CN114292637B - 飞灰资源化处理方法及所获高强度砂的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞灰资源化处理方法及所获高强度砂的应用，涉及飞灰资源化技术领域，该方法包括以下步骤：将飞灰和石墨粉烘干处理，用球磨机分别磨粉过200目筛；将过200目筛后的飞灰和石墨粉按比例混合均匀，在圆盘造粒机中喷含硫化钠的水雾，获得第一球粒；在搅拌器中将第一球粒与捕捉剂充分搅拌混合，干燥后获得第二球粒；将石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水按比例混合均匀形成浆料，浆料裹覆住第二球粒，干燥后获得第三球粒；将第三球粒进行微波烧结，获得高强度砂。本发明具有抗压强度高、重金属离子溶出浓度低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及飞灰资源化技术领域，具体涉及一种飞灰资源化处理方法及所获高强度砂的应用。
背景技术
城市生活垃圾焚烧处理后产生的飞灰由于含有Zn、Pb、Cu、Cr等重金属以及二噁英等剧毒有机污染物，属于危险废物，目前，主要采用水泥固化、药剂稳定化等工艺进行无害处处理。随着垃圾焚烧处理技术的发展，二次污染物受到了较好的控制，特别是飞灰中二噁英含量已经小于日本、美国等国家土壤标准值1ng/g,随着国家相应标准的制定，为飞灰资源化处理条件逐步具备。在今后相当长一个时期内都会有大量的焚烧飞灰产生，因此垃圾焚烧飞灰作为一种大量存在的潜在资源，其资源化利用正在引起国内外多方人士的重视，具有广阔的前景。
目前，有关飞灰资源化技术较少，其中，熔融技术、水泥窑共处置技术均有很好的资源化效果，但熔融技术处理成本较高。水泥窑共处置技术是直接将飞灰作为水泥原料进入水泥窑，飞灰中的氯、硫、碱等物质有可能会造成水泥窑预热系统结皮、堵塞；水泥熟料中这些有害物质含量过高，会导致水泥质量下降。
发明内容
因此，为了克服上述缺陷，本发明实施例提供一种飞灰资源化处理方法及所获高强度砂的应用。
为此，本发明实施例的一种飞灰资源化处理方法，包括以下步骤：
S1、将飞灰和石墨粉烘干处理，用球磨机分别磨粉过200目筛；
S2、将过200目筛后的飞灰和石墨粉按比例混合均匀，在圆盘造粒机中喷含硫化钠的水雾，获得第一球粒；
S3、在搅拌器中将第一球粒与捕捉剂充分搅拌混合，干燥后获得第二球粒；
S4、将石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水按比例混合均匀形成浆料，浆料裹覆住第二球粒，干燥后获得第三球粒；
S5、将第三球粒进行微波烧结，获得高强度砂。
优选地，所述飞灰和石墨粉的重量份分别为80-100份和13-27份。
优选地，所述水雾中硫化钠的质量百分含量为1％-15％。
优选地，所述捕捉剂为黄原酸钠或乙硫氮。
优选地，所述捕捉剂和第一球粒的重量份分别为3-13份和30-80份。
优选地，所述石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水的重量份分别为30-50份、10-15份、5-20份、20-25份、12-15份和25-75份。
优选地，所述微波烧结的温度为900℃-1100℃，时长为5-60min。
本发明实施例的一种压裂支撑剂，包括采用上述飞灰资源化处理方法制备获得的高强度砂。
本发明实施例的一种建筑基材，包括采用上述飞灰资源化处理方法制备获得的高强度砂。
本发明实施例的飞灰资源化处理方法及所获高强度砂的应用，具有如下优点：
1.烧结过程中形成的Si-O-Si网格可固结大部分重金属，少量挥发性重金属Pb等可被硫化钠硫化。
2.烧结过程中石墨颗粒可提升局部温度和升温速度，产生局部高温，在短时间内将二噁英等彻底分解。
3.烧结过程中产生的氯元素可被生石灰有效反应吸取，阻断二噁英形成。
