專利名稱：：免燒型垃圾焚燒飛灰陶粒及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及環(huán)境工程
技術(shù)領(lǐng)域：
和建筑材料領(lǐng)域，具體的說是一種以垃圾焚燒飛灰為主要原料的免燒型陶粒及其制造方法。
背景技術(shù)：
：城市固體垃圾焚燒技術(shù)具有完全消毒、顯著減量和回收熱能等的優(yōu)點(diǎn)，作為垃圾填埋的替代技術(shù)，在中國(guó)發(fā)展迅速。目前，焚燒處理的垃圾約占到我國(guó)垃圾總量的10%。然而，垃圾焚燒過程會(huì)產(chǎn)生固體危險(xiǎn)廢棄物飛灰(占垃圾焚燒量的2-5%)，其中含有較高浸出濃度的重金屬，如Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和Ni等，并含有劇毒有機(jī)污染物二惡英(PCDD/Fs)。按國(guó)際通行做法，這些飛灰在最終處置和利用前必須進(jìn)行無害化處理。如何資源化利用飛灰，削減高額的無害化處理費(fèi)用，已成為現(xiàn)代垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)的重要技術(shù)攻關(guān)目標(biāo)。關(guān)于垃圾焚燒飛灰的處理研究國(guó)內(nèi)外有很多文獻(xiàn)報(bào)道，盡管所涉及的技術(shù)多種多樣，但目前國(guó)內(nèi)外飛灰的處理方式仍是以穩(wěn)定化和固化處理后的填埋為主。飛灰的穩(wěn)定化技術(shù)主要是利用無機(jī)沉淀劑(石膏、綠礬、硫化物和磷酸鹽等)和有機(jī)螯合劑(巰基胺鹽、EDTA接聚體、月桂醇單質(zhì)磷酸鹽和殼聚糖衍生物等)對(duì)飛灰中的重金屬進(jìn)行沉淀和螯合，以降低重金屬的浸出毒性，但重金屬的穩(wěn)定化效果易受環(huán)境條件影響。飛灰的固化技術(shù)包括水泥固化、瀝青固化和樹脂固化。在無害化處理基礎(chǔ)上進(jìn)行資源化利用是垃圾焚燒飛灰處理技術(shù)的未來發(fā)展方向。目前已有的垃圾焚燒飛灰資源化利用的實(shí)用技術(shù)主要有熔融法、造粒燒結(jié)法、燒制水泥和制磚。這些處理方法盡管可以得到高質(zhì)量的建筑材料或可勉強(qiáng)得到資源化利用，但都需要高溫處理、處理成本高，有二次污染產(chǎn)生，能源消耗大，尤其是熔融法，可消耗掉垃圾焚燒發(fā)電所產(chǎn)生的全部電能。發(fā)明一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的垃圾焚燒飛灰資源化處理技術(shù)不僅可降低垃圾焚燒企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，而且可促進(jìn)垃圾焚燒企業(yè)健康發(fā)展?；诖四繕?biāo)，本發(fā)明利用垃圾焚燒飛灰制造建筑輕集料——免燒型陶粒。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、一次性設(shè)備投入小的垃圾焚燒飛灰資源化處理方法，將固體危險(xiǎn)廢棄物垃圾焚燒飛灰制造成免燒型陶粒，使飛灰中的重金屬和二惡英固定在陶粒中，并將生產(chǎn)出的陶粒作為建筑用輕骨材料加以利用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾焚燒飛灰的無害化和資源化處理。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明所述的免燒型垃圾焚燒飛灰陶粒由球型的內(nèi)核1和外殼2構(gòu)成。其中內(nèi)核1的組成(干重)為50-70份垃圾焚燒飛灰、25-50份普通硅酸鹽水泥、0-15份粉煤灰、0.2-0.5份重金屬穩(wěn)定化藥劑，外殼2采用普通硅酸鹽水泥或石灰。所述的重金屬穩(wěn)定化藥劑為硫化納、磷酸鹽和巰基捕收劑之一或其組合。垃圾焚燒飛灰的化學(xué)成分比較復(fù)雜，雖然含有較高含量的重金屬(約占飛灰重的0.1-0.5%)，但其主要成分為氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1A)和氧化鐵(Fe203)，三者之和一般占總量的40-70%，另外含有8-15%的氧化鈣(CaO)。