CN117285282A - 一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置及定向应用方法 - Google Patents

一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置及定向应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于垃圾焚烧飞灰的无害化处置及资源化利用领域，涉及一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置及定向应用方法，包括如下步骤：S1对危险废物进行激活处理，形成激活产物；S2将所述激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体；S3将所述地聚合体用于制备人造土，进行资源化利用。通过激活处理，将飞灰中的硅、铝、钙，以及重金属、灰分等功能元素和有效成分激活释放出来，并作为原材料加以利用，解决现有飞灰地聚合固化稳定化技术中飞灰利用率低、以及得到的地聚合物抗压强度低的问题，从而实现制备的人造土在道路、垃圾堆体覆盖、防护设施、建筑材料、尾矿库/矿坑修复、海洋防护与生态修复等多种场景中进行应用。

Description

一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置及定向应用方法
技术领域
本发明属于危险废物的无害化处置及资源化利用领域，涉及一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置及定向应用方法。
背景技术
垃圾焚烧飞灰(简称“飞灰”)是生活垃圾焚烧过程中产生的污染物，富集了铅、汞、铬、锌、镉、砷等重金属；而工业废碱液(简称“废碱液”)是指在工业生产过程中产生的含有高浓度碱性物质的废水，主要成分是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等强碱性物质，同时还可能含有一些有机物、重金属离子等有毒有害物质。
根据专利(CN114713601A)介绍，当前，飞灰地聚合固化稳定化技术作为飞灰主流处理方法，对飞灰进行点对点定向处置，即对飞灰在垃圾焚烧厂、垃圾填埋场进行处置利用，也就是垃圾焚烧厂及垃圾填埋场两个节点上进行飞灰固化、产品化加工，将垃圾焚烧厂固化飞灰得到的地聚合固化体，加工成为成型产品地聚合固化剂，将地聚合固化剂运用在垃圾填埋场制备得到资源化利用产品。但目前仍然存在以下不足之处，一方面，飞灰在地聚合化学反应中活性较低，飞灰中的关键功能元素和有效成分难以充分释放和利用，重金属等污染物固化稳定化效果不够持久。另一方面，随着飞灰点对点定向处置应用场景的拓展需求，如应用于道路基层等，需要地聚合产品满足一定的强度需求，而飞灰的加入却使得地聚合固化得到的地聚合物强度大大降低。
此外，传统的废碱液处理技术(如酸化法、电解法、氧化法、焚烧法等)，存在能耗高、投资大，操作难，设备易腐蚀，容易带来二次污染等缺陷，处理后的产物在现场进行资源化应用的案例也鲜见报道，不能从根本上解决废碱液的出路问题。
可见，目前飞灰和废碱液的处置技术在工艺、性能和应用上仍存在较大的局限性，无法完全满足两者的处置需求。特别是废碱液，作为液态危废，应用传统水处理方法难以解决其根本的问题，并且《危险废物填埋污染控制标准》GB18598-2019规定液态废物不得在危废填埋场填埋，因此需要提供一种全新的处理模式和产品应用的路径，从根本上解决飞灰和废碱液的应用和出路问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置及定向应用方法。
第一方面，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对危险废物进行激活处理，形成激活产物；
S2将所述激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体；
S3将所述地聚合体用于制备人造土，进行资源化利用。
在一些实施方案中，所述S1步骤中，激活方式为加温加压条件下危险废物与碱液混合。
在一些实施方案中，所述S1包括如下步骤：
S1.1在工业废碱液中加入助剂，形成稳定的地聚合液；
S1.2向所述地聚合液中加入危险废物，混合成泥状物，在加温加压条件下，进行搅拌激活，形成所述激活产物；
优选地，所述加温加压的条件为：温度20-180℃，压力0.1-1MPa；优选地，所述加温加压的条件为：温度60-140℃，压力0.3-0.7MPa；优选地，所述加温加压的条件为：温度140℃，压力0.7MPa；
优选地，所述激活时间为2-4h；优选地，所述激活时间为2-3h；优选地，所述激活时间为3h；
优选地，所述工业废碱液、助剂、危险废物的重量比为(10-40)：(5-50)：(20-120)；
优选地，以重量份数计，所述步骤S1.1中，所述工业废碱液的添加量为10-40份、助剂的添加量为5-50份、危险废物的添加量为20-120份；
优选地，所述工业废碱液选自2021年版国家危险废物名录规定的HW35类废碱液中的一种或多种；优选地，所述工业废碱液选自精炼石油产品制造、基础化学原料制造、毛皮鞣制及制品加工、制浆制造、制药、化工、非特定行业中至少一种产生的废碱液；