4.石英纤维在1000℃左右高温下依然能保持惰性，可提高微波烧结所获颗粒的抗压强度和抗冲击强度，形成高强度砂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的飞灰资源化处理方法的一个具体示例的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本具体实施方式提供一种飞灰资源化处理方法，例如生活垃圾焚烧飞灰，如图1所示，包括以下步骤：
S1、将飞灰和石墨粉烘干处理，用球磨机分别磨粉过200目筛；
S2、将过200目筛后的飞灰和石墨粉按比例混合均匀，在圆盘造粒机中喷含硫化钠的水雾，使飞灰中的氧化态的Pb、Zn等重金属硫化，生成PbS、ZnS等，获得第一球粒；
S3、在搅拌器中将第一球粒与捕捉剂充分搅拌混合，使捕捉剂与第一球粒充分接触吸附在硫化重金属表面，干燥后获得第二球粒；
S4、将石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水按比例混合均匀形成浆料，浆料裹覆住第二球粒，干燥后获得第三球粒；
S5、将第三球粒进行微波烧结，获得高强度砂。烧结过程中形成的Si-O-Si网格可固结大部分重金属，少量挥发性重金属Pb等可被硫化钠硫化；烧结过程中石墨颗粒可提升局部温度和升温速度，产生局部高温，在短时间内将二噁英等彻底分解；烧结过程中产生的氯元素可被生石灰有效反应吸取，阻断二噁英形成；石英纤维在1000℃左右高温下依然能保持惰性，可提高微波烧结所获颗粒的抗压强度和抗冲击强度，形成高强度砂。
优选地，飞灰和石墨粉的重量份分别为80-100份和13-27份。
优选地，水雾中硫化钠的质量百分含量为1％-15％。
优选地，捕捉剂为黄原酸钠或乙硫氮。
优选地，捕捉剂和第一球粒的重量份分别为3-13份和30-80份。
优选地，石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水的重量份分别为30-50份、10-15份、5-20份、20-25份、12-15份和25-75份。
优选地，微波烧结的温度为900℃-1100℃，时长为5-60min。
本具体实施方式还提供一种压裂支撑剂，包括采用上述飞灰资源化处理方法制备获得的高强度砂。
本具体实施方式还提供一种建筑基材，包括采用上述飞灰资源化处理方法制备获得的高强度砂。
下面通过几个实施例和对比例进行详细说明，生活垃圾焚烧飞灰取自北京某垃圾焚烧发电厂，为布袋除尘器收集。垃圾焚烧飞灰样中含有60.31％CaO、8.32％SO3、7.82％Na2O、5.03％K2O、5.35％SiO2、2.27％MgO、2.35％Fe2O3、2.34％Al2O3、0.82％ZnO、0.93％TiO2、0.53％PbO、0.64％CuO。
下面试验中的重金属离子的浸出方法参照《固体废物—浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)。
实施例1
采用以下步骤制备获得高强度砂：
将飞灰和石墨粉烘干处理，用球磨机分别磨粉过200目筛；将过200目筛后的飞灰和石墨粉按重量份分别为80份和15份混合均匀，在圆盘造粒机中喷含2％硫化钠的水雾，获得第一球粒；在搅拌器中将第一球粒与捕捉剂充分搅拌混合，捕捉剂为黄原酸钠，捕捉剂和第一球粒的重量份分别为5份和30份，干燥后获得第二球粒；将石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水按重量份分别为30份、10份、5份、20份、12份和25份混合均匀形成浆料，浆料裹覆住第二球粒，干燥后获得第三球粒；将第三球粒进行微波烧结，温度为1000℃，时长为30min，获得高强度砂。所制备高强度砂的性能与重金属离子的溶出指标如下表所示：
实施例2
采用以下步骤制备获得高强度砂：