在飛灰中加入重金屬穩(wěn)定化藥劑硫化納、可溶性磷酸鹽和巰基捕收劑，可使飛灰中的重金屬尤其是酸可浸出重金屬產(chǎn)生沉淀或絮凝螯合物，使絕大部分酸可浸出重金屬得到固定。另外，穩(wěn)定化藥劑的添加對(duì)于提高免燒型陶粒的強(qiáng)度十分有利。所述的粉煤灰的細(xì)度為0.045mm方孔篩篩余量不大于20%，燒失量不大于8%。滿足此要求的飛灰為I級(jí)和II級(jí)粉煤灰，如果粉煤灰過粗(0.045mm方孔篩篩余量大于20%)或燒失量較大(大于8%)將導(dǎo)致飛灰陶粒的強(qiáng)度大大下降。I級(jí)和II級(jí)粉煤灰與普通硅酸鹽水泥混合后有較好的活性效應(yīng)，粉煤灰的添加一方面可提高陶粒的抗?jié)B和抗凍能力，另一方面可降低陶粒的容重。本發(fā)明的內(nèi)核1外面包裹了一層硅酸鹽水泥外殼2，一方面，外殼2的水泥對(duì)內(nèi)核1表面的飛灰有強(qiáng)烈的激發(fā)作用，另一方面，在陶粒的養(yǎng)護(hù)過程中，外殼2的水泥迅速水化硬化，從而改變陶粒表面的組成和結(jié)構(gòu)，形成密實(shí)堅(jiān)硬的薄殼。這層薄殼可提高陶粒的表面堿度、密實(shí)度和強(qiáng)度，增加陶粒耐磨損能力，并減少陶粒吸水率，同時(shí)可使陶粒的使用者避免直接接觸飛灰。另外，飛灰陶粒用硅酸鹽水泥包被后可增強(qiáng)其與水泥混合的相溶性；用石灰包被后可提高其與瀝青混合的使用性能。本發(fā)明免燒型垃圾焚燒飛灰陶粒的制造方法，具有下述步驟所述的內(nèi)核l制造方法為其特征在于，首先將垃圾焚燒飛灰進(jìn)行藥劑穩(wěn)定化處理，然后與硅酸鹽水泥和粉煤灰均勻混合后造粒，制成內(nèi)核l，最后將內(nèi)核1包被上外殼2，進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。所述垃圾焚燒飛灰穩(wěn)定化處理方法為將重金屬穩(wěn)定化藥劑配成質(zhì)量濃度為2%-3.5%的水溶液，噴灑到垃圾焚燒飛灰中，水溶液添加量約為飛灰重量的20%，均勻攪拌。所述的內(nèi)核1造粒方法為圓盤滾動(dòng)造?；驍D壓式成球造粒，其特征在于，將穩(wěn)定化處理飛灰、硅酸鹽水泥和粉煤灰計(jì)量后同時(shí)加入攪拌機(jī)中加水混合，然后送入造粒機(jī)中造粒成球，形成內(nèi)核l。所述的外殼2的包被方法為將內(nèi)核l送入圓盤造粒機(jī)，在圓盤下部成球區(qū)均勻撒入普通硅酸鹽水泥粉或石灰粉，內(nèi)核1在成球區(qū)滾動(dòng)，利用內(nèi)核1表面的水膜，均勻包上一層0.3-0.8腿的外殼2，包殼后料球進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)條件為15-35'C條件下養(yǎng)護(hù)15-30天。本發(fā)明中垃圾焚燒飛灰首先要進(jìn)行藥劑穩(wěn)定化處理，目的是為了使重金屬穩(wěn)定化藥劑與飛灰中的重金屬充分反應(yīng)。經(jīng)過此步驟處理后，即使陶粒破碎，內(nèi)核1散落出來，其重金屬浸出毒性仍然能達(dá)到GB5085.3-1996的要求，使此陶粒的使用安全性顯著增加。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是1.成本低。本發(fā)明所用的重金屬穩(wěn)定化藥劑和混凝土外加劑均為大宗化工產(chǎn)品，廉價(jià)易得；所用的硅酸鹽水泥和粉煤灰均為普通建筑材料。2.環(huán)保，陶粒制造過程沒有新的廢液和廢氣產(chǎn)生，陶粒使用過程不必?fù)?dān)心陶粒破碎造成二次污染。3.—次性設(shè)備投入低，所需的主要設(shè)備為混合機(jī)和原盤造粒機(jī)。圖l:是非燒結(jié)型垃圾焚燒飛灰陶粒的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖為本發(fā)明非燒結(jié)型垃圾焚燒飛灰陶粒的結(jié)構(gòu)示意圖。如附圖所示，本發(fā)明的非燒結(jié)型垃圾焚燒飛灰陶粒由球型內(nèi)核1和附著在外面的普通硅酸鹽水泥或石灰外殼2組成。內(nèi)核1的組分為垃圾焚燒飛灰、普通硅酸鹽水泥、粉煤灰和重金屬穩(wěn)定化藥劑。