CN118145900A - 一种生活垃圾焚烧飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料及其制备方法 - Google Patents
一种生活垃圾焚烧飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118145900A CN118145900A CN202410286436.5A CN202410286436A CN118145900A CN 118145900 A CN118145900 A CN 118145900A CN 202410286436 A CN202410286436 A CN 202410286436A CN 118145900 A CN118145900 A CN 118145900A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fly ash
- polymer composite
- water washing
- geopolymer
- household garbage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 132
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 title abstract description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 55
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 14
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 9
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 5
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 3
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 17
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 15
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 11
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 abstract description 5
- 238000006298 dechlorination reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 abstract 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 18
- KVGZZAHHUNAVKZ-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxin Chemical compound O1C=COC=C1 KVGZZAHHUNAVKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 17
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 150000001804 chlorine Chemical class 0.000 description 12
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 9
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 9
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 9
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 9
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 3
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- 230000009920 chelation Effects 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000002453 shampoo Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
- C04B7/28—Cements from oil shales, residues or waste other than slag from combustion residues, e.g. ashes or slags from waste incineration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
- C04B12/005—Geopolymer cements, e.g. reaction products of aluminosilicates with alkali metal hydroxides or silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
- C04B18/021—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by a mineral binder, e.g. cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
- C04B7/243—Mixtures thereof with activators or composition-correcting additives, e.g. mixtures of fly ash and alkali activators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明提供一种生活垃圾焚烧飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料及其制备方法，涉及危险固体废弃物资源化技术领域。本发明将经裂解处理的飞灰与矿粉、粉煤灰及偏高岭土混合进行碱激发，得到地聚物材料，之后将地聚物材料经水洗后养护，得到一种飞灰基地聚物复合材料。本发明采用“低温裂解+地聚物固化+水洗脱氯养护”工艺模式，实现生活垃圾焚烧飞灰无害化处置及资源化利用，制备得到的飞灰基地聚物复合材料性能佳，可满足建筑材料的使用性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及危险固体废弃物资源化技术领域，特别是涉及一种生活垃圾焚烧飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料及其制备方法。
背景技术
生活垃圾焚烧飞灰主要来源为反应塔底部收集的脱酸反应生成物、烟气中粗烟尘的混合物，以及由布袋除尘器捕集的烟气中的灰尘，占焚烧垃圾总量的3％-5％，生活垃圾焚烧飞灰以其中包含的多种重金属元素及二噁英等有机危害物而被列为危废类别为HW18的危险废物。若对其不加妥善处理而随意堆积填埋，其中的有害物质会渗漏到自然环境中并造成极大危害。
垃圾飞灰安全处置技术有安全填埋、水泥固化、熔融固化、化学药剂稳定化等技术。其中，经重金属螯合处理后填埋，是目前生活垃圾焚烧飞灰主流处置方式。飞灰中重金属填埋前的螯合稳定，虽可相对稳定地防止重金属离子的流失，但其费用十分昂贵，且占用很多土地资源而且填埋费用巨大。由于气候和人为因素，即使深埋地下，仍有造成二次污染的可能。在特定的条件下，飞灰中的这些重金属和二噁英等会渗滤出来，污染水体和土壤，对环境和人们的生活造成严重影响。随着土地资源日益溃乏和填埋可能导致的二次污染，垃圾填埋选址越来越困难。随着垃圾产量与日俱增，以及焚烧方式处理垃圾作为主流垃圾处置方式，生活垃圾焚烧飞灰产量也迅速攀升，大量产生的生活垃圾焚烧飞灰是城市危险废弃物管理面临的一个重大棘手难题。
目前飞灰主要以填埋方式进行处置，资源化利用发展滞后；有些地方飞灰填埋存在不达标、不规范等问题，环境隐患较突出。生活垃圾焚烧飞灰进行无害化处置与资源化利用也成为了飞灰处置主流途径之一，是今后发展大趋势。例如，飞灰也用于水泥与混凝土行业，在高温烧结、熔融预处理后，将其与石膏、其他硅铝质材料复合制备水泥混合材料、混凝土掺合料，一方面实现了废物的无害化处理，另一方面实现了资源化利用。
飞灰资源化利用方式一般是进行建材使用，或者利用预处理工艺提取金属成分。目前主要的资源化利用工艺有水泥窑协同、低温热分解、高温烧结、高温熔融、酸洗利用、飞灰机械化学处置工艺等。但各工艺处理方式均存在相应的问题。如水泥窑协同处置飞灰的水泥产品，重金属含量远高于普通水泥，应用在外界建筑材料时，有重金属析出的风险。低温热分解中热脱附可能引起二噁英再合成，且仅能作为飞灰处置的预处理。飞灰熔融处置的熔融能耗大、成本高。熔融时，低熔点盐和重金属会挥发进入烟气形成盐雾，最终对烟气进行冷凝净化捕集生成二次飞灰，对环境造成二次污染风险。
且飞灰资源化利用存在着以下问题，飞灰资源化利用工程主要存在于经济发达的城市，除水泥窑协同处置外，其他工艺实际应用案例较少。其主要原因有：资源化利用成本高，以资源化利用为处理工艺的飞灰处置价格普遍在2000元/吨上下；终端产品销路问题，飞灰中的重金属都将转移到产品中，影响下游企业应用的积极性；污染处置难题，垃圾焚烧飞灰中富集了焚烧烟气中的重金属、二噁英等污染物，且具有高氯的特点，成为其处理处置的难题。建材利用存在重金属与二噁英造成环境污染的风险；高氯易导致设备易腐蚀；且氯回收难度大，处理成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种生活垃圾焚烧飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现飞灰的无害化、资源化利用。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种飞灰基地聚物复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将飞灰、矿粉、粉煤灰和偏高岭土混合进行碱激发，得到地聚物材料；将所述地聚物材料经水洗后养护，得到所述飞灰基地聚物复合材料；
所述飞灰经裂解处理。
作为本发明的进一步优选，所述飞灰为生活垃圾焚烧飞灰；所述矿粉为粒化高炉矿渣。
作为本发明的进一步优选，所述裂解处理包括如下步骤：将所述飞灰在350～400℃裂解20～40min，之后在5～12min内冷却至50～60℃(更优选10min)。本发明的裂解处理可防止二噁英的再合成。
在裂解处理过程中，利用氮气维持缺氧或还原环境，对飞灰进行脱毒。
