一種城市垃圾焚燒爐飛灰穩(wěn)定及資源化利用的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于固體廢棄物處理與資源化利用技術領域，特別是涉及到城市固體垃圾焚燒爐飛灰穩(wěn)定化處理及資源化利用的方法。
【背景技術】
[0002]隨著國內城市固體垃圾焚燒發(fā)電技術的廣泛推廣，焚燒爐產生的飛灰量日益增力口。而這種飛灰不僅富集大量的汞、鎘、鉛等有毒重金屬，而且也富集了大量的二噁英類物質，從而被國家標準(GB 18485-2001)明文規(guī)定為危險廢棄物，在最終處置前必須進行穩(wěn)定化處理。
[0003]國內針對飛灰的穩(wěn)定化處理研究已經是環(huán)保領域研究的熱點，在飛灰的穩(wěn)定化處理上，主要采用的方法有:熔融固化、水泥固化、化學穩(wěn)定以及酸和其他溶劑對重金屬的有效提取。水泥固化是國內普遍采用的方法，但是用該法固化后的飛灰的質量和體積都明顯增加，從而加重了垃圾填埋場的負擔。熔爐固化是在1200°C以上將飛灰等廢渣熔融，經冷卻后淬火得到性質與原來迥異的玻璃態(tài)物質?；以廴诳梢詼p少容積，減少所占填埋場地；二惡英被分解破壞；重金屬物質揮發(fā)或者熔于玻璃體中，再熔出的可能性大大減小。但是該法投資大、能耗高、熔融設施操作和運行管理較復雜。酸和其他溶劑對重金屬的有效提取適用于重金屬濃度比較大的場合，而飛灰中重金屬的含量約為2%。由于重金屬是垃圾焚燒爐飛灰中的主要危害物，各種針對飛灰中重金屬進行的化學藥劑穩(wěn)定化技術日益受到重視。尤其是化學藥劑穩(wěn)定化與其它穩(wěn)定化方法相比具有工藝簡單、能耗低、增容比小、費用適中甚至低廉等優(yōu)點，在國內外都被認為是飛灰穩(wěn)定化的一個發(fā)展方向。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問題是針對上述現(xiàn)有存在不足而提出一種化學穩(wěn)定化且資源化利用城市固體垃圾焚燒爐飛灰的方法。其特征在于:飛灰經過水化、碳酸化以及硫化的共同作用穩(wěn)定其中的重金屬元素后，替代混凝土或砂漿中一定比例(質量比為5%?30% )的砂子做成混凝土或砌筑砂衆(zhòng)。
[0005]用于穩(wěn)定飛灰的化學試劑與飛灰的質量配比如下:
碳酸氫銨:飛灰=0.01?0.2
硫化銨:飛灰=0.005?0.02 其具體步驟如下:
I)水化:鐵、鎳、錳和鉻的氫氧化物均為不溶于水的難溶化合物。因而，飛灰首先加水懸浮水化，將飛灰中鐵、鎳、錳、鉻等重金屬氧化物轉變?yōu)椴蝗苡谒臍溲趸铮源藴p少后續(xù)化合物的消耗。
[0006]2)碳酸化:向水化后的飛灰中添加碳酸氫銨進行碳酸化，飛灰中游離的鉛、鎘、鋅、鋇、銀和錳等重金屬元素轉變?yōu)椴蝗苡谒奶妓峄衔?，銨離子在飛灰水化產物的施堿條件下便轉變?yōu)闅鈶B(tài)氨而揮發(fā)，完全沒有殘留物質存在。
[0007]3)硫化:重金屬在自然界中大多以硫化物的形式存在，如硫鋪礦、閃鋒礦、方鉛礦等，性質非常穩(wěn)定，靠自然的地球化學過程，很難離解，要提煉或釋放其中的金屬必須靠電解等人為冶煉手段。因此，利用硫化銨處理飛灰中的重金屬使其成為金屬硫化物對環(huán)境產生的影響是極其微弱的。飛灰中的重金屬元素與硫化銨反應后全部轉化為不溶于水的硫化物而得到穩(wěn)定。本發(fā)明中選擇最后添加硫化銨的目的在于避免硫化銨中負二價的硫離子與飛灰中的非重金屬類物質反應增加硫化銨的用量。
[0008]4)經過穩(wěn)定化的飛灰替代混凝土或砂漿中一定比例的砂子制成混凝土或砌筑砂漿。
[0009]經過上述“水化-碳酸氫銨碳酸化-硫化銨硫化”穩(wěn)定化及水泥固定化處理，城市固體垃圾焚燒爐飛灰中的重金屬及有害離子通過物理固封、替代或吸附等形式固化進水泥水化產物結構中，使飛灰中的重金屬變得更加穩(wěn)定，達到可安全利用的程度而實現(xiàn)廢物資源化。