优选地，所述助剂选自硅灰、硅藻土、石英砂、泡花碱中的一种或多种；
优选地，所述危险废物包括垃圾焚烧飞灰和焚烧处置残渣中的一种或多种；
优选地，所述焚烧处置残渣选自2021年版国家危险废物名录规定的HW18类危险废物中的一种或多种；优选地，所述焚烧处置残渣选自焚烧底渣、危险废物高温处置非玻璃态物质、危险废物处置固形物中的一种或多种；
优选地，所述垃圾焚烧飞灰与焚烧处置残渣的添加量比例为：(2-7):(1-5)；
优选地，所述危险废物包括垃圾焚烧飞灰20-70份、焚烧处置残渣10-50份。
在一些实施方案中，所述S2包括如下步骤：
S2.1将所述激活产物与固化乳液、地聚合剂搅拌混匀，得到聚合反应物；
S2.2将所述聚合反应物装入模具，进行一次养护，养护成型后脱模，脱模后进行二次养护，养护完成后粉碎，得到地聚合体；
优选地，所述步骤S2.1中，以重量份数计，所述激活产物的添加量为40-80份，所述固化乳液的添加量为5-25份，所述地聚合剂的添加量为15-60份；
优选地，所述步骤S2.1还包括：将所述激活产物与固化乳液、地聚合剂、大宗固废搅拌混匀，得到所述聚合反应物；优选地，以重量份数计，所述激活产物的添加量为40-80份，所述固化乳液的添加量为5-25份，所述地聚合剂的添加量为15-60份；所述大宗固废的添加量为10-30份；
优选地，所述步骤S2.1还包括：将所述激活产物与固化乳液、地聚合剂、焚烧处置残渣搅拌混匀，得到所述聚合反应物；优选地，以重量份数计，所述激活产物的添加量为40-80份，所述固化乳液的添加量为5-25份，所述地聚合剂的添加量为15-60份；所述焚烧处置残渣的添加量为15-60份；
优选地，所述固化乳液选自铝硅酸钠碱性乳液、硅酸铝碱性乳液、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种；
优选地，所述地聚合剂选自赤泥、钢渣、矿渣、粉煤灰、污泥中的一种或多种；
优选地，所述大宗固废选自煤矸石、尾矿及共、伴生矿、冶炼渣、工业副产石膏、建筑垃圾中的一种或多种；优选地，所述伴生矿包括金尾矿、锰尾矿中的一种或多种；优选地，所述工业副产石膏包括磷石膏；
优选地，所述焚烧处置残渣选自2021年版国家危险废物名录规定的HW18类危险废物中的一种或多种；优选地，所述焚烧处置残渣选自焚烧底渣、危险废物高温处置非玻璃态物质、危险废物处置固形物中的一种或多种；
优选地，所述模具的规格为40×40×40mm；所述养护条件为室温养护；所述一次养护时间为0.5-3天；优选地，所述二次养护时间为2-30天；所述一次养护时间为1天；优选地，所述二次养护时间为28天。
在一些实施方案中，所述S3包括如下步骤：将地聚合体、聚合物、矿物质、渗滤液搅拌混合，干燥，得到所述人造土；
优选地，以重量份数计，所述地聚合体的添加量为30-70份、所述聚合物的添加量为20-50份、所述矿物质的添加量为10-30份、所述渗滤液的添加量为15-45份；
优选地，所述聚合物选自纤维素、木质素、脲醛树脂中的一种或多种；
优选地，所述矿物质选自黏土、高岭土、滑石粉、膨润土中的一种或多种；
优选地，渗滤液选自垃圾渗滤液、尾矿渗滤液、污泥渗滤液、危废渗滤液中的一种或多种。
第二方面，在一些实施方案中，本发明提供一种地聚合体，所述地聚合体通过上述任意一种所述处置方法中S2步骤制备得到；优选地，所述地聚合体包含以下质量份数的原料：激活产物40-80份、固化乳液5-25份、地聚合剂15-60份、大宗固废10-30份；
优选地，所述固化乳液选自铝硅酸钠碱性乳液、硅酸铝碱性乳液、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种；
优选地，所述地聚合体包含以下质量份数的原料：激活产物40-80份、固化乳液5-25份、地聚合剂15-60份、大宗固废10-30份、焚烧处置残渣15-60份；
优选地，所述地聚合剂选自赤泥、钢渣、矿渣、粉煤灰、污泥中的一种或多种；
优选地，所述大宗固废选自煤矸石、尾矿及共、伴生矿、冶炼渣、工业副产石膏、建筑垃圾中的一种或多种；优选地，所述伴生矿包括金尾矿、锰尾矿中的一种或多种；优选地，所述工业副产石膏包括磷石膏；
优选地，所述焚烧处置残渣选自2021年版国家危险废物名录规定的HW18类危险废物中的一种或多种；优选地，所述焚烧处置残渣选自焚烧底渣、危险废物高温处置非玻璃态物质、危险废物处置固形物中的一种或多种。
第三方面，在一些实施方案中，本发明提供一种人造土，所述人造土通过上述处置方法中S3步骤制备得到；优选地，所述人造土包含以下质量份数的原料：地聚合体30-70份、聚合物20-50份、矿物质10-30份、渗滤液15-45份；
优选地，所述聚合物为纤维素、木质素、脲醛树脂中的一种或多种；
优选地，所述矿物质为黏土、高岭土、滑石粉、膨润土中的一种或多种；
优选地，渗滤液为垃圾渗滤液、尾矿渗滤液、污泥渗滤液、危废渗滤液中的一种或多种。
第四方面，在一些实施方案中，本发明提供一种地聚合体或人造土在道路基层中的应用。
在一些实施方案中，所述用于道路基层的地聚合体或人造土的抗压强度不低于45MPa。