将飞灰和石墨粉烘干处理，用球磨机分别磨粉过200目筛；将过200目筛后的飞灰和石墨粉按重量份分别为100份和25份混合均匀，在圆盘造粒机中喷含10％硫化钠的水雾，获得第一球粒；在搅拌器中将第一球粒与捕捉剂充分搅拌混合，捕捉剂为黄原酸钠，捕捉剂和第一球粒的重量份分别为12份和80份，干燥后获得第二球粒；将石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水按重量份分别为30份、15份、20份、20份、12份和30份混合均匀形成浆料，浆料裹覆住第二球粒，干燥后获得第三球粒；将第三球粒进行微波烧结，温度为1000℃，时长为30min，获得高强度砂。所制备高强度砂的性能与重金属离子的溶出指标如下表所示：
实施例3
采用以下步骤制备获得高强度砂：
将飞灰和石墨粉烘干处理，用球磨机分别磨粉过200目筛；将过200目筛后的飞灰和石墨粉按重量份分别为100份和15份混合均匀，在圆盘造粒机中喷含8％硫化钠的水雾，获得第一球粒；在搅拌器中将第一球粒与捕捉剂充分搅拌混合，捕捉剂为黄原酸钠，捕捉剂和第一球粒的重量份分别为4份和80份，干燥后获得第二球粒；将石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水按重量份分别为50份、15份、20份、20份、12份和30份混合均匀形成浆料，浆料裹覆住第二球粒，干燥后获得第三球粒；将第三球粒进行微波烧结，温度为1000℃，时长为30min，获得高强度砂。所制备高强度砂的性能与重金属离子的溶出指标如下表所示：
对比例
采用以下步骤制备获得砂粒：
将飞灰和石墨粉烘干处理，用球磨机分别磨粉过200目筛；将过200目筛后的飞灰和石墨粉按重量份分别为100份和25份混合均匀，在圆盘造粒机中喷水雾，干燥后获得球粒Ⅰ；将石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水按重量份分别为30份、15份、20份、20份、12份和30份混合均匀形成浆料，浆料裹覆住球粒Ⅰ，干燥后获得球粒Ⅱ；将球粒Ⅱ进行微波烧结，温度为1000℃，时长为30min，获得砂粒。所制备砂粒的性能与重金属离子的溶出指标如下表所示：
由以上实施例和对比例可知，按照本具体实施方式提供一种飞灰资源化处理方法制备获得的高强度砂具有抗压强度高、重金属离子溶出浓度低的优点，重金属离子溶出浓度远低于《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的限值要求，有效地实现了飞灰，尤其是生活垃圾焚烧飞灰的资源化。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种飞灰资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将飞灰和石墨粉烘干处理，用球磨机分别磨粉过200目筛；
S2、将过200目筛后的飞灰和石墨粉按比例混合均匀，在圆盘造粒机中喷含硫化钠的水雾，获得第一球粒；
S3、在搅拌器中将第一球粒与捕捉剂充分搅拌混合，干燥后获得第二球粒；
S4、将石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水按比例混合均匀形成浆料，浆料裹覆住第二球粒，干燥后获得第三球粒；
S5、将第三球粒进行微波烧结，获得高强度砂；
所述飞灰和石墨粉的重量份分别为80-100份和13-27份；
所述水雾中硫化钠的质量百分含量为1%-15%；
所述捕捉剂为黄原酸钠或乙硫氮；
所述捕捉剂和第一球粒的重量份分别为3-13份和30-80份；
所述石灰浆、生石灰、石英纤维、铝矾土、碳化硅和水的重量份分别为30-50份、10-15份、5-20份、20-25份、12-15份和25-75份；
所述微波烧结的温度为900℃-1100℃，时长为5-60min。
2.一种压裂支撑剂，其特征在于，包括采用如权利要求1所述飞灰资源化处理方法制备获得的高强度砂。
3.一种建筑基材，其特征在于，包括采用如权利要求1所述飞灰资源化处理方法制备获得的高强度砂。
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