[0010]由于飛灰自身具有的火山灰特性，本發(fā)明將城市固體垃圾焚燒爐飛灰作為建筑混合材料制成混凝土或砌筑砂漿，不僅可以增強混凝土或砂漿的物理強度，而且其各項浸出毒性指標檢測均符合國家標準。從而徹底地解決了垃圾焚燒爐飛灰的處理難題，做到變廢為寶，是對城市固體垃圾焚燒爐飛灰處理利用的突破。
[0011]【具體實施方式】:
應用實例一:
1、將收集的垃圾焚燒爐飛灰按儲存水泥的方式保存(防吸潮板結)；
2、取1.2kg的飛灰替代混凝土中相應質量的砂子，并將飛灰置于混凝土攪拌機中，添加6.6kg的水,攪拌1min ；
3、添加0.012kg的碳酸氣銨,攪拌2分鐘后,添加0.024kg濃度為百分之二十五的硫化銨溶液，再攪拌5min ；
4、根據C20混凝土質量配比，向上述溶液添加10.0kg水泥(P.032.5) ,40.8kg石子、23.8kg砂子攪拌混合均勻。
[0012]5、制成150mmX 150mmX 150mm的試塊,一晝夜后脫模并用尺量取試塊的實際尺寸(精確至0.1mm)；
6、在潮濕的環(huán)境下養(yǎng)護28天后，再量取試塊的實際尺寸，并按下式計算試塊的收縮率。
[0013](試塊24小時的尺寸-試塊28天的尺寸)/試塊24小時尺寸X100%
結果表明飛灰替代混凝土中質量比為5%的砂子做成的混凝土試塊在脫模后24小時和經過28天養(yǎng)護后，其試塊尺寸非常穩(wěn)定無收縮現(xiàn)象。
[0014]通過對其力學性能的測試發(fā)現(xiàn)，添加的飛灰不僅對混凝土的抗壓強度沒有影響，而且還能增加混凝土的抗壓強度。
[0015]將含有飛灰的混凝土試塊破碎成粒徑小于5_的碎渣，進行危險廢物浸出毒性鑒別后發(fā)現(xiàn)其重金屬含量也遠遠低于《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-1996)限定值。
[0016]應用實例二:
1、將收集的垃圾焚燒爐飛灰按儲存水泥的方式保存(防吸潮板結)； 2、取19.5kg的飛灰置于混凝土攪拌機中，添加56.0kg的水,攪拌1min ；
3、添加1.95kg的碳酸氣銨,攪拌2min后,添加0.78kg濃度為百分之二十五的硫化銨溶液，再攪拌5min ；
4、按照C30混凝土質量配比添加100.0kg水泥(P.C32.5) ,305.0kg石子、163.0kg砂子攪拌混合均勻。
[0017]5、制成150mmX 150mmX 150mm的試塊,一晝夜后脫模并用尺量取試塊的實際尺寸(精確至0.1mm)；
6、在潮濕的環(huán)境下養(yǎng)護28天后，再量取試塊的實際尺寸，并計算試塊的收縮率。
[0018]結果表明飛灰替代混凝土中質量比為10%的砂子做成的混凝土試塊在脫模后24小時和經過28天養(yǎng)護后，其試塊尺寸非常穩(wěn)定，無收縮現(xiàn)象。
[0019]通過對其力學性能的測試發(fā)現(xiàn)，添加的飛灰不僅對混凝土的抗壓強度沒有影響，而且還能增加混凝土的抗壓強度。
[0020]將含有飛灰的混凝土試塊破碎成粒徑小于5_的碎渣，進行危險廢物浸出毒性鑒別后發(fā)現(xiàn)其重金屬含量也遠遠低于《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-1996)限定值。
[0021]應用實例三:
1、將收集的垃圾焚燒爐飛灰按儲存水泥的方式保存(防吸潮板結)；
2、取3.05kg的飛灰置于混凝土攪拌機中，添加4.5kg的水,攪拌1min ；
3、添加0.61kg的碳酸氣銨,攪拌2min后,添加0.244kg濃度為百分之二十五的硫化銨溶液，再攪拌5min ；
