐预处理剂和氧化钙、碳酸钙粉矿物稳定剂；起矿物稳定作用，机械化学稳定作用将其变为氯磷灰石、氯磷鉛矿、氯化碱土金属盐；
飞灰中的重金属铍选用硫酸亚铁预处理剂和二氧化硅、三氧化二鋁矿物稳定剂中的任意多种；起到机械化学稳定作用，矿物稳定作用，形成稳定混合物；
飞灰中的重金属砷为陰离子态、鎳为残渣态选用硫酸亚铁和硫代硫酸钠；通过离子交換作用,铁的氧化物的吸附作用，共沉淀作用，形成砷、鎳的化合物，稳定硫化矿物；
飞灰中重金属汞存在的形态有HgCl2和少量的HgCl及Hg(0)，选用硫酸亚铁；在碱性环境下Hg(Ⅱ)，还原为Hg(Ⅰ)和Hg(0)，还因硫酸根的大量加入被沉淀为HgSO4，不易溶于水，表现出较低的溶出量；
飞灰中的重金属总鉻及毒性极大的六价鉻选用硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠；硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠与多种铬金属离子结合，形成无毒的硫化物，重铬酸盐的还原剂则形成以氧化数为3的稳定化合物；
飞灰中的稀散元素重金属鎘选用磷酸二氢钠、磷酸钠、硫酸亚铁；使可溶性磷酸盐PO4 3-跟飞灰中多金属离子结合生成稳定的磷酸盐矿物新相,羟基磷灰石(Ca Cd)5(PO4)3OH，形成类似自然界中长期稳定存在的矿物；并通过吸附、金属氢氧化物沉淀、晶格离子交換作用将重金属固化稳定；
飞灰中的重金属銅、鉛、鋅选用硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化鈉，或者可溶性磷酸盐；其中可溶性磷酸盐PO4 3-跟飞灰中多金属銅、鉛、鋅离子结合生成稳定的磷酸盐矿物新相,硫酸根SO4²¯跟飞灰中多金属銅、鉛、鋅离子结合生成稳定的硫化矿物，形成自然介中长期稳定存在的矿物；并通过吸附、金属氢氧化物沉淀、晶格离子交換等作用将重金属固化稳定；
飞灰中的二噁英在上述重金属离子、氯离子预处理机械化学作用、矿物稳定作用的固化过程中被同步固化稳定。
4.根据权利要求3所述生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特征在于计算飞灰中各种超标重金属的总摩尔浓度；计算与能稳定各种超标的重金属相匹配的有效成份並与重金属形成稳定化合物的预处理剂的种类、掺量组合类型的预处理剂总摩尔浓度；调整组合类型预处理剂总摩尔浓度使之高于超标的重金属总摩尔浓度。
5.根据权利要求1所述生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特征在于所述预处理是将水与预处理剂制成预处理溶液，先投入膏体料浆搅拌机中,再投入计量的矿物稳定剂和计量的飞灰混合搅拌，进行机械化学稳定及矿物稳定，使飞灰中的有曷重金属离子、氯离子、二噁英在预处理过程中，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物。
6.根据权利要求5所述生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特征在于预处理溶液与飞灰中的重金属离子、氯离子、二噁英在混合搅拌机中，通过吸附、共沉澱、离子交換、结构破解的综合物理化学作用过程，形成低溶解性、低迁移性、低毒性稳定的化合物、矿物；预处理溶液浓度为20%－30%。
7.根据权利要求1－6任一所述生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特征在于混合搅拌及包裹是固化剂与飞灰料浆补水混合搅拌，固化剂形成了膜及链二种结构的胶凝物，包裹被预处理陈化过的飞灰颗粒制成固化剂飞灰膏体料浆；所述固化剂是专利号为ZL201110291183.3的普适型岩土固化剂；固化结晶是形成固化剂包裹飞灰颗粒坚固的固化结晶块体。
8.根据权利要求7所述生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特征在于混合搅拌及包裹是将固化剂投入搅拌机，补水与飞灰成膏体料浆搅拌，开启平板振动器，作用于形成的固化剂飞灰膏体料浆表面，经过边振动边搅拌，逐渐形成了质地均匀的液化的固化剂飞灰膏体料浆；或者采用振动振捣方式，其振捣器作用于固化剂飞灰料浆表面或插入飞灰浆体中，使膏体表面可呈现出液化的现象后，制成固化剂飞灰膏体料浆。
9.根据权利要求1－6任一所述生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特征在于固化结晶是固化剂飞灰膏体料浆从混合搅拌机中排放、注模、固化成为固化剂飞灰结晶块体。
10.根据权利要求9所述生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的膏体料浆制备方法，其特征在于固化剂飞灰结晶块体是①固化剂飞灰膏体料浆卸料注模：膏体料浆从卸料口快速注入模具中，振捣，固化成型；②注模后固化48小时，脱模；③脱模后继续固化28天左右，成为固化飞灰块体,污染性能检测；④飞灰块体粉碎成固化飞灰颗粒，分装计量成品备用。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114100053A (zh) * 2021-11-19 2022-03-01 深圳市航天新材科技有限公司 一种生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料及其制备方法