第五方面，在一些实施方案中，本发明还提供一种所述地聚合体或所述人造土在垃圾填埋场垃圾堆体覆盖层、防护设施用石材、建筑材料、尾矿库/矿回填回用土、海洋防护与生态修复材料中的应用；优选的，所述防护设施用石包括材防浪石、隔离桩、护坡石中的一种或多种；优选的，所述建筑材料包括地聚合砼。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
(1)通过激活反应，将垃圾焚烧飞灰和/或工业废渣中的硅、铝、钙，以及重金属、灰分等功能元素和有效成分激活释放出来，并作为原材料加以利用，解决现有飞灰地聚合固化稳定化技术中飞灰利用率低、以及得到的地聚合物抗压强度低的问题；
(2)辅以助剂，增加激活反应释放的功能元素和有效成分，使飞灰充分参与反应，进一步提高得到高强度的地聚合体；
(3)通过改变液态危险废物的外在形态，实现了废碱液由液态到固态的属性和功能的转换，为实现液态危险废物进行资源化应用开辟了一条新的技术路径，拓展了液态危险废物的应用场景；
(4)利用飞灰与废碱液协同处置及定向应用方法，将飞灰、废碱液、大宗固废等废物材料通过地聚合化学反应制备得到高强度的人造土，能够应用到更多的场景，更好的解决了飞灰和废碱液的出路问题。
附图说明
图1为本发明激活产物1的展示图；
图2为本发明地聚合体1的展示图；
图3为本发明人造土1的展示图。
具体实施方式
以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案，具体实施例不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明理念所做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。
本发明中的“激活反应”是指在飞灰等危险废物中加入废碱液等碱性物质，在一定温度和压强下，两者发生激活反应，对飞灰中的有效成分和功能元素进行激活，可以使飞灰更充分地参与地聚合化学反应。
本发明中的“地聚合液”是指工业废碱液与泡花碱等助剂形成的液态混合物。
本发明中的“固化乳液”是指在地聚合化学反应中所需的碱性物质，起到碱激发的作用。
本发明中的“地聚合剂”是指在地聚合化学反应中所需的硅源、铝源物质，起到形成地聚合物骨架的作用。
本发明中的“地聚合体”是指将所得到的激活产物和固化乳液、地聚合剂，以及大宗固废混合发生地聚合反应生成的地聚合物，在协同处理飞灰和废碱液的同时，还协同处理了固废。
本发明中的“人造土”是指将所得到的地聚合体和聚合物、矿物质、渗滤液混合得到的具有类卵石或类土壤性质的人工合成材料，如地聚合石、地聚合土、地聚合砼等，可用于道路基层、垃圾填埋场封场覆盖、海洋防护与生态修复等。
本发明中的“地聚合砼”，即地聚合混凝土，是指由地聚合物制备的高性能混凝土材料，可用于防浪石、隔离桩、人工珊瑚礁等防护设施和建筑设施。
实施例1
该实施例提供了一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对垃圾焚烧飞灰进行激活处理，形成激活产物：
以重量份数为4份的石英砂和16份的泡花碱作为助剂，将助剂加入30份的石油炼化过程中产生的30份废碱液中，反应一段时间后形成稳定的地聚合液；向得到的地聚合液中加入50份飞灰、12.5份研磨成粉体的危险废物焚烧底渣，混合成泥状物，在温度140℃，压力0.7MPa条件下，搅拌激活3h，形成激活产物1；
S2将得到的激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
将步骤S2得到的重量份数为55份的激活产物与10份硅酸铝碱性乳液、20份矿渣、15份建筑弃土、15份危险废物焚烧底渣搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体1；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土1。
实施例2
该实施例提供了一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对飞灰进行激活处理，形成激活产物：
以重量份数为50份泡花碱作为助剂，将助剂加入化学原料制造过程产生的20份废碱液中，反应一段时间后形成稳定的地聚合液；向得到的地聚合液中加入50份飞灰、12.5份研磨成粉体的危险废物焚烧底渣，混合成泥状物，在温度140℃，压力0.7MPa条件下，搅拌激活3h，形成激活产物2；
S2将得到的激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
将步骤S2得到的重量份数为40份的激活产物与10份铝硅酸钠碱性乳液、50份钢渣、30份危险废物高温处置非玻璃态物质，搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体2；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土2。
实施例3
该实施例提供了一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对飞灰进行激活处理，形成激活产物：
