專利名稱：生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后所制的飛灰燒結(jié)磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著垃圾焚燒技術(shù)的快速發(fā)展所產(chǎn)生的飛灰日益增多，飛灰因含有二惡英(多氯 二苯并二惡英、多氯二苯并呋喃)及大量重金屬，是一種公認(rèn)的危險(xiǎn)廢物，其二惡英與重金 屬是處理過程中的難點(diǎn)。然而，飛灰中含有較多的硅酸鹽及鋁硅酸鹽，是一種有用的材料， 可資源化利用。用飛灰研制燒結(jié)磚不僅實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化利用，而且其煅燒過程可銷毀 飛灰中的二惡英，所得成品致密的結(jié)構(gòu)又能固化飛灰中的重金屬，從而達(dá)到飛灰無害化的 目的，具有一定的理論意義?，F(xiàn)有的飛灰一般經(jīng)固化處理后在衛(wèi)生填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處置，不僅占用大片土地而 且處理費(fèi)極高(填埋場(chǎng)管理費(fèi)2700元/噸)，我國每年僅飛灰處理費(fèi)就高達(dá)幾十億。飛灰 制成燒結(jié)磚節(jié)省了巨額的飛灰處理費(fèi)用，且飛灰制品可作為商品帶來一定的經(jīng)濟(jì)利益，具 有一定的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，由于飛灰填埋場(chǎng)處理不能銷毀二惡英，其中的重金屬也不能降 解，一旦發(fā)生泄漏將對(duì)社會(huì)造成極大的危害，因此具有一定的隱患；飛灰填埋場(chǎng)封場(chǎng)后不能 再利用，造成資源的大量浪費(fèi)。將飛灰制成可利用的安全產(chǎn)品不僅保證了可持續(xù)性發(fā)展而 且也減少了對(duì)社會(huì)的潛在危害，具有一定的社會(huì)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種將生活垃圾焚燒飛灰水洗后所制的飛灰燒結(jié)磚。本發(fā)明的目的之二在于提供一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚的 制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案—種將生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚，其原料的重量百分比組成 為水洗后生活垃圾焚燒飛灰 25 35%粘土45-70%長石5 20%其中所述的水洗后生活垃圾焚燒飛灰的主要化學(xué)成分、重金屬與酸根離子(％ ) 見表1，表1生活垃圾焚燒飛灰水洗后的主要化學(xué)成分、重金屬與酸根離子濃度
4 其中所述的粘土、長石的主要化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)如表2所示，表2粘土與長石的化學(xué)成分(％ ) 一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚的制備方法，包括如下步驟(1)、生活垃圾焚燒飛灰水洗處理生活垃圾焚燒飛灰水洗處理，即控制液固比為10 1，轉(zhuǎn)速120rpm，時(shí)間8h，水洗
前后主要化學(xué)成分、重金屬與酸根離子如表3所示；表3生活垃圾焚燒飛灰水洗前后的主要化學(xué)成分、重金屬與酸根離子(％ ) 從表3中可以看出，飛灰水洗前后主要化學(xué)組成為Si02、Al203、Ca0，水洗使得三者 含量大大增加，水洗前后溶解鹽含量(總酸根離子)由14%左右降為左右，溶解鹽的去 除有利于抑制飛灰制燒結(jié)磚過程中重金屬的揮發(fā)；飛灰中重金屬含量由高到低依次為Zn > Pb > Cu > Cr > As > Ni、Cd、Hg ；水洗 過程將飛灰中 NaCl、KCl、AlCl3 · 4A1 (OH)3 · 4H20、K2Al2Si2O8 · 3. 8H20 去除了，水洗飛灰主要 礦物組成是 SiO2, Ca3Si2O7, CaSO4, Ca9Si6O21. H20、5Ca2Si04. 6H20、(Fe, Mg, Al) 7Al2Si6022 (OH)2 ；