4、按照C50混凝土質量配比添加1kg水泥(P.042.5R) >26.1kg石子、9.15kg砂子攪拌混合均勻。
[0022]5、制成150mmX 150mmX 150mm的試塊，一晝夜后脫模并用尺量取試塊的實際尺寸(精確至0.1mm)；
6、在潮濕的環(huán)境下養(yǎng)護28天后，再量取試塊的實際尺寸，并計算試塊的收縮率。
[0023]結果表明飛灰替代混凝土中質量比為25%的砂子做成的混凝土試塊在脫模后24小時和經過28天養(yǎng)護后，其試塊尺寸非常穩(wěn)定無收縮現(xiàn)象。
[0024]通過對其力學性能的測試發(fā)現(xiàn)，添加的飛灰不僅對混凝土的抗壓強度沒有影響，而且還能增加混凝土的抗壓強度。
[0025]將含有飛灰的混凝土試塊破碎成粒徑小于5_的碎渣，進行危險廢物浸出毒性鑒別后發(fā)現(xiàn)其重金屬含量也遠遠低于《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-1996)限定值。
[0026]應用實例四
1、將收集的垃圾焚燒爐飛灰按儲存水泥的方式保存(防吸潮板結)；
2、取2.85kg的飛灰替代砂漿中相應質量的砂子，并將飛灰置于砂漿攪拌機中，添加10.0kg 的水，攪拌 1min ；
3、添加0.0285kg的碳酸氣銨,攪拌2分鐘后,添加0.056kg濃度為百分之二十五的硫化銨溶液，再攪拌5min ；
4、根據砂漿等級M5的質量配比，向上述溶液添加10.0kg水泥(P.032.5)與54.15kg河砂攪拌混合均勻。
[0027]5、制成70.5mmX70.5mmX70.5mm的試塊，一晝夜后脫模并用尺量取試塊的實際尺寸(精確至0.1mm)；
6、在潮濕的環(huán)境下養(yǎng)護28天后，再量取試塊的實際尺寸，并計算試塊的收縮率。
[0028]結果表明飛灰替代砂漿中質量比為5%的砂子做成的砂漿試塊在脫模后24小時和經過28天養(yǎng)護后，其試塊尺寸非常穩(wěn)定，無收縮現(xiàn)象。
[0029]通過對其力學性能的測試發(fā)現(xiàn)，添加的飛灰不僅對砂漿的抗壓強度沒有影響，而且還能增加砂漿的抗壓強度。
[0030]將含有飛灰的砂漿試塊破碎成粒徑小于5mm的碎渣，進行危險廢物浸出毒性鑒別后發(fā)現(xiàn)其重金屬含量也遠遠低于《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-1996)限定值。
【主權項】
1.一種城市垃圾焚燒爐飛灰穩(wěn)定及資源化利用的方法，其特征在于:飛灰經過水化、碳酸化以及硫化的共同作用穩(wěn)定其中的重金屬元素后，替代混凝土或砂漿中質量比為5 %?25 %的砂子制成混凝土砌塊或砌筑砂漿。2.根據權利要求1所述的城市垃圾焚燒爐飛灰穩(wěn)定及資源化利用的方法，其特征在于垃圾焚燒爐飛灰穩(wěn)定及資源化利用的步驟為:飛灰首先加水懸浮水化，將飛灰中鐵、鎳、錳、鉻等重金屬氧化物轉變?yōu)椴蝗苡谒臍溲趸?；然后向水化后的飛灰中添加碳酸氫銨進行碳酸化；接著向飛灰中投加硫化銨穩(wěn)定飛灰中的重金屬元素，最后用穩(wěn)定化后的飛灰替代混凝土或砂漿中質量比為5%?25%的砂子制作混凝土砌塊或砌筑砂漿。
【專利摘要】一種城市垃圾焚燒爐飛灰穩(wěn)定及資源化利用的方法。其特征在于：飛灰經過水化、碳酸化以及硫化的共同作用穩(wěn)定其中的重金屬元素后，替代混凝土或砂漿中質量比為5％～25％的砂子制成混凝土砌塊或砌筑砂漿。
【IPC分類】C04B18/08
【公開號】CN105084792
【申請?zhí)枴緾N201410200081
【發(fā)明人】閔建華
【申請人】閔建華
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月13日