以重量份数为10份硅灰作为助剂，将助剂加入化工过程产生的40份废碱液中，反应一段时间后形成稳定的地聚合液；向得到的地聚合液中加入50份垃圾焚烧飞灰，混合成泥状物，在温度140℃，压力0.7MPa条件下，搅拌激活3h，形成激活产物3；
S2将得到的激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
将步骤S2得到的重量份数为60份的激活产物与20份硅酸铝碱性乳液、20份粉煤灰、45份危险废物处置固形物，搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体3；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土3。
实施例4
该实施例提供了一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对飞灰进行激活处理，形成激活产物：
以重量份数为30份水玻璃作为助剂，将助剂加入化学原料制造过程产生的10份废碱液中，反应一段时间后形成稳定的地聚合液；向得到的地聚合液中加入50份飞灰、10份研磨成粉体的危险废物焚烧底渣，混合成泥状物，在温度140℃，压力0.7MPa条件下，搅拌激活3h，形成激活产物4；
S2将得到的激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
将步骤S2得到的重量份数为40份的激活产物与10份铝硅酸钠碱性乳液、50份粉煤灰、60份危险废物处置固形物，搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体4；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土4。
实施例5
该实施例提供了一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对飞灰进行激活处理，形成激活产物：
以重量份数为10份水玻璃作为助剂，将助剂加入石油炼化过程中产生的40份废碱液中，反应一段时间后形成稳定的地聚合液；向得到的地聚合液中加入50份飞灰，混合成泥状物，在温度140℃，压力0.7MPa条件下，搅拌激活3h，形成激活产物5；
S2将得到的激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
将步骤S2得到的重量份数为70份的激活产物与5份铝硅酸钠碱性乳液、25份钢渣、30份危险废物处置固形物，搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体5；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土5。
实施例6
该实施例提供了一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对飞灰进行激活处理，形成激活产物：
以重量份数为4份石英砂和16份泡花碱作为助剂，将助剂加入石油炼化过程中产生的30份废碱液中，反应一段时间后形成稳定的地聚合液；向得到的地聚合液中加入40份飞灰、10份研磨成粉体的危险废物焚烧底渣，混合成泥状物，在温度140℃，压力0.7MPa条件下，搅拌激活3h，形成激活产物6；
S2将得到的激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
将步骤S2得到的重量份数为45份的激活产物与10份硅酸铝碱性乳液、20份钢渣、25份金尾矿、30份危险废物高温处置非玻璃态物质，搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体6；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土6。
实施例7
该实施例提供了一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对飞灰进行激活处理，形成激活产物：
以重量份数10份硅灰作为助剂，将助剂加入石油炼化过程中产生的30份废碱液中，反应一段时间后形成稳定的地聚合液；向得到的地聚合液中加入10份飞灰、40份研磨成粉体的危险废物焚烧底渣，混合成泥状物，在温度140℃，压力0.7MPa条件下，搅拌激活3h，形成激活产物7；
S2将得到的激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
将步骤S2得到的重量份数为55份的激活产物与20份氢氧化钙、15份矿渣、10份磷石膏、30份焚烧底渣底渣，搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体7；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土7。
表1实施例1-7中形成激活产物的原料及用量表
表2实施例1-7中基于激活产物形成地聚合体的原料及用量表
对比例
对比例1
该对比例1基于实施例1，与实施例1的不同之处在于：激活产物的形成步骤有所不同，即不添加助剂，具体如下：
一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对飞灰进行激活处理，形成激活产物：