CN115254915A (zh) * 2022-08-04 2022-11-01 洋耳科技(杭州)有限公司 飞灰无害化处理及资源化生产工艺及设备

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001137823A (ja) * 1999-11-15 2001-05-22 Fujisash Co 都市ごみ焼却飛灰の安定化処理方法
CN1695832A (zh) * 2005-04-29 2005-11-16 清华大学 用可溶性磷酸盐药剂稳定化处理焚烧飞灰的方法
CN101239298A (zh) * 2008-03-18 2008-08-13 上海大学 一种生活垃圾焚烧飞灰的酸洗预处理方法
CN102303036A (zh) * 2011-07-06 2012-01-04 东江环保股份有限公司 碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法
CN103128097A (zh) * 2013-03-22 2013-06-05 厦门大学 一种城市生活垃圾焚烧飞灰的处理方法
CN104761168A (zh) * 2015-04-23 2015-07-08 中国环境科学研究院 飞灰建材再利用方法
CN106630253A (zh) * 2016-10-20 2017-05-10 中北大学 一种焦化废水脱除氯离子的预处理方法
CN107537129A (zh) * 2016-06-28 2018-01-05 李�杰 一种治理垃圾焚烧飞灰的重金属稳定剂及其使用方法
WO2018120051A1 (zh) * 2016-12-30 2018-07-05 深圳市能源环保有限公司 一种垃圾焚烧飞灰稳定化药剂及其制备方法
CN112169246A (zh) * 2020-10-16 2021-01-05 内江师范学院 垃圾焚烧飞灰重金属无机复合稳定化剂及其稳定、固化方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001137823A (ja) * 1999-11-15 2001-05-22 Fujisash Co 都市ごみ焼却飛灰の安定化処理方法
CN1695832A (zh) * 2005-04-29 2005-11-16 清华大学 用可溶性磷酸盐药剂稳定化处理焚烧飞灰的方法
CN101239298A (zh) * 2008-03-18 2008-08-13 上海大学 一种生活垃圾焚烧飞灰的酸洗预处理方法
CN102303036A (zh) * 2011-07-06 2012-01-04 东江环保股份有限公司 碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法
CN103128097A (zh) * 2013-03-22 2013-06-05 厦门大学 一种城市生活垃圾焚烧飞灰的处理方法
CN104761168A (zh) * 2015-04-23 2015-07-08 中国环境科学研究院 飞灰建材再利用方法
CN107537129A (zh) * 2016-06-28 2018-01-05 李�杰 一种治理垃圾焚烧飞灰的重金属稳定剂及其使用方法
CN106630253A (zh) * 2016-10-20 2017-05-10 中北大学 一种焦化废水脱除氯离子的预处理方法
WO2018120051A1 (zh) * 2016-12-30 2018-07-05 深圳市能源环保有限公司 一种垃圾焚烧飞灰稳定化药剂及其制备方法
CN112169246A (zh) * 2020-10-16 2021-01-05 内江师范学院 垃圾焚烧飞灰重金属无机复合稳定化剂及其稳定、固化方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114100053A (zh) * 2021-11-19 2022-03-01 深圳市航天新材科技有限公司 一种生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料及其制备方法
CN115254915A (zh) * 2022-08-04 2022-11-01 洋耳科技(杭州)有限公司 飞灰无害化处理及资源化生产工艺及设备
CN115254915B (zh) * 2022-08-04 2024-04-02 洋耳科技(杭州)有限公司 飞灰无害化处理及资源化生产工艺及设备

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