作为本发明的进一步优选，所述飞灰、矿粉、粉煤灰和偏高岭土的质量比为30-60:20-40:20-30:2-5。
作为本发明的进一步优选，所述碱激发所用的碱性激发剂由氢氧化钠溶液和水玻璃配制得到。
作为本发明的进一步优选，所述氢氧化钠溶液的浓度为12～15mol/L；所述碱性激发剂的模数为1.0～1.6。
作为本发明的进一步优选，所述碱性激发剂的添加量为所述飞灰、矿粉、粉煤灰和偏高岭土总质量的5～10％。
作为本发明的进一步优选，所述地聚物材料在水洗前经造粒成型处理；所述水洗包括一级水洗和二级水洗。
本发明中水洗发挥水洗脱氯和地聚物材料养护增强的双重功效。
更优选的，所述造粒成型方式为造粒盘和飞刀式中的一种，转速为300～500r/min，造粒时间3～10min，颗粒粒径控制在3～5mm。
作为本发明的进一步优选，所述一级水洗和二级水洗的时间独立的选自6～12h；所述一级水洗和二级水洗的水固质量比独立的选自(1～3)：1。
本发明中，一级水洗使用低液固比，去除钠、钾等氯盐，二级飞灰水洗所得滤水可回收利用。
更优选的，将经造粒得到的飞灰基地聚物复合颗粒进行第一次水洗脱氯及第二次水洗养护；
更具体的：将制备得到的飞灰基地聚物复合颗粒进入一级水洗搅拌罐，洗涤水使用颗粒二级水洗后机械脱出的回流滤液并补充部分工艺水，一级水洗后的颗粒进入二级水洗搅拌罐反应器中，洗涤水使用新鲜工艺水。
本发明还提供上述制备方法制备得到的飞灰基地聚物复合材料。
本发明进一步提供上述飞灰基地聚物复合材料作为建筑材料的应用。
本发明通过碱激发法制备以飞灰为基体原料的地质聚合物，以飞灰、粉煤灰、矿粉和偏高岭土为原料，利用硅氧键和铝氧键在碱性激发液环境下发生断键重组形成一种由AlO4和SiO4四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机聚合物，具有由环状分子链构成的“类晶体”结构，环状分子之间结合形成密闭的空腔(笼状)，可以把金属离子固定在空腔内，同时骨架中的铝离子也能吸附金属离子，因此可以更有效地固定体系中的金属离子。
本发明制备得到的飞灰基地聚物复合材料具有优良的机械性能，且重金属固化效果和稳定化佳。研究表明，地聚合物基质对Hg、As、Fe、Mn、Ar、Co、Pb的固定率大于或等于90％。因此也可用在生活垃圾焚烧飞灰无害化处置和资源化领域。
本发明制备得到的飞灰基地聚物复合材料满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》(HJ 1134-2020)的要求，可进行后续资源化利用。
本发明制备得到的飞灰基地聚物复合材料中二噁英类残留总量为2.6～5.5ng-TEQ/kg，分解率＞99.5％，各类重金属的浸出浓度远低于GB8978《污水综合排放标准》中规定的最高允许排放浓度限值，可溶性氯含量为0.83％～1.14％，满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》(HJ1134-2020)要求的定量控制标准。飞灰基地聚物复合材料的7d强度可达4～8MPa，28d强度可达24～30MPa，可作为建筑骨料、建筑陶粒使用。
本发明公开了以下技术效果：
本发明采用“低温裂解+地聚物固化+水洗脱氯养护”工艺模式，将低温裂解后的生活垃圾焚烧飞灰与矿粉、粉煤灰和偏高岭土经碱激发后得到地聚物颗粒，然后经水洗养护及脱氯，得生活垃圾焚烧飞灰无害化处置产物地聚物免烧颗粒，实现生活垃圾焚烧飞灰无害化处置及资源化利用。
本发明可以使得生活垃圾焚烧产生的污染物飞灰得到无害化处置后资源化利用，为飞灰资源化提供了一种技术可行、金属固化及稳定化佳、水洗成本更优的处置路径，对飞灰实现了脱除重金属、脱除二噁英的完整脱毒，使其摆脱危废性质。
本发明制备得到的生活垃圾焚烧飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料性能佳，可满足建筑材料的使用性能要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例制备飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料的工艺流程图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明实施例中所用矿粉为粒化高炉矿渣。
实施例1
步骤1：将生活垃圾焚烧飞灰放入二噁英裂解装置，装置通入氮气维持缺氧环境，温度加热至350℃，停留30min；加热完成后10min内急冷将温度降至60℃，随后随炉自然冷却至室温得到裂解飞灰。
步骤2：按照质量比50:30:15:5称取裂解飞灰、矿粉、粉煤灰、偏高岭土，混合均匀后得到第一混合物；
步骤3：根据模数调配方法，制备15mol/L的NaOH溶液和对应质量的水玻璃混合均匀，调制得模数为1.2的碱性激发剂，并按质量份数计，称取第一混合物质量7％的碱性激发剂。
步骤4：将第一混合物和称取好的碱性激发剂放入混合造粒成型机中，加入第一混合物质量分数22％的工艺水，飞刀式搅拌造粒，转速为400r/min，造粒时间8min，得到粒径3～5mm的地聚物复合颗粒。
步骤5：将上述得到的飞灰基地聚物复合颗粒，按水固质量比1:1，水洗养护时间6h，进入水洗养护罐进行一级水洗脱氯盐后脱水，再按水固质量比1:1进行二级水洗脱氯盐(时间12h)，再经脱水后在自然条件下养护，得到处置产物飞灰基地聚物复合颗粒；其中，二级水洗脱氯盐后再次脱水得到的滤液进入一级水洗脱氯盐程序。