直接向石油炼化过程中产生的30份废碱液中加入50份飞灰、12.5份研磨成粉体的危险废物焚烧底渣，混合成泥状物，在温度140℃，压力0.7MPa条件下，搅拌激活3h，形成激活产物8；
S2将得到的激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
将步骤S2得到的重量份数为55份的激活产物与10份硅酸铝碱性乳液、20份矿渣、15份建筑弃土搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体8；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土8。
对比例2
该对比例2基于实施例1，与实施例1的不同之处在于：助剂添加的步骤有所不同，具体如下：
一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对飞灰进行激活处理，形成激活产物：
直接向石油炼化过程中产生的30份废碱液中加入50份垃圾焚烧飞灰、12.5份研磨成粉体的危险废物焚烧底渣，混合成泥状物，在温度140℃，压力0.7MPa条件下，搅拌激活3h，形成激活产物9；
S2将得到的激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
将步骤S2得到的重量份数为55份的激活产物与10份硅酸铝乳液、20份矿渣、15份建筑弃土以及4份的石英砂、16份的泡花碱搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体9；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土9。
对比例3
该对比例3基于实施例1，与实施例1的不同之处在于：不进行活化处理，直接将原料混合制备固化体，具体如下：
一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S2直接进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
以重量份数为4份的石英砂和16份的泡花碱作为助剂，将助剂与30份的石油炼化过程中产生的30份废碱液、50份飞灰、12.5份研磨成粉体的危险废物焚烧底渣、10份硅酸铝碱性乳液、20份矿渣以及15份建筑弃土搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体10；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土10。
对比例4
该对比例4基于实施例1，与实施例1的不同之处在于：激活处理的条件不同，该对 比例采用常温常压条件下进行激活处理。具体如下：
一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，包括如下步骤：
S1对垃圾焚烧飞灰进行激活处理，形成激活产物：
以重量份数为4份的石英砂和16份的泡花碱作为助剂，将助剂加入30份的石油炼化过程中产生的30份废碱液中，反应一段时间后形成稳定的地聚合液；向得到的地聚合液中加入50份飞灰、12.5份研磨成粉体的危险废物焚烧底渣，混合成泥状物，在常温常压(温度20℃、压强0.1MPa)条件下，搅拌激活3h，形成激活产物11；
S2将得到的激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体：
将步骤S2得到的重量份数为55份的激活产物与10份硅酸铝碱性乳液、20份矿渣、15份建筑弃土搅拌混匀，待反应一定时间后，得到聚合反应物；将聚合反应物装入40×40×40mm模具，在室温条件下，养护1天后脱模，继续养护至28天，将地聚合体粉碎成细粒得到地聚合体11；
S3制备人造土：
将重量份数为60份地聚合体、10份木质素、20份膨润土、10份垃圾渗滤液搅拌混合，自然风干1天，得到人造土11。
对比例5
该对比例5基于实施例1，与实施例1的不同之处在于：激活处理所采用加温加压条件不同。具体如下：
表3温度、压强和反应时间对激活反应的影响
对比例6
该对比例6基于实施例1，与实施例1的不同之处在于：原料的用量不同，其余步骤完全相同。具体如表4所示：
表4探究原料的不同用量对激活产物以及地聚合体的影响
通过上述表4中的配方分别制备得到，激活产物30(对比1)、激活产物31(对比2)、激活产物32(对比3)、激活产物33(对比4)、激活产物34(对比5)、激活产物35(对比6)、激活产物36(对比7)、以及对应的地聚合体30(对比1)、地聚合体31(对比2)、地聚合体32(对比3)、地聚合体33(对比4)、地聚合体34(对比5)、地聚合体35(对比6)、地聚合体36(对比7)。
效果例
一、参照《三水铝土矿有效铝、活性硅含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》(DB41/T 1568-2018)中的方法对实施例1-7以及对比例1-6中得到的激活产物中的有效铝、活性硅的含量进行测定。有效铝是从飞灰中提取出可用于参与地聚合化学反应的铝，活性硅是从飞灰中提取出可用于参与地聚合化学反应的硅，有效铝以三氧化二铝表示，活性硅以二氧化硅表示。结果如表5所示：
表5各组激活产物中的有效铝、活性硅含量
由表5可以看出，在一定条件下对飞灰经过活化处理，可以将飞灰中的硅、铝、钙，以及重金属、灰分等功能元素和有效成分激活释放出来，作为原材料加以高效利用。
二、抗压强度为地聚合体主要的性能指标，是地聚合体是否形成和性能优劣的重要标志，按照《砂浆试验方法》(JGJ/T70)中有关立方体抗压强度试验方法的规定对实施例1-7以及对比例1-6所得到的地聚合体的抗压强度进行测定。结果如表6所示：
表6实施例1-7以及对比例1-6中所得到地聚合体的抗压强度
由表6可以看出，在加温加压条件下飞灰经过活化将其中的硅、铝、钙，以及重金属、灰分等功能元素和有效成分激活释放出来作为原材料加以利用，有利于弥补飞灰对地聚合体强度的影响，提高地聚合体的抗压强度，从而可以将得到的高抗压强度的地聚合体适用更多的应用场景。同时，助剂和废渣也能进行一定程度的活化，进一步提高地聚合体的抗压强度。
三、根据《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)的规定，飞灰经处理后二噁英含量和重金属浸出浓度满足标准限值条件要求，可进入垃圾填埋场。由于本发明所使用的飞灰中二噁英的含量小于0.04μg/kg，在标准限值内(3μg/kg)，因此本发明仅对飞灰中的重金属浸出含量进行检测。按照《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)规定的方法对实施例及对比例得到的地聚合体中Zn、Pb、Cr、Cd、Hg、As等重金属进行浸出浓度测试，重金属的限值标准采用《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)中的规定，结果如表7所示：
表7实施例1-7以及对比例1-6中所得到地聚合体的重金属浸出浓度
通过表7可以看出，实施例1-7制得的地聚合体的重金属浸出浓度达到标准限值要求，可在垃圾填埋场进行资源化应用。而对比例1-4、对比例6，以及对比例5中的一部分地聚合体的重金属浸出浓度未达到标准限值要求，表明本发明通过激活飞灰中的有效组分和功能元素，不仅能够提高地聚合体的抗压强度，还能增强地聚合体对重金属的固化能力。实现飞灰和废碱液协同处置，将飞灰中的功能元素铝、硅激活，增强了飞灰的反应活性，通过地聚合化学反应形成了地聚合体，提升了地聚合体的性能，同时将废碱液由液态转变为固态，为废碱液的进一步资源化应用打下了基础。
应用例
应用例1人造土(地聚合石)在道路基层的应用
根据《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)有关水泥稳定土的材料要求，对于二级和二级以下的公路，水泥稳定土用于道路基层应满足：
1、单个颗粒的最大粒径不应超过37.5mm；
2、碎石或砾石的压碎值应不大于35％；
3、碎石或砾石抗压强度应不低于45MPa。
一种人造土在道路基层的应用，包括如下步骤：
(1)将实施例1得到的人造土1进行破碎后过筛，得到粒径为5-30mm的地聚合石1、粒径为15-35mm的地聚合石2；
(2)将地聚合石1、地聚合石2按照上述技术规范制备用于道路基层的水泥稳定土；水泥稳定土施工方法参照该技术规范执行：在地聚合石1或地聚合石2中掺入足量的水泥和水，经拌和得到混合料，对其进行压实和养生，使其抗压强度符合规定的要求。
抗压强度、坚固性、吸水率、紧密孔隙率、压碎值、粒径等参数是碎石颗粒性能的主要指标，可作为碎石颗粒性能判断的依据。按照上述要求，为了进一步验证本发明实施例1通过地聚合体制备得到的地聚合石的各项性能指标满足碎石颗粒指标，从而替代碎石用于水泥稳定土中建设道路基层，进一步对实施例1得到的人造颗粒的相关性能指标进行了测试，具体结果如表8所示：
表8地聚合石1、2的性能指标测试结果
上述表8结果表明，通过本发明制备得到的地聚合石的抗压强度、坚固性和粒径大小等关键指标介于正常碎石范围之内；压碎值、紧密孔隙率也基本介于碎石标准值以内，可替代碎石用于水泥稳定土。
应用例2人造土(地聚合土)在垃圾填埋场垃圾堆体覆盖防渗层的应用
根据《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》(GB51220-2017)有关垃圾堆体覆盖系统中防渗层采用的材料要求如下：1、防渗层可选用人工防渗材料或天然黏土；2、土工膜作为主防渗层，上下部应设置保护层，防止土工膜遭到破坏；3、土工膜上下部保护层设计应符合下列规定：上下保护层可选择压实黏土，规定压实黏土层厚度不宜小于300mm，压实黏土的压实度不宜小于85％，渗透系数不宜大于1×10-5cm/s。
将人造土用于垃圾填埋场垃圾堆体覆盖防渗层，包括如下步骤：
(1)将实施例1得到的人造土1进行破碎后过筛，得到地聚合土1、地聚合土2；
(2)地聚合土1、地聚合土2用于垃圾堆体覆盖防渗层按照上述技术规范执行：将制备好的地聚合土1、地聚合土2在覆盖系统的排气层上摊铺后，进行分层压实，顶部压实度不宜小于90％，边坡压实度不宜小于85％，压实后的表面应平整、光滑。
