阅读说明：本技术 一种将垃圾焚烧飞灰改性成复合胶凝材料的工艺方法 (Process method for modifying waste incineration fly ash into composite cementing material ) 是由 王德昶 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种将垃圾焚烧飞灰改性成复合胶凝材料的工艺方法,包括以下步骤：(1)、按批次分析垃圾焚烧飞灰的相关成分,然后在常温、常压下将垃圾焚烧飞灰直接与不同规格的固体改性剂进行混合均匀；(2)、将步骤(1)得到的混合料,在常温、常压下在混合机中加入不同规格的液体改性剂,并充分搅匀即得到复合胶凝材料。有益效果在于：该方法利用液体和固体两种改性剂分别对垃圾焚烧飞灰进行常温、常压混合搅拌处理,同时起到消除二噁英、稳定固化重金属浸出危害、对氯离子进行改性,从而起到降低腐蚀及增黏的效果,能够形成兼有树脂、水泥、石膏、菱镁制品特性的复合胶凝材料,方便使用,且整体工艺简单,便于广泛推广。(The invention discloses a process method for modifying waste incineration fly ash into a composite cementing material, which comprises the following steps: (1) analyzing related components of the waste incineration fly ash according to batches, and then directly and uniformly mixing the waste incineration fly ash with solid modifiers with different specifications at normal temperature and normal pressure; (2) and (2) adding liquid modifiers with different specifications into the mixture obtained in the step (1) in a mixer at normal temperature and normal pressure, and fully stirring to obtain the composite cementing material. Has the advantages that: the method utilizes two modifiers, namely liquid and solid, to respectively carry out normal-temperature and normal-pressure mixing and stirring treatment on the waste incineration fly ash, and simultaneously plays roles in eliminating dioxin, stabilizing and curing leaching hazards of heavy metals and modifying chloride ions, thereby playing roles in reducing corrosion and increasing viscosity, being capable of forming a composite cementing material with the characteristics of resin, cement, gypsum and magnesite products, being convenient to use, having simple integral process and being convenient to widely popularize.)

一种将垃圾焚烧飞灰改性成复合胶凝材料的工艺方法

技术领域

本发明涉及危险废物建材资源化利用技术领域，尤其是涉及一种将垃圾焚烧飞灰改性成复合胶凝材料的工艺方法。

背景技术

生活垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧发电厂烟气净化系统收集而得的残余物，特征污染物包含重金属和二噁英，另外其氯离子含量较高，更加助长了危害物的危害程度和处置难度，《国家危险废弃物名录》已经明确规定生活垃圾焚烧飞灰为危险废弃物。

目前，垃圾焚烧飞灰处置主要有以下方法：

(1)、螯合填埋，通过化学反应使其有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移率和低毒性的物质后，定向进入生活垃圾填埋场填埋处理，但对于二噁英作用很低，产生的固化体只能放置在中性或弱碱性的环境中，否则重金属将会重新溶出污染环境；

(2)、水泥窑协同处置，用作水泥添加剂，但由于氯离子对炉窑设备及其它设施的腐蚀，必须首先要用数倍的水进行清洗，而清洗水一方面与胶黏的飞灰分离困难，另一方面含盐的废水处理套用要经过蒸发和结晶，工艺相对较繁琐；

(3)、垃圾焚烧飞灰制砖/瓦，通过固化、粉碎后再混合砂浆进行固化制砖或经过水泥螯合后与其它物质进行制砖，但其工艺需要进行二次养护、破碎或高温烧制的过程，工艺复杂。

上述方法在实际运用时具有工艺繁琐、工序复杂，工艺条件苛刻、飞灰毒性解除不彻底、消化飞灰量不大等诸多缺点，因此需要一种工艺简单且能够资源化利用飞灰的工艺方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种将垃圾焚烧飞灰改性成复合胶凝材料的工艺方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种将垃圾焚烧飞灰改性成复合胶凝材料的工艺方法，包括以下步骤：

(1)、按批次分析垃圾焚烧飞灰的相关成分，然后在常温、常压下将垃圾焚烧飞灰直接与不同规格的固体改性剂进行混合均匀；

(2)、将步骤(1)得到的混合料，在常温、常压下在混合机中加入不同规格的液体改性剂，并充分搅匀即得到复合胶凝材料；

(3)、由步骤(2)胶凝材料可以直接代替水泥、粘土、石膏、菱镁制品等，生产包括轻质隔墙板、免烧实心砖、空心砌块、隔音板、隔热板、防火板、装饰板、波瓦板、包装材料、花园景观制品等多种产品。

进一步的，所述步骤(1)中，所述固体改性剂主要由氧化钙、硫酸镁、氯化镁、有机硅、减水剂、氧化硼、苦土粉等复配而成。

进一步的，所述固体改性剂的成分配比为：0-30％的氧化钙、10-60％的硫酸镁、0-30％的氯化镁、1-3％的减水剂、0.5-10％的氧化硼、1-3％的有机硅添加剂、0-10％的苦土粉。