根據(jù)各組分的不同配比列出以下3個(gè)實(shí)施例實(shí)施例一內(nèi)核1的組成(干重)為垃圾焚燒飛灰50%、普通硅酸鹽水泥44.8%、粉煤灰5%、重金屬穩(wěn)定化藥劑0.2%。重金屬穩(wěn)定化藥劑為硫化納。首先將垃圾焚燒進(jìn)行藥劑穩(wěn)定化處理。將重金屬穩(wěn)定化藥劑配成質(zhì)量濃度為2%的水溶液，然后噴灑到垃圾焚燒飛灰中，水溶液添加量約為飛灰重量的20%，均勻攪拌。將普通硅酸鹽水泥、藥劑穩(wěn)定化處理后飛灰和粉煤灰計(jì)量后送入攪拌機(jī)中加水混勻，然后送入圓盤造粒機(jī)1進(jìn)行滾動(dòng)造粒，形成球型內(nèi)核1。通過調(diào)整原盤造粒機(jī)轉(zhuǎn)速、傾角和噴水量，控制內(nèi)核1的直徑為5-15mm。將內(nèi)核1送入圓盤造粒機(jī)2，在圓盤下部成球區(qū)均勻撒入硅酸鹽水泥粉，內(nèi)核1在成球區(qū)滾動(dòng)，利用內(nèi)核1表面的水膜，均勻包上一層硅酸鹽水泥外殼2。成球后的料球離開圓盤造粒機(jī)2后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，陶粒自然養(yǎng)護(hù)條件為25-35'C條件下養(yǎng)護(hù)15天。本實(shí)施例垃圾焚燒飛灰陶粒的筒壓強(qiáng)度為6-8MPa，堆積密度為950-1000kg/m3。實(shí)施例二內(nèi)核1的組成(干重)為垃圾焚燒飛灰69.5%、硅酸鹽水泥30%、重金屬穩(wěn)定化藥劑0.5%,重金屬穩(wěn)定化藥劑為硫化納與巰基捕收劑的組合，重金屬穩(wěn)定化藥劑的濃度為3.5%，造粒方法為擠壓成球造粒，包殼材料為石灰粉，陶粒自然養(yǎng)護(hù)條件為15-25'C條件下養(yǎng)護(hù)30天。其余步驟與實(shí)施例l相同。本實(shí)施例垃圾焚燒飛灰陶粒的簡(jiǎn)壓強(qiáng)度為5-7MPa，堆積密度為900-950kg/m3。實(shí)施例三內(nèi)核l的組成(干重)為垃圾焚燒飛灰60%、硅酸鹽水泥25%、粉煤灰14.6%、重金屬穩(wěn)定化藥劑0.3%，重金屬穩(wěn)定化藥劑為可溶性磷酸鹽與巰基捕收劑的組合，重金屬穩(wěn)定化藥劑的濃度為3.5%，造粒方法為擠壓成球造粒，包殼材料為硅酸鹽水泥，陶粒自然養(yǎng)護(hù)條件為20-3(TC條件下養(yǎng)護(hù)20天。其余步驟與實(shí)施例1相同。本實(shí)施例陶粒的簡(jiǎn)壓強(qiáng)度為6-8MPa，堆積密度為900-950kg/m3。正如技術(shù)背景中所述，垃圾焚燒飛灰為固體危險(xiǎn)廢棄物，其中含有較高浸出濃度的重金屬，如Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和Ni等，并含有劇毒有機(jī)污染物二惡英(PCDD/Fs)。因此，對(duì)飛灰所制成的免燒型陶粒進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是十分重要的。我們對(duì)原飛灰中的重金屬和PCDD/Fs含量，以及原飛灰和2種免燒型飛灰陶粒的重金屬和PCDD/Fs浸出毒性和浸出量進(jìn)行測(cè)試。重金屬和PCDD/Fs浸出毒性和浸出量測(cè)試方法遵照GB5086.2-1997固體廢物浸出毒性浸出方法-水平振蕩法。重金屬分析采用原子吸收儀，PCDD/Fs分析采用EPA1613法，分析結(jié)果見表1和表2。從表1可見，采用本發(fā)明描述的方法制造的免燒型飛灰陶粒的重金屬浸出毒性達(dá)到GB5085.3-1996危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別的標(biāo)準(zhǔn)，并且PCDD/Fs幾乎無浸出(與天然水體中PCDD/F處于相同數(shù)量級(jí))。說明，使用此免燒型垃圾焚燒飛灰陶粒并不會(huì)造成二次污染，是安全的。表1垃圾焚燒飛灰中重金屬全量及飛灰和陶粒的重金屬浸出毒性<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注以上為三次平行測(cè)量結(jié)果的平均值加標(biāo)準(zhǔn)偏差，陶粒1和2的垃圾焚燒飛灰含量分別為37%和43%。