(2)、物料粉碎前預(yù)處理將步驟(1)所得的經(jīng)水洗處理過的生活垃圾焚燒飛灰及粘土、長石在粉磨前在 15 25 °C的干燥室中通風(fēng)干燥36 48小時(shí)；(3)、物料的粉碎將步驟(2)所得的預(yù)處理的原料進(jìn)行粉碎，控制出料細(xì)度55 70%在200 250 目之間；(4)、原料的陳化將步驟(3)所得的經(jīng)粉碎后的原料在攪拌機(jī)中加水?dāng)嚢?，控制每IOOkg物料的加 水量為5 8L，攪拌3 5分鐘，之后在室溫下靜置12 24小時(shí)使其陳化，陳化后的物料 再過50 100目篩(促進(jìn)物料的均化和膠團(tuán)的形成)；(5)、原料的成型將步驟(4)經(jīng)陳化過篩后的物料，在制磚成型機(jī)上進(jìn)行兩次加壓后坯體成型，控 制第一次壓力240 420kg/cm2，第二次壓力400 700kg/cm2 ；(6)、坯體干燥將步驟(5)所得的成型坯體在溫度為50 100°C的干燥窯中干燥10 14h ；(7、)燒結(jié)成磚將步驟(6)經(jīng)干燥后的坯體入熔爐進(jìn)行煅燒，熔爐的燒成溫度控制在1000 1100°C，時(shí)間2. 5 3. 5小時(shí)，即得本發(fā)明的一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明由于將生活垃圾焚燒飛灰水洗后用于研制燒結(jié)磚，通過煅燒可徹底銷毀其 中的二惡英，并固化飛灰中的重金屬，達(dá)到生活垃圾焚燒飛灰無害化處理的目的，同時(shí)變廢 為寶。飛灰燒結(jié)磚的制作工藝簡(jiǎn)單，所得飛灰燒結(jié)磚制品具有較好的宏觀性能，可用于鋪砌 道路。


圖1、生活垃圾焚燒飛灰水洗前XRD圖譜圖2、生活垃圾焚燒飛灰水洗后XRD圖譜圖3、粘土(a) XRD圖譜照片圖4、長石(b)XRD圖譜照片圖5、飛灰燒結(jié)磚制作工藝流程
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。實(shí)施例1一種將生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚，其原料的質(zhì)量百分比組成 為水洗后生活垃圾焚燒飛灰 25%粘土60%
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長石15%一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚，水洗飛灰、粘土、長石中的主要 化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)如表4所示。表4水洗飛灰、粘土與長石的化學(xué)成分(％ ) 其中水洗飛灰是取自上海江橋生活垃圾焚燒發(fā)電廠的生活垃圾焚燒飛灰經(jīng)水洗 處理后；其中粘土是自然界中存在的一種陶土，產(chǎn)于浙江丁家橋；粘土中Fe2O3的含量比較高，它的氧化鐵成分使得其成品顯紅色，粘土(a)XRD圖譜 照片見圖3，從圖3中也可以看出，粘土主要的礦物組成是石英、白云母和高嶺石；其中長石取自江蘇宜興建筑陶瓷廠，長石(b)XRD圖譜照片見圖4，從圖4中也可以 看出長石的主要礦物成分是鉀長石(KAlSi3O8)、鈉長石(NaAlSi3O8)、石英和白云母。實(shí)施例2—種將生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚，其原料的質(zhì)量百分比組成 為水洗后生活垃圾焚燒飛灰 30%粘土55%長石15%所述的水洗后生活垃圾焚燒飛灰制成的飛灰燒結(jié)磚，水洗飛灰、粘土、長石中的主 要化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)如實(shí)施例1中的表4所示。實(shí)施例3一種將生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚，其原料的質(zhì)量百分比組成 為水洗后生活垃圾焚燒飛灰 35%粘土60%長石5%所述的水洗后生活垃圾焚燒飛灰制成的飛灰燒結(jié)磚，水洗飛灰、粘土、長石中的主 要化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)如實(shí)施例中的如表4所示。實(shí)施例4一種如實(shí)施例1的生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚，其工藝制作流程 見圖5，制備方法包括如下步驟(1)、生活垃圾焚燒飛灰水洗處理生活垃圾焚燒飛灰水洗處理，即控制液固比為10 1，轉(zhuǎn)速120rpm，時(shí)間8h;水洗 前后的的主要化學(xué)成分、重金屬與酸根離子(％ )見表5 表5生活垃圾焚燒飛灰水洗前后的的主要化學(xué)成分、重金屬與酸根離子(％ ) 生活垃圾焚燒飛灰水洗前XRD圖譜見圖1、生活垃圾焚燒飛灰水洗后XRD圖譜見 圖2。從圖1及圖2中也可以看出水洗過程將飛灰中NaCl、KC1、AlCl3 · 4A1 (OH)3 · 4H20、 K2Al2Si2O8 · 3. 