进一步的，所述固体改性剂中的氧化钙、硫酸镁、氯化镁、有机硅亦可由符合品质要求的电石渣、副产硫酸，副产盐酸、有机硅副产物、市政污泥、污染油泥、建筑垃圾、尾矿等制得。

进一步的，所述步骤(2)中，所述液体改性剂主要由含有聚乙烯醇和磷酸三钠及羟基化合物的混合液构成。

进一步的，所述步骤(2)中，所述液体改性剂的成分还包括苯酚和尿酸。

进一步的，所述液体改性剂的成分配比为：1-5％的聚乙烯醇，2-8％的磷酸三钠、0.1-3％的苯酚、0.1-3％的尿素、0.1-3％的羟基化合物。

有益效果：该方法利用液体和固体两种改性剂分别对垃圾焚烧飞灰进行常温、常压混合搅拌处理，同时起到消除二噁英、稳定固化重金属浸出危害、对氯离子进行改性，从而起到降低腐蚀及增黏的效果，能够形成兼有树脂、水泥、石膏、菱镁制品特性的复合胶凝材料，方便使用，且整体工艺简单，便于广泛推广。

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，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的工艺流程示意图；

图2是本发明的二噁英的消除机理原理图；

图3是本发明的飞灰和水泥的化学成分表；

图4是本发明的空心轻质隔墙板的放射性和燃烧性指标检测表；

图5是本发明的空心轻质隔墙板的毒性检测表；

图6是本发明的空心砖或免烧砖的国家质量标准检测表；

图7是本发明的空心砖或免烧砖的放射性和燃烧性指标以及毒性检测表。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种将垃圾焚烧飞灰改性成复合胶凝材料的工艺方法，包括以下步骤：

(1)、按批次分析垃圾焚烧飞灰的相关成分，然后在常温、常压下将垃圾焚烧飞灰直接与不同规格的固体改性剂进行混合均匀；

(2)、将步骤(1)得到的混合料，在常温、常压下在混合机中加入不同规格的液体改性剂，并充分搅匀即得到复合胶凝材料；

(3)、由步骤(2)胶凝材料可以直接代替水泥、粘土、石膏、菱镁制品等，生产包括轻质隔墙板、免烧实心砖、空心砌块、隔音板、隔热板、防火板、装饰板、波瓦板、包装材料、花园景观制品等多种产品。

本实施例中，所述步骤(1)中，所述固体改性剂主要由氧化钙、硫酸镁、氯化镁、有机硅、减水剂、氧化硼、苦土粉等复配而成，其作用是对飞灰进行改性，和液体改性剂一起使得最终改性后的物料兼有树脂、水泥、石膏、菱镁制品的特性，从而成为一种胶黏材料而得到资源化利用。

本实施例中，所述固体改性剂的成分配比为：0-30％的氧化钙、10-60％的硫酸镁、0-30％的氯化镁、1-3％的减水剂、0.5-10％的氧化硼、1-3％的有机硅添加剂、0-10％的苦土粉。

本实施例中，所述固体改性剂中的氧化钙、硫酸镁、氯化镁、有机硅亦可由符合品质要求的电石渣、副产硫酸，副产盐酸、有机硅副产物、市政污泥、污染油泥、建筑垃圾、尾矿等制得，可在替代正品原料的过程中得以利用，进一步扩大了废弃物的资源化利用范围，为废弃物的无害化和资源化利用提供技术支持。

本实施例中，所述步骤(2)中，所述液体改性剂主要由含有聚乙烯醇和磷酸三钠及羟基化合物的混合液构成，其作用是消除二噁英和稳定重金属。

本实施例中，所述步骤(2)中，所述液体改性剂的成分还包括苯酚和尿酸。

本实施例中，所述液体改性剂的成分配比为：1-5％的聚乙烯醇，2-8％的磷酸三钠、0.1-3％的苯酚、0.1-3％的尿素、0.1-3％的羟基化合物。

二噁英的消除：本法利用NaPEG试剂对二噁英进行消除，常温常压下短时间内可消除99％以上。

由1-5％的聚乙烯醇，2-8％的磷酸三钠、0.1-3％的苯酚、0.1-3％的尿素、0.1-3％的羟基化合物等复配构成，该液体改性剂不但具有迅速消除二噁英和重金属稳定固化的作用，同时改性生成物可以作为树脂增强建材产品的韧性，充当了第四种胶黏剂的作用。

重金属的稳定：分解出的磷酸盐可以与重金属形成溶解度极小的重金属盐，如：磷酸铅、磷酸铜、磷酸锌、磷酸铬，等等，一方面大大降低了水浸出量，另一方面形成的磷酸盐会在聚乙烯醇和羟基以及菱镁制品、石膏制品及水泥制品的晶格中形成架桥作用而更加牢固而难以浸出。

氯离子的稳定：通过引入镁离子将氯离子得以稳定并加以利用。最终在产品中以下面结构存在：5Mg(OH)₂·MgCl₂·5H₂O，3Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O。

常温固化改性剂机理：飞灰的两大危害源二噁英和重金属可以通过以上方案转化成为柔韧剂和固化剂在建材中得到合理利用。

通过氧化钙和硫酸镁的配合作用对氯离子进行改性，将Ca/Cl两种成分一举改造成兼有水泥、石膏、以菱镁制品三种特性的胶黏剂，即形成：

5CaO+5MgSO₄+15H₂O＝5CsSO₄·(H₂0)₂+5Mg(OH)₂

3CaO+3MgSO₄+9H₂O＝3CsSO₄·(H₂0)₂+3Mg(OH)₂

CaCl₂+MgSO₄+7H₂O＝CsSO₄·2H₂0+MgCl₂·(H₂O)₅

从而将飞灰中两种重要的成分有效的得到了利用。另外该过程还具有将重金属拉入晶格而解除浸出毒性的作用。原理如下结构：

5Mg(OH)₂·MbCl₂·5H₂O，3Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O

通过添加氧化钙、硫酸镁、氯化镁、有机硅、减水剂、氧化硼、苦土粉等助剂最终形成具有树脂、水泥、石膏、菱镁制品特性的复合胶凝材料。

引入有机硅改善产品憎水性，在提高产品耐水性能的同时进一步降低重金属浸出毒性。

不同的建材产品成型及养护方法不同，应根据不同的产品特点进行调整，此处不做强行规定，按相应产品标准进行实施即可。

本工艺方法的最终物料固化后的硬度超过石膏低于水泥，密度低于水泥高于石膏，密度与强度均小于菱镁制品。据此特性本材料可在可在包括轻质隔墙板、免烧实心砖、空心砌块、隔音板、隔热板、防火板、装饰板、波瓦板、包装材料、花园景观制品等多种产品上替代水泥、粘土、石膏、菱镁制品等材料使用。

实施例一：用垃圾焚烧飞灰制取空心轻质隔墙板

用石灰5％、硫酸镁35％、有机硅2％、减水剂1.5％、氧化硼1.5％等配置固体胶黏剂。

将800公斤固体胶黏剂与1000公斤垃圾焚烧飞灰充分混合后，用配置好的含有3％的聚乙烯醇、8％的磷酸三钠、0.5％的苯酚、0.5％尿素、0.5％羟基化合物的液体胶黏剂1000公斤搅拌均匀即可得到约2800公斤复合高强胶凝建材混合料。

将复合高强胶凝建材混合料在振动下与摸具中成型并脱膜即得到8块3000×600×90和4块3000×600×120空心轻质隔墙板；将空心轻质隔墙板在25-35度的透光、透气，湿度大于50％的保温棚中养护28天。

待空心轻质隔墙板养护完后，按执行标准GB/T 23451-2009(建筑用轻质隔墙条板)分别进行检测，并加入了放射性和燃烧性指标，检测结果见附图4。

由于本品是垃圾焚烧飞灰加工的，考虑其原料特殊性，我们又增加了二噁英毒性检测和重金属侵出毒性的检测，检测结果见附图5。

依据多项检测结果证明产品已经消除毒性，并且各项物理指标已经达到和超过了相应的国标指标，具备向市场流通的质量要求。

实施例二：用垃圾焚烧飞灰制取空心砖、免烧砖

用石灰15％、硫酸镁60％、氯化镁20％、有机硅2％、减水剂1.5％、氧化硼1.5％等配置固体胶黏剂。

将200公斤垃圾焚烧飞灰与160公斤固体胶黏剂混合均匀后，加入配置好的含有3％的聚乙烯醇、8％的磷酸三钠、0.5％的苯酚、0.5％尿素、0.5％羟基化合物的液体胶黏剂200公斤搅拌均匀，得到560公斤复合高强胶凝建材混合料。

将复合高强胶凝建材混合料用制砖机在摸具下压制即可得到空心砖或免烧砖。

将空心砖或免烧砖在25-35度的透光、透气，湿度大于50％的保温棚中养护28天。

待空心砖或免烧砖养护完后，按免烧砖国家质量标准检测，检测结果见附图6。

由于本品是垃圾焚烧飞灰加工的，考虑其原料特殊性，我们又增加了放射性检测、燃烧检测、二噁英毒性检测和重金属侵出毒性的检测，检测结果见附图7。

依据多项检测结果证明产品已经消除毒性，并且各项物理指标已经达到和超过了相应的国标指标，具备向市场流通的质量要求。

以上实例是为阐述垃圾焚烧飞灰可以进行无害化和资源化的运用而专门进行的。按原料特性该材料还可在多种场合得到运用，凡依据本专利原理进行的垃圾焚烧飞灰改性后的复合胶凝材料在其它场合的运用均属本专利保护范畴。