表2垃圾焚燒飛灰中PCDD/F全量及飛灰和陶粒的PCDD/F浸出量<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注陶粒1和2的垃圾焚燒飛灰含量分別為37%和43%。權(quán)利要求1.一種免燒型垃圾焚燒飛灰陶粒，其特征在于，由球型的內(nèi)核1和外殼2構(gòu)成，其中內(nèi)核1的組成(干重)為50-70份垃圾焚燒飛灰、25-50份普通硅酸鹽水泥、0-15份粉煤灰、0.2-0.5份重金屬穩(wěn)定化藥劑，外殼2采用普通硅酸鹽水泥或石灰。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的重金屬穩(wěn)定化藥劑為硫化納、可溶性磷酸鹽和巰基捕收劑之一或其組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤灰的細(xì)度為0.045咖方孔篩篩余量不大于20%，燒失量不大于8%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免燒型垃圾焚燒飛灰陶粒，其特征在于，球型內(nèi)核l的直徑為5-15mm，外殼2的厚度為0.3-0.8腿。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免燒型垃圾焚燒飛灰陶粒的制造方法，其特征在于，首先將垃圾焚燒飛灰進(jìn)行藥劑穩(wěn)定化處理，然后與普通硅酸鹽水泥和粉煤灰均勻混合后造粒，制成內(nèi)核1，最后將內(nèi)核1包被上外殼2，進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，垃圾焚燒飛灰穩(wěn)定化處理步驟為將重金屬穩(wěn)定化藥劑配成質(zhì)量濃度為2%-3.5%的水溶液，噴灑到垃圾焚燒飛灰中，水溶液添加量約為飛灰重量的20%，均勻攪拌。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的造粒方法為圓盤滾動(dòng)造?；驍D壓式成球造粒，其特征在于，將穩(wěn)定化處理飛灰、硅酸鹽水泥和粉煤灰計(jì)量后同時(shí)加入攪拌機(jī)中加水混合，然后送入造粒機(jī)中造粒成球，形成內(nèi)核l。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，外殼2的包被方法為將內(nèi)核l送入圓盤造粒機(jī)，在圓盤下部成球區(qū)均勻撒入普通硅酸鹽水泥粉，內(nèi)核l在成球區(qū)滾動(dòng)，利用內(nèi)核l表面的水膜，均勻包上一層硅酸鹽水泥或石灰外殼2。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，成球包膜后的料球要自然進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)條件為15-35'C條件下養(yǎng)護(hù)15-30天。全文摘要本發(fā)明是一種以垃圾焚燒飛灰為主要原料的免燒型陶粒及其制造方法，它具有球型內(nèi)核1和附著在外面的外殼2。其中內(nèi)核1的組成(干重)為50-70份垃圾焚燒飛灰、25-50份硅酸鹽水泥、0-15份粉煤灰、0.2-0.5份重金屬穩(wěn)定化藥劑，外殼2采用普通硅酸鹽水泥或石灰。首先將垃圾焚燒飛灰進(jìn)行藥劑穩(wěn)定化處理，然后與硅酸鹽水泥和粉煤灰混合后造粒，制成內(nèi)核1，最后在圓盤造粒機(jī)內(nèi)將內(nèi)核1包被上外殼2，進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。本發(fā)明將危險(xiǎn)廢棄物——垃圾焚燒飛灰作為陶粒原料加以資源化利用，并實(shí)現(xiàn)了處理全過程的無害化，具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和一次性設(shè)備投入少的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)C04B18/08GK101357840SQ20071005858公開日2009年2月4日申請(qǐng)日期2007年8月3日優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日發(fā)明者輝郝申請(qǐng)人:天津壹生環(huán)保科技有限公司