專利名稱：一種利用硅粉水熱養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定化處理垃圾焚燒飛灰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于處理垃圾焚燒飛灰的方法領(lǐng)域，特別涉及一種利用硅粉水熱養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定化處理垃圾焚燒飛灰的方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的加快和人們物質(zhì)生活的提高，我國城市生活垃圾的數(shù)量每年以8% 10%的數(shù)量遞增，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年排放量已經(jīng)超過2. 9億噸，清運(yùn)量越2億噸。垃圾焚燒具有減量化效果顯著(體積減小95%，重量減少75%)、無害化較徹底、資源化利用(回收熱能發(fā)電)等優(yōu)點(diǎn)。近年來，我國大部分發(fā)達(dá)城市熱值高于3344KJ/Kg的焚燒最低熱值限，且我國各級政府對垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)的鼓勵力度較大，頒布了一系列政策法規(guī)和優(yōu)惠政策鼓勵垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)。 我國生活垃圾焚燒所占比例逐年增加，至2012年在建和建成的垃圾焚燒廠100余座，占垃圾總處理量的16%左右，其中超過70%的生活垃圾焚燒廠集中在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、用地緊張的東部地區(qū)。就上海市而言，目前生活垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰年產(chǎn)量是4萬噸左右?！秶椅ｋU廢物名錄》把固體廢物焚燒飛灰列為危險廢物標(biāo)號HW18251，因?yàn)槠浜锌山龅闹亟饘?，如鉛(Pb)、鎘(Cd)、銅(Cu)、鋅(Zn)等，及微量的二噁英(PCDD)、呋喃(PCDF)等有機(jī)物，在其進(jìn)行最終處置之前需經(jīng)過固化穩(wěn)定化處理。生活垃圾焚燒飛灰處理方法分為兩大類(I)水泥固化、浙青固化、熔融固化和化學(xué)藥劑穩(wěn)定化，經(jīng)處理后，如滿足浸出毒性標(biāo)準(zhǔn)或資源化標(biāo)準(zhǔn)，可填埋或資源化利用。水泥固化法主要利用水化產(chǎn)物的物理包容和化學(xué)吸附固化重金屬，價格低廉但增容率大?；瘜W(xué)藥劑穩(wěn)定法是利用化學(xué)藥劑，將可溶的重金屬離子變成低溶解度的高分子絡(luò)合物或者無機(jī)礦物質(zhì)從而達(dá)到穩(wěn)定化的效果，該法操作簡便，但很難找到一種普遍適用且低廉的藥劑。高溫處理法重金屬穩(wěn)定化效果好，殘?jiān)梢宰鳛榻ú脑显倮?，但能耗大費(fèi)用高，產(chǎn)生的尾氣處理過程復(fù)雜。(2)飛灰經(jīng)水洗簡單處理后，作為原料生產(chǎn)綠色水泥、混凝土、陶粒、玻璃等材料。飛灰經(jīng)水洗后，部分重金屬和有機(jī)物部分轉(zhuǎn)移到廢水中，需對廢水進(jìn)行進(jìn)一步處理。目前，我國垃圾焚燒飛灰摻入水泥、螯合劑進(jìn)行穩(wěn)定化處理后，作為危險廢物填埋，填埋費(fèi)用很高(如上海高達(dá)2400元/噸)，亟需垃圾焚燒飛灰無害化、資源化處理新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用硅粉水熱養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定化處理垃圾焚燒飛灰的方法。該方法工藝簡單、成本低、飛灰處理量大、可操作性強(qiáng)，處理后的產(chǎn)物均滿足GB/T5101-1998中MUlO標(biāo)準(zhǔn)，且滿足浸出毒性標(biāo)準(zhǔn)，可以作為新型建筑材料使用。本發(fā)明的一種利用硅粉水熱養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定化處理垃圾焚燒飛灰的方法，包括將質(zhì)量百分比為80°/Γ95%的垃圾焚燒飛灰和5°/Γ20%的硅粉均勻混合，加水，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)至成品，使飛灰中的污染物和大量的活性成分在火山灰反應(yīng)的作用下轉(zhuǎn)化為水化硅酸鈣膠凝體，形成在自然界中可以長期穩(wěn)定的化學(xué)形態(tài)；經(jīng)過穩(wěn)定化后的飛灰浸出毒性滿足普通填埋場入場要求，當(dāng)硅粉摻量百分比彡10%時，強(qiáng)度>10MPa，可以資源化作為建材使用。養(yǎng)護(hù)分為兩段，第一個階段是空氣自然養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間f 3天，第二個階段養(yǎng)護(hù)溫度為100°C，壓力為O. 2MPa，養(yǎng)護(hù)時間7 25天。所述娃粉中SiO2含量大于92%,粒度小于5微米，比表面積為15 25m2/g。水分添加量要滿足水灰比為O. 4左右，即添加水重量與物料總重量的比值為O. 4左右，可根據(jù)季節(jié)、溫度等具體情況改變水灰比；所述攪拌時間為T5min。所述成型時間為l(T30min。本發(fā)明原理為硅粉是一種顆粒極細(xì)(粒徑為O. 2^2um,是水泥粒徑的l/5(Tl/100，活性很高(比表面積為15 25m2/g)的摻合材料，其主要成分為無定形二氧化硅，含量大于92%。