本发明实施例1制备得到的飞灰基地聚物复合颗粒的二噁英类残留总量为4.6ng-TEQ/kg；在自然养护第7d处置产物按照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》制备浸出液，其中总六价铬、总铜、总锌、总镍浸出浓度均低于方法检测限未检出，而总汞、总铅、总镉浸出浓度分别为0.002mg/L、0.08mg/L、0.005mg/L，均符合GB 8978《污水综合排放标准》中规定的最高允许排放浓度限值；可溶性氯含量为0.94％。均符合《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》(HJ1134-2020)中对飞灰的处置方式和产物中的重点污染物的定量控制。
本发明实施例1制备得到的飞灰基地聚物复合颗粒(飞灰基地聚物免烧颗粒)在自然养护第7天的强度为6.2MPa，第28天的强度为25.8MPa。
实施例2
步骤1：将生活垃圾焚烧飞灰放入二噁英裂解装置，装置通入氮气维持缺氧环境，温度加热至400℃，停留20min；加热完成后10min内急冷将温度降至60℃，随后随炉自然冷却至室温得到裂解飞灰。
步骤2：按照质量比45:27:25:3称取裂解飞灰、矿粉、粉煤灰、偏高岭土，混合均匀后得到第一混合物；
步骤3：根据模数调配方法，制备15mol/L的NaOH溶液和对应质量的水玻璃混合均匀，调制得模数为1.6的碱性激发剂，并按质量份数计，称取第一混合物质量5％的碱性激发剂。
步骤4：将第一混合物和称取好的碱性激发剂放入混合造粒成型机中，加入第一混合物质量分数22％的工艺水，飞刀式搅拌造粒，转速为450r/min，造粒时间8min，得到粒径3～5mm的地聚物复合颗粒。
步骤5：将上述得到的飞灰基地聚物复合颗粒，按水固质量比2:1，水洗养护时间9h，进入水洗养护罐进行一级水洗脱氯盐后脱水，再按水固质量比2:1进行二级水洗脱氯盐(时间9h)，再经脱水后在自然条件下养护，得到处置产物飞灰基地聚物复合颗粒；其中，二级水洗脱氯盐后再次脱水得到的滤液进入一级水洗脱氯盐程序。
本发明实施例2制备得到的飞灰基地聚物复合颗粒中二噁英类残留总量为5.5ng-TEQ/kg；在自然养护第7d处置产物按照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》制备浸出液，其中总六价铬、总铜、总锌、总镍浸出浓度均低于方法检测限未检出，而总汞、总铅、总镉浸出浓度分别为0.005mg/L、0.075mg/L、0.004mg/L，均符合GB 8978《污水综合排放标准》中规定的最高允许排放浓度限值；可溶性氯含量为0.86％，符合《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》(HJ1134-2020)中对飞灰的处置方式和产物中的重点污染物的定量控制。
本发明实施例2制备得到的飞灰基地聚物复合颗粒(飞灰基地聚物免烧颗粒)在自然养护第7天的强度为7.85MPa，第28天的强度为29.2MPa。
实施例3
步骤1：将生活垃圾焚烧飞灰放入二噁英裂解装置，装置通入氮气维持缺氧环境，温度加热至350℃，停留40min。加热完成后10min内急冷将温度降至50℃，随后随炉自然冷却至室温得到裂解飞灰。
步骤2：按照质量比55:20:22:3称取裂解飞灰、矿粉、粉煤灰、偏高岭土，混合均匀后得到第一混合物；
步骤3：根据模数调配方法，制备15mol/L的NaOH溶液和对应质量的水玻璃混合均匀，调制得模数为1.0的碱性激发剂，并按质量份数计，称取第一混合物质量3％的碱性激发剂。
步骤4：将第一混合物和称取好的碱性激发剂放入混合造粒成型机中，加入第一混合物质量分数22％的工艺水，飞刀式搅拌造粒，转速为500r/min，造粒时间10min，得到粒径3～5mm的地聚物复合颗粒。
步骤5：将上述得到的飞灰基地聚物复合颗粒，按水固质量比3:1，水洗养护时间6h，进入水洗养护罐进行一级水洗脱氯盐后脱水，再按水固质量比3:1进行二级水洗脱氯盐(时间6h)，再经脱水后在自然条件下养护，得到处置产物飞灰基地聚物复合颗粒；其中，二级水洗脱氯盐后再次脱水得到的滤液进入一级水洗脱氯盐程序。
本发明实施例3制备得到的飞灰基地聚物复合颗粒中二噁英类残留总量为2.6ng-TEQ/kg；在自然养护第7d处置产物按照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》制备浸出液，其中总六价铬、总铜、总锌、总镍浸出浓度均低于方法检测限未检出，而总汞、总铅、总镉浸出浓度分别为0.008mg/L、0.07mg/L、0.0055mg/L，均符合GB 8978《污水综合排放标准》中规定的最高允许排放浓度限值；可溶性氯含量为1.14％。均符合《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》(HJ1134-2020)，对飞灰的处置方式和产物中的重点污染物的定量控制。
本发明实施例3制备得到的飞灰基地聚物复合颗粒(飞灰基地聚物免烧颗粒)在自然养护第7天的强度为6.88MPa，第28天的强度为27.2MPa。
本发明采用“低温裂解+地聚物固化+水洗养护”工艺模式，与现有技术相比，不占用土地资源处置；消纳比例高且不需要依赖其他大型协同设施(相比水洗协同水泥窑)；处理过程中仅二噁英裂解工艺需将飞灰加热至350℃～400℃，不需高温处理能耗大；
水洗养护过程中，水洗3-5mm颗粒与现有水洗飞灰原灰相比，其特征在于飞灰进行水洗时不同于以往的粉尘形态，整个水洗是以颗粒形态所进行，飞灰颗粒水洗过程中可减少水的用量，产生的废水可返回工艺过程进行循环使用，且飞灰颗粒相较粉尘在操作过程中不易形成二次污染，对环境友好。颗粒和水易分离，不需要离心装置。工艺简单，水洗成本低，水洗滤液处理工艺简单且可循环使用。