8H20 去除了，水洗飛灰主要礦物組成是 SiO2, Ca3Si207、CaSO4、Ca9Si6O21. H2O, 5Ca2Si04. 6H20、(Fe, Mg, AD7Al2Si6O22 (OH)20(2)、物料粉碎前預(yù)處理將粘土、長石及步驟(1)所得的經(jīng)水洗處理過的生活垃圾焚燒飛灰在粉磨前在 15 °C的干燥室中通風(fēng)干燥48小時(shí)；(3)、物料的粉碎將步驟(2)所得的預(yù)處理的原料進(jìn)行粉碎，控制出料細(xì)度65%在200 250目之 間；(4)、原料的陳化將步驟(3)所得的經(jīng)粉碎后的原料在攪拌機(jī)中加水?dāng)嚢瑁刂泼縄OOkg物料的加 水量為5L，攪拌5分鐘，之后在室溫下靜置24小時(shí)使其陳化，陳化后的物料再過篩，保證粒 徑在50 100目的范圍；(5)、原料的成型將步驟(4)經(jīng)陳化過篩后的物料，在制磚成型機(jī)上進(jìn)行兩次加壓后坯體成型，控 制第一次壓力240kg/cm2，第二次壓力700kg/cm2 ；(6)、坯體干燥將步驟(5)所得的成型坯體在溫度為50°C的干燥窯中干燥14h ；(7、)燒結(jié)成磚將步驟(6)經(jīng)干燥后的坯體入熔爐進(jìn)行煅燒，熔爐的最終燒成溫度控制在 1100°C，整個(gè)燒成過程時(shí)間為3. 5小時(shí)，即得本發(fā)明的一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成 的飛灰燒結(jié)磚。實(shí)施例5一種如實(shí)施例2的水洗后生活垃圾焚燒飛灰制成的飛灰燒結(jié)磚的制備方法，包括 如下步驟(1)、生活垃圾焚燒飛灰水洗處理
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同實(shí)施例4;(2)、物料粉碎前預(yù)處理將粘土、長石及步驟(1)所得的經(jīng)水洗處理過的生活垃圾焚燒飛灰在粉磨前在 25 °C的干燥室中通風(fēng)干燥36小時(shí)；(3)、物料的粉碎將步驟(2)所得的預(yù)處理的原料進(jìn)行粉碎，控制出料細(xì)度70%在200 250目之 間；(4)、原料的陳化將步驟(3)所得的經(jīng)粉碎后的原料在攪拌機(jī)中加水?dāng)嚢?，控制每IOOkg物料的加 水量為8L，攪拌3分鐘，之后在室溫下靜置12小時(shí)使其陳化，陳化后的物料再過篩，保證粒 徑在50 100目的范圍；(5)、原料的成型將步驟(4)經(jīng)陳化過篩后的物料，在制磚成型機(jī)上進(jìn)行兩次加壓后坯體成型，控 制第一次壓力420kg/cm2，第二次壓力400kg/cm2 ；(6)、坯體干燥將步驟(5)所得的成型坯體在溫度為100°C的干燥窯中干燥IOh ；(7、)燒結(jié)成磚將步驟(6)經(jīng)干燥后的坯體入熔爐進(jìn)行煅燒，熔爐的最終燒成溫度控制在 1050°C，整個(gè)燒成過程時(shí)間為3小時(shí)，即得本發(fā)明的一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的 飛灰燒結(jié)磚。實(shí)施例6一種如實(shí)施例2的水洗后生活垃圾焚燒飛灰制成的飛灰燒結(jié)磚的制備方法，包括 如下步驟(1)、生活垃圾焚燒飛灰水洗處理同實(shí)施例4;(2)、物料粉碎前預(yù)處理將粘土、長石及步驟(1)所得的經(jīng)水洗處理過的生活垃圾焚燒飛灰在粉磨前在 20°C的干燥室中通風(fēng)干燥40小時(shí)；(3)、物料的粉碎將步驟(2)所得的預(yù)處理的原料進(jìn)行粉碎，控制出料細(xì)度55%在200 250目之 間；(4)、原料的陳化將步驟(3)所得的經(jīng)粉碎后的原料在攪拌機(jī)中加水?dāng)嚢?，控制每IOOkg物料的加 水量為6. 5L，攪拌4分鐘，之后在室溫下靜置18小時(shí)使其陳化，陳化后的物料再過篩，保證 粒徑在50 100目的范圍；(5)、原料的成型將步驟(4)經(jīng)陳化過篩后的物料，在制磚成型機(jī)上進(jìn)行兩次加壓后坯體成型，控 制第一次壓力330kg/cm2，第二次壓力550kg/cm2 ；(6)、坯體干燥