容重、孔隙度、渗透系数等参数是黏土性能的主要指标，可作为黏土性能判断的依据。按照上述要求，为了进一步验证通过本发明所制备得到的地聚合土的各项性能指标可以替代天然黏土进行使用，对制备得到的地聚合土材料的相关性能指标进行测试，具体结果如表9所示：
表9地聚合土1、2的性能指标测试结果
检测指标 地聚合土1 地聚合土2 指标要求
容重，g/cm3 1.12 1.44 1.0-1.5
孔隙度，％ 9.25 15.21 ≤30
渗透系数，cm/s 0.2×10-5 3.3×10-6 1×10-5到1×10-7
上述表9结果表明，通过本发明的方法制备得到的地聚合土的容重、孔隙度、渗透系数等参数等关键指标，与粘土性能相近，可替代粘土用于垃圾填埋场垃圾堆体覆盖防渗层。
应用例3人造土(地聚合砼)在防浪石中的应用
参照《水运工程混凝土试验规程》(JTJ 270-1998)有关防浪石混凝土采用材料的要求如下：1、抗压强度应大于30MPa；2、350次快速冻融循环后质量损失应小于5％；3、耐久性寿命一般需要超过60年。
将人造土用于防浪石预制混凝土，包括如下步骤：
(1)将实施例1得到的人造土1按照防浪石预制混凝土的要求，制备得到地聚合砼1、地聚合砼2；
(2)地聚合砼1、地聚合砼2用于防浪石按照上述试验规程执行：将制备好的地聚合砼1、地聚合砼2按照防浪石的规格和形状要求装模成型，改变防浪石块体的姿势，自下而上进行,以保证块体随机放置在海岸线上，要求底部的块体与水下棱体接触紧密，起到巩固海岸线的作用。
抗压强度、抗冻性、耐久性寿命等参数是防浪石的主要性能指标，可作为防浪石性能判断的依据。按照上述要求，为了进一步验证通过本发明所制备得到的地聚合砼的各项性能指标，对性能指标进行测试，具体结果如表10所示：
表10地聚合砼1、2的性能指标测试结果
上述表10结果表明，通过本发明的方法得到的地聚合砼制备防浪石的抗压强度、抗冻性、耐久性寿命等关键指标在防浪石的标准内，可作为混凝土用于制备防浪石。
应用例4人造土(地聚合礁)在人工鱼礁中的应用
根据《人工鱼礁建设技术规范》(SC/T 9416-2014)有关人工鱼礁采用混凝土材料的要求如下：1、抗压强度应大于C20(20MPa)；2、耐久性寿命需要超过30年。
将人造土用于人工鱼礁，包括如下步骤：
(1)将实施例1得到的人造土1按照人工鱼礁的要求，制备得到地聚合礁1、地聚合礁2；
(2)地聚合礁1、地聚合礁2用于人工鱼礁按照上述技术规范执行：将制备好的地聚合礁1、地聚合礁2按照人工鱼礁的规格、形状和海域条件装模成型。在海域设定位置用定位仪定位，并安放浮标；在单位鱼礁的主鱼礁上面安装浮筒等标志物后，运载至预定位置。对于浅水区，可采用从船台直接投放，或用吊机把礁体吊至海面脱钩投放；对于深水区，宜使用吊机从海面至海底再脱钩投放，以提高投放位置的精度和礁体稳定性。
抗压强度、耐久性寿命等参数是人工鱼礁的主要性能指标，可作为人工鱼礁性能判断的依据。按照上述要求，为了进一步验证通过本发明所制备得到的地聚合礁的各项性能指标，对性能指标进行测试，具体结果如表11所示：
表11地聚合礁1、2的性能指标测试结果
检测指标 地聚合礁1 地聚合礁2 指标要求
抗压强度，MPa 52 55 ≥20
耐久性寿命，y 103 108 ≥30
上述表11结果表明，通过本发明的方法得到的地聚合礁制备人工鱼礁的抗压强度、耐久性寿命等关键指标在人工鱼礁的标准内，可作为一种人工礁用于制备人工鱼礁。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧飞灰与工业废碱液协同处置方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1对危险废物进行激活处理，形成激活产物；
S2将所述激活产物进行地聚合化学处理，形成地聚合体；
S3将所述地聚合体用于制备人造土，进行资源化利用。
2.如权利要求1所述的处置方法，其特征在于，所述S1步骤中，激活方式为在加温加压条件下危险废物与碱液混合。
3.如权利要求1所述的处置方法，其特征在于，所述S1包括如下步骤：
S1.1在工业废碱液中加入助剂，形成稳定的地聚合液；
S1.2向所述地聚合液中加入危险废物，混合成泥状物，在加温加压条件下，进行搅拌激活，形成所述激活产物；
优选地，所述加温加压的条件为：温度20-180℃，压力0.1-1MPa；优选地，所述加温加压的条件为：温度60-140℃，压力0.3-0.7MPa；
优选地，所述激活时间为2-4h；优选地，所述激活时间为2-3h；
优选地，所述工业废碱液、助剂、危险废物的重量比为(10-40)：(5-50)：(20-120)；
优选地，以重量份数计，所述步骤S1.1中，所述工业废碱液的添加量为10-40份、助剂的添加量为5-50份、危险废物的添加量为20-120份；
优选地，所述工业废碱液选自2021年版国家危险废物名录规定的HW35类废碱液中的一种或多种；优选地，所述工业废碱液选自精炼石油产品制造、基础化学原料制造、毛皮鞣制及制品加工、制浆制造、制药、化工、非特定行业中至少一种产生的废碱液；
优选地，所述助剂选自硅灰、硅藻土、石英砂、泡花碱中的一种或多种；
优选地，所述危险废物包括垃圾焚烧飞灰和焚烧处置残渣中的一种或多种；
优选地，所述焚烧处置残渣选自2021年版国家危险废物名录规定的HW18类危险废物中的一种或多种；优选地，所述焚烧处置残渣选自焚烧底渣、危险废物高温处置非玻璃态物质、危险废物处置固形物中的一种或多种；
优选地，所述垃圾焚烧飞灰与焚烧处置残渣的添加量比例为：(2-7):(1-5)；
优选地，所述危险废物包括垃圾焚烧飞灰20-70份、焚烧处置残渣10-50份。
4.如权利要求1所述的处置方法，其特征在于，所述S2包括如下步骤：
S2.1将所述激活产物与固化乳液、地聚合剂搅拌混匀，得到聚合反应物；
S2.2将所述聚合反应物装入模具，进行一次养护，养护成型后脱模，脱模后进行二次养护，养护完成后粉碎，得到地聚合体；
优选地，所述步骤S2.1中，以重量份数计，所述激活产物的添加量为40-80份，所述固化乳液的添加量为5-25份，所述地聚合剂的添加量为15-60份；
优选地，所述步骤S2.1还包括：将所述激活产物与固化乳液、地聚合剂、大宗固废搅拌混匀，得到所述聚合反应物；优选地，以重量份数计，所述激活产物的添加量为40-80份，所述固化乳液的添加量为5-25份，所述地聚合剂的添加量为15-60份；所述大宗固废的添加量为10-30份；
优选地，所述步骤S2.1还包括：将所述激活产物与固化乳液、地聚合剂、焚烧处置残渣搅拌混匀，得到所述聚合反应物；优选地，以重量份数计，所述激活产物的添加量为40-80份，所述固化乳液的添加量为5-25份，所述地聚合剂的添加量为15-60份；所述焚烧处置残渣的添加量为15-60份；
优选地，所述固化乳液选自铝硅酸钠碱性乳液、硅酸铝碱性乳液、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种；
优选地，所述地聚合剂选自赤泥、钢渣、矿渣、粉煤灰、污泥中的一种或多种；
优选地，所述大宗固废选自煤矸石、尾矿及共、伴生矿、冶炼渣、工业副产石膏、建筑垃圾中的一种或多种；优选地，所述伴生矿包括金尾矿、锰尾矿中的一种或多种；优选地，所述工业副产石膏包括磷石膏；
优选地，所述焚烧处置残渣选自2021年版国家危险废物名录规定的HW18类危险废物中的一种或多种；优选地，所述焚烧处置残渣选自焚烧底渣、危险废物高温处置非玻璃态物质、危险废物处置固形物中的一种或多种；
优选地，所述模具的规格为40×40×40mm；所述养护条件为室温养护；所述一次养护时间为0.5-3天；优选地，所述二次养护时间为2-30天。
5.如权利要求1所述的处置方法，其特征在于，所述S3包括如下步骤：将地聚合体、聚合物、矿物质、渗滤液搅拌混合，干燥，得到所述人造土；
优选地，以重量份数计，所述地聚合体的添加量为30-70份、所述聚合物的添加量为20-50份、所述矿物质的添加量为10-30份、所述渗滤液的添加量为15-45份；
优选地，所述聚合物选自纤维素、木质素、脲醛树脂中的一种或多种；
优选地，所述矿物质选自黏土、高岭土、滑石粉、膨润土中的一种或多种；
优选地，渗滤液选自垃圾渗滤液、尾矿渗滤液、污泥渗滤液、危废渗滤液中的一种或多种。
6.一种地聚合体，其特征在于，所述地聚合体通过如权利要求1-5任意一项所述处置方法中S2步骤制备得到；优选地，所述地聚合体包含以下质量份数的原料：激活产物40-80份、固化乳液5-25份、地聚合剂15-60份、大宗固废10-30份；
优选地，所述固化乳液选自铝硅酸钠碱性乳液、硅酸铝碱性乳液、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种；
优选地，所述地聚合体包含以下质量份数的原料：激活产物40-80份、固化乳液5-25份、地聚合剂15-60份、大宗固废10-30份、焚烧处置残渣15-60份；
优选地，所述地聚合剂选自赤泥、钢渣、矿渣、粉煤灰、污泥中的一种或多种；
优选地，所述大宗固废选自煤矸石、尾矿及共、伴生矿、冶炼渣、工业副产石膏、建筑垃圾中的一种或多种；优选地，所述伴生矿包括金尾矿、锰尾矿；优选地，所述工业副产石膏包括磷石膏；
优选地，所述焚烧处置残渣选自2021年版国家危险废物名录规定的HW18类危险废物中的一种或多种；优选地，所述焚烧处置残渣选自焚烧底渣、危险废物高温处置非玻璃态物质、危险废物处置固形物中的一种或多种。
7.一种人造土，其特征在于，所述人造土通过如权利要求1-5任意一项所述处置方法中S3步骤制备得到；优选地，所述人造土包含以下质量份数的原料：地聚合体30-70份、聚合物20-50份、矿物质10-30份、渗滤液15-45份；
优选地，所述聚合物为纤维素、木质素、脲醛树脂中的一种或多种；
优选地，所述矿物质为黏土、高岭土、滑石粉、膨润土中的一种或多种；
优选地，渗滤液为垃圾渗滤液、尾矿渗滤液、污泥渗滤液、危废渗滤液中的一种或多种。
8.一种如权利要求6所述的地聚合体或如权利要求7所述的人造土在道路基层中的应用。
9.如权利要求8所述的应用，所述用于道路基层的地聚合体或人造土的抗压强度不低于45MPa。
10.一种如权利要求6所述的地聚合体或如权利要求7所述的人造土在垃圾填埋场垃圾堆体覆盖层、防护设施用石材、建筑材料、尾矿库、矿坑回填用土、海洋防护与生态修复材料中的应用；优选的，所述防护设施用石包括防浪石、隔离桩、护坡石中的一种或多种；优选的，所述建筑材料包括地聚合砼。
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