本发明采用二噁英低温裂解、地聚物固化重金属、二级水洗脱脱氯养护的处理过程脱除飞灰中的大部分二噁英、重金属及氯盐等污染物，使得后续处理产物颗粒二噁英类残留总量为2.6～5.5ng-TEQ/kg，分解率＞99.5％，各类重金属的浸出浓度远低于GB8978中规定的最高允许排放浓度限值，可溶性氯含量为0.83％～1.14％，符合《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》(HJ 1134-2020)要求，且7d强度可达4～8MPa，28d强度可达24～30MPa，可作为建筑骨料使用，提供了一种低成本、低温、高效资源化利用垃圾焚烧飞灰的方法。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种飞灰基地聚物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将飞灰、矿粉、粉煤灰和偏高岭土混合进行碱激发，得到地聚物材料；将所述地聚物材料经水洗后养护，得到所述飞灰基地聚物复合材料；
所述飞灰经裂解处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述飞灰为生活垃圾焚烧飞灰；所述矿粉为粒化高炉矿渣。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述裂解处理包括如下步骤：将所述飞灰在350～400℃裂解20～40min，之后在5～12min内冷却至50～60℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述飞灰、矿粉、粉煤灰和偏高岭土的质量比为30-60:20-40:20-30:2-5。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱激发所用的碱性激发剂由氢氧化钠溶液和水玻璃配制得到。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为12～15mol/L；所述碱性激发剂的模数为1.0～1.6；所述碱性激发剂的添加量为所述飞灰、矿粉、粉煤灰和偏高岭土总质量的5～10％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述地聚物材料在水洗前经造粒成型处理；所述水洗包括一级水洗和二级水洗。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述一级水洗和二级水洗的时间独立的选自6～12h；所述一级水洗和二级水洗的水固质量比独立的选自(1～3)：1。
9.如权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的飞灰基地聚物复合材料。
10.如权利要求9所述的飞灰基地聚物复合材料作为建筑材料的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410286436.5A CN118145900A (zh) | 2024-03-13 | 2024-03-13 | 一种生活垃圾焚烧飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410286436.5A CN118145900A (zh) | 2024-03-13 | 2024-03-13 | 一种生活垃圾焚烧飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118145900A true CN118145900A (zh) | 2024-06-07 |
Family
ID=91291325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410286436.5A Pending CN118145900A (zh) | 2024-03-13 | 2024-03-13 | 一种生活垃圾焚烧飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118145900A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100090844A (ko) * | 2009-02-09 | 2010-08-18 | 강원대학교산학협력단 | 도시 쓰레기 소각재인 소각비산재와 바닥재를 혼합한 무기바인더의 제조 방법 |
| CN113121156A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-16 | 南方科技大学 | 一种危险废物焚烧飞灰的处理方法 |
| CN114621027A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-14 | 上海康恒环境股份有限公司 | 一种垃圾焚烧飞灰制备改性地聚物多孔砖的方法 |
| CN114713601A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-07-08 | 辽宁海天阁环保科技有限公司 | 一种垃圾焚烧飞灰点对点定向处置利用方法 |
| CN114804736A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-29 | 武汉武新新型建材股份有限公司 | 一种利用生活垃圾焚烧飞灰、底灰的地聚物及其制备方法 |