垃圾焚燒飛灰中大量的CaO，與水反應(yīng)生成Ca(OH)2,由于硅粉活性很高，硅粉與Ca(OH)2反應(yīng)生成硅酸鈣聚合物(C-S-H凝膠)，填充在飛灰顆粒間的空隙，改善界面結(jié)構(gòu)及粘結(jié)力，從而提高硬化體的強(qiáng)度。另外混凝土中摻硅粉后，超細(xì)孔隙增加，超細(xì)孔隙對重金屬有較大的吸附作用。飛灰中的重金屬通過吸附、吸收、沉降、離子交換、鈍化等多種方式發(fā)生反應(yīng)，最終以氫氧化物或絡(luò)合物的形式停留在C-S-H表面上，從而被固化。水熱條件的養(yǎng)護(hù)方法則加快了火山灰反應(yīng)的進(jìn)行，從而短時間內(nèi)既使硬化體具有一定的強(qiáng)度又滿足重金屬浸出毒性的要求。在本發(fā)明中，需要有幾個關(guān)鍵的參數(shù)選定，分別為水的添加量、硅粉的添加量、攪拌時間、養(yǎng)護(hù)條件等。水分添加不足時，反應(yīng)不徹底，固化效果和材料的強(qiáng)度都會降低；水分過多時在固體物內(nèi)部留下空隙，嚴(yán)重影響固體物的強(qiáng)度。為了獲得質(zhì)量良好的固化體，成型后需在適宜的條件下養(yǎng)護(hù)。由于各焚燒飛灰性質(zhì)不同，這幾個參數(shù)也會相應(yīng)的隨之變化，可以對本發(fā)明中關(guān)鍵參數(shù)的選擇做出一些適當(dāng)?shù)母淖儭２捎玫膶?shí)驗(yàn)材料是生活垃圾焚燒爐布袋除塵器收集的飛灰，含水率O. 5%，該飛灰及其配料硅粉的主要成分見表I。飛灰樣品根據(jù)《固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法》(GB5086. 2-1997)、《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)、《固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法》(HJ/T300-2007)進(jìn)行浸出毒性試驗(yàn)，采用火焰原子吸收法測定飛灰重金屬總量和浸出液的重金屬濃度，分析結(jié)果如表2。表I飛灰和偏高嶺土主要成分的質(zhì)量百分含量單位％
權(quán)利要求
1.一種利用娃粉水熱養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定化處理垃圾焚燒飛灰的方法，包括 將質(zhì)量百分比為809^95%的垃圾焚燒飛灰和59^20%的硅粉均勻混合，加水，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)至成品；其中養(yǎng)護(hù)分為兩段，第一個階段是空氣自然養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間11天，第二個階段養(yǎng)護(hù)溫度為100°C，壓力為0. 2MPa，養(yǎng)護(hù)時間7 25天。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用硅粉水熱養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定化處理垃圾焚燒飛灰的方法，其特征在于所述硅粉中SiO2質(zhì)量百分含量大于92%，粒度小于5微米，比表面積為15 25m2/g°
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用硅粉水熱養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定化處理垃圾焚燒飛灰的方法，其特征在于所述水分添加量為水灰比0. 4。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用硅粉水熱養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定化處理垃圾焚燒飛灰的方法，其特征在于所述攪拌時間為3 5min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用硅粉水熱養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定化處理垃圾焚燒飛灰的方法，其特征在于所述成型時間為l(T30min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用硅粉水熱養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定化處理垃圾焚燒飛灰的方法，包括將質(zhì)量百分比為80%~95%的垃圾焚燒飛灰和5%~20%的硅粉均勻混合，加水，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)至成品；其中養(yǎng)護(hù)分為兩段，第一個階段是空氣自然養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間1~3天，第二個階段養(yǎng)護(hù)溫度為100℃，壓力為0.2MPa，養(yǎng)護(hù)時間7~25天。本發(fā)明方法工藝簡單、成本低、飛灰處理量大、可操作性強(qiáng)；本發(fā)明處理后的產(chǎn)物均滿足GB/T5101-1998中MU10標(biāo)準(zhǔn)，且滿足浸出毒性標(biāo)準(zhǔn)，可以作為新型建筑材料使用。
文檔編號B09B3/00GK102962240SQ20121048449
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者陳泉源, 李新穎, 袁正璞, 謝學(xué)報, 張盛漢, 柳歡歡, 王密靈, 馮玥, 譚德俊, 馬冬梅, 張定定, 呂璠璠 申請人:東華大學(xué)