將步驟(5)所得的成型坯體在溫度為75°C的干燥窯中干燥12h ；(7、)燒結(jié)成磚將步驟(6)經(jīng)干燥后的坯體入熔爐進(jìn)行煅燒，熔爐的最終燒成溫度控制在 1000°C，整個(gè)燒成過程時(shí)間為2. 5小時(shí)，即得本發(fā)明的一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成 的飛灰燒結(jié)磚。上述所得的飛灰燒結(jié)磚的尺寸偏差達(dá)到GB5101-2003中優(yōu)等燒結(jié)磚的要求；表 觀質(zhì)量達(dá)到了 GB5101-2003中對(duì)特等品與一等品的要求；強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到MU20強(qiáng)度等級(jí)； 吸水率最大值< 12%，并且平均飽和系數(shù)< 0. 80，最大飽和系數(shù)< 0.9，制品完全達(dá)到 GB5101-2003中對(duì)抗風(fēng)化能力的要求；制品完全滿足抗凍性能的要求；石灰爆裂達(dá)到一等 或優(yōu)等品的要求；泛霜達(dá)到優(yōu)等品或一等品的要求；抗化學(xué)腐蝕能力為A級(jí)。以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的任 何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求
一種將生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚，其特征在于飛灰燒結(jié)磚的原料的質(zhì)量百分比組成為水洗后的生活垃圾焚燒飛灰25～35％粘土45 70％長石5～20％其中所述的生活垃圾焚燒飛灰水洗后的主要化學(xué)成分、重金屬與酸根離子濃度見表1，表1生活垃圾焚燒飛灰水洗后的主要化學(xué)成分、重金屬與酸根離子濃度其中所述的粘土及長石中各化學(xué)成分的質(zhì)量百分比組成見表2，表2粘土與長石的化學(xué)成分(％)
2.如權(quán)利要求1所述的一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚的制備方法， 包括如下步驟(1)、生活垃圾焚燒飛灰水洗處理生活垃圾焚燒飛灰水洗處理，即控制液固比為10 1，轉(zhuǎn)速120rpm，時(shí)間8h ；(2)、物料粉碎前預(yù)處理將粘土、長石及步驟(1)所得的經(jīng)水洗處理過的生活垃圾焚燒飛灰在粉磨前在15 25 °C的干燥室中通風(fēng)干燥36 48小時(shí)；(3)、物料的粉碎將步驟(2)所得的預(yù)處理的原料進(jìn)行粉碎，控制出料細(xì)度55 70%在200 250目之間；(4)、原料的陳化將步驟(3)所得的經(jīng)粉碎后的原料在攪拌機(jī)中加水?dāng)嚢?，控制每IOOkg物料的加水量 為5 8L，攪拌3 5分鐘，之后在室溫下靜置12 24小時(shí)使其陳化，陳化后的物料再過 篩，保證粒徑在50 100目的范圍；(5)、原料的成型將步驟(4)經(jīng)陳化過篩后的物料，在制磚成型機(jī)上進(jìn)行兩次加壓后坯體成型，控制第 一次壓力 240 420kg/cm2，第二次壓力 400 700kg/cm2 ； (6)、坯體干燥將步驟(5)所得的成型坯體在溫度為50 100°C的干燥窯中干燥10 14h ； (70燒結(jié)成磚將步驟(6)經(jīng)干燥后的坯體入熔爐進(jìn)行煅燒，熔爐的最終燒成溫度控制在1000 1100°C，整個(gè)燒成過程時(shí)間為2. 5 3. 5小時(shí)，即得本發(fā)明的一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后 制成的飛灰燒結(jié)磚。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚及其制備方法。所述的飛灰燒結(jié)磚由質(zhì)量百分比為25～35％的水洗后的生活垃圾焚燒飛灰、45％-70％的粘土和5～20％的長石組成。其制備方法包括生活垃圾焚燒飛灰水洗處理、物料粉碎前預(yù)處理、物料的粉碎、原料的陳化、原料的成型、坯體干燥、燒結(jié)成磚等7個(gè)步驟，最終得本發(fā)明的一種生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚。本發(fā)明將生活垃圾焚燒飛灰水洗后用于研制燒結(jié)磚，通過煅燒可徹底銷毀其中的二噁英，并固化飛灰中的重金屬，達(dá)到生活垃圾焚燒飛灰無害化處理的目的，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。飛灰燒結(jié)磚的制作工藝簡(jiǎn)單，所得飛灰燒結(jié)磚制品具有較好的宏觀性能，可用于鋪砌道路。
文檔編號(hào)C04B33/00GK101905967SQ20101020655
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者張海英 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院