-
2024
- 2024-03-13 CN CN202410286436.5A patent/CN118145900A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100090844A (ko) * | 2009-02-09 | 2010-08-18 | 강원대학교산학협력단 | 도시 쓰레기 소각재인 소각비산재와 바닥재를 혼합한 무기바인더의 제조 방법 |
| CN113121156A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-16 | 南方科技大学 | 一种危险废物焚烧飞灰的处理方法 |
| CN114621027A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-14 | 上海康恒环境股份有限公司 | 一种垃圾焚烧飞灰制备改性地聚物多孔砖的方法 |
| CN114713601A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-07-08 | 辽宁海天阁环保科技有限公司 | 一种垃圾焚烧飞灰点对点定向处置利用方法 |
| CN114804736A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-29 | 武汉武新新型建材股份有限公司 | 一种利用生活垃圾焚烧飞灰、底灰的地聚物及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 曹海: ""飞灰基地聚合固化体制备与性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》, 15 April 2022 (2022-04-15), pages 016 - 242 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11459272B2 (en) | Method for preparing iron alloy and cement material | |
| CN108409176B (zh) | 一种生活垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法 | |
| US9744393B1 (en) | Method of removing toxins from fly ash | |
| CN102206757B (zh) | 基于垃圾焚烧飞灰的重金属回收方法 | |
| CN106984633B (zh) | 利用等离子体炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法 | |
| CN110723929B (zh) | 免烧砖及其制备方法 | |
| CN112642842B (zh) | 一种高温熔融及全资源分类回收处理生活垃圾焚烧飞灰的方法和系统 | |
| CN105817459A (zh) | 一种利用等离子技术处理危险废物焚烧炉渣的方法 | |
| CN105712739B (zh) | 一种由垃圾焚烧飞灰制备的磁性生物陶粒及其制备方法 | |
| CN110548748A (zh) | 一种废弃scr烟气脱硝催化剂与飞灰的协同熔融处置方法 | |
| CN105562423A (zh) | 一种垃圾焚烧飞灰熔融处理方法 | |
| CN107597817B (zh) | 一种微生物固化稳定生活垃圾焚烧飞灰的方法 | |
| CN114536511A (zh) | 一种二次铝灰资源化的处置方法 | |
| CN104324931A (zh) | 垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法 | |
| CN112811838A (zh) | 利用垃圾焚烧飞灰熔融玻璃固化体制备混凝土掺合料的生产工艺 | |
| CN114804668A (zh) | 一种用于生产再生骨料的活化固碳材料的制备方法 | |
| CN102962240A (zh) | 一种利用硅粉水热养护稳定化处理垃圾焚烧飞灰的方法 | |
| CN102657926A (zh) | 一种重金属常温固化剂及使用其固化重金属污染物中重金属的方法 | |
| CN110586616A (zh) | 飞灰高温热处置过程中二噁英再生的高效抑制方法 | |
| Sanito et al. | Optimization of metals degradation and vitrification from fly ash using Taguchi design combined with plasma pyrolysis and recycling in cement construction | |
| CN111359581B (zh) | 一种利用废聚氯乙烯塑料制备重金属吸附剂的方法 | |
| CN111454008A (zh) | 一种垃圾焚烧飞灰零填埋技术方法 | |
| CN118145900A (zh) | 一种生活垃圾焚烧飞灰基地聚物复合免烧颗粒材料及其制备方法 | |
| CN116375452B (zh) | 一种污泥焚烧灰渣和垃圾焚烧飞灰协同脱毒及资源化利用方法 | |
| CN113814207A (zh) | 一种在热解炉中低温降解生活垃圾焚烧飞灰中二噁英的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |