一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其用经酸洗预处理过的垃圾焚烧有毒飞灰和水泥配制成C80PHC混凝土后，利用C80PHC生产工艺线中的高温、高压、高湿环境进行石材化固结工艺。通过上述方法，本发明利用高温、高压、高湿环境使原水泥固化工艺中用于固化毒物的C-S-H凝胶转变为石材化的托贝莫来石，并将毒物固结在托贝莫来石晶格中，这不仅能基本杜绝毒物浸出，实现无害化处理，还能获得使用性能基本完好的C80PHC混凝土，保证其资源性利用的可行性。另外企业使用时也无需额外占用土地，增加设备和材料成本。因此与现有相关技术相比，本发明可在低成本条件下达到熔融\玻璃化的工艺水平，从而实现经济和环境两大效益的最大化。
【专利说明】一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于固体废弃物处理【技术领域】，涉及一种将具有潜在活性的危险固体废弃 物的固化稳定和无害化处理的方法，尤其涉及一种利用石材化固结工艺无害化处理有毒飞 灰的方法。
【背景技术】
[0002] 有毒飞灰（垃圾焚烧有毒飞灰）是垃圾焚烧电厂在焚烧过程中经烟气净化系统收 集而得的残余物，含有一些重金属等污染成分，容易造成了严重的大气和水资源污染。因此 垃圾焚烧有毒飞灰作为危险废物，其综合利用必须从资源利用和环境影响两方面考虑，既 要有资源化利用的可行性，又要在经济成本与环境保护中找到最佳平衡点。目前国际上垃 圾焚烧有毒飞灰的处理方法主要有：水泥固化、高温熔融固化、化学药剂固化等，飞灰经固 化后可进入填埋场填埋或进行资源化利用。其中能够大规模处理垃圾焚烧有毒飞灰的是水 泥固化和熔融/玻璃化，这也是今后垃圾焚烧有毒飞灰综合利用的发展方向。
[0003] 水泥是最常用的危险废物固化剂，水泥固化是传统的处理垃圾焚烧有毒飞灰方 法，成本低，操作简单。水泥固化是将垃圾焚烧有毒飞灰按一定比例混合掺入水泥基质中， 加入适量的水，在一定条件下，经过一系列的物理、化学作用，最终使粒状的物料变成粘合 的混凝土块，从而使垃圾焚烧有毒飞灰固化稳定。水泥固化的机理：在水泥的水化过程中， 金属可以通过吸附、化学吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式与水泥发生反应，最终以氢 氧化物或络合物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸盐胶体C-S-H表面上，同时水泥的 加入也为重金属提供了碱性环境，抑制了重金属的析出。
[0004] 虽然熔融/玻璃化也是处理垃圾焚烧有毒飞灰的一种常见的方法，且该技术对 残渣的减容率高，二恶英在高温下被销毁，玻璃的溶解度及其所含有害成分的浸出率非常 低，固化效果好；但是玻璃化技术存在能耗大、处理成本高的缺点，耗电量可高达600? 1250kW*h/t，且熔融过程中产生了含大量重金属及酸性气体的烟尘，增加了系统处理费用， 使处理费用高达166?500美元/t，只有经济发达、垃圾焚烧技术非常成熟的国家，如日本、 瑞典、法国和德国等才能规模化应用。因此现在国内各地主要采用的是"水泥棺材"填埋法 处理飞灰，即在土中先浇一个混凝土容器，再将垃圾焚烧有毒飞灰填入其中，覆盖、填土。这 种处理方法不仅占地量大，而且存在巨大的环境隐患，因为混凝土施工不当、振动、地质灾 害、混凝土腐蚀等多种因素均可造成"水泥棺材"开裂、渗漏，污染土壤及水体。另外水泥固 化方法在一定的飞灰掺和比例下是可行的，能够具备一定的混凝土工作性能，但是由于有 毒飞灰的副作用，影响水泥的正常水化过程，因而使飞灰的掺和量受到限制；而且常规商品 混凝土中C-S-H凝胶的固化作用虽然能降低金属渗滤能力，但降低能力受到限制，仍然有 毒物渗出。因此从国内资源、能源利用和城市的可持续发展出发，有毒飞灰的水泥固化技术 需要深入的研宄和有针对性的改进。
【发明内容】
[0005] 为解决已有技术上所存在的上述问题，本发明的目的是提供一种用石材化固结工 艺无害化处理有毒飞灰的方法，处理产物耐久性与石材相当，基本杜绝毒性的浸出；同时还 无需额外占用面积，也不增加使用企业的材料成本，为政府节省了大部分处理有毒飞灰的 费用。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种用石材化固结工艺无害化处理有 毒飞灰的方法是：将预处理的垃圾焚烧有毒飞灰和水泥，配制成C80PHC混凝土后，利用 C80PHC生产工艺线中的高温、高压、高湿环境进行石材化固结工艺处理垃圾焚烧有毒飞灰。
[0007] 所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特征在于：具体步 骤为：
[0008] (1)垃圾焚烧有毒飞灰预处理：用磷酸对垃圾焚烧有毒飞灰进行酸洗预处理，酸 洗预处理的步骤为将垃圾焚烧有毒飞灰用磷酸先陈化后浸泡；
[0009] (2)配制C80PHC混凝土 ：用步骤（1)中所得的飞灰与水泥复掺，按配方量称取混 凝土各组分，并按照普通混凝土搅拌成型的方式制备C80PHC混凝土；
[0010] ⑶石材化固结：利用C80PHC生产工艺线中的高温、高压、高湿环境将步骤⑵中 所得的C80PHC混凝土进行养护，使混凝土内部水化产物C-S-H凝胶转化成石材化的托贝莫 来石，利用其晶格固结飞灰中有毒物质。
[0011] 所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特殊之处在于：所 述步骤（1)中酸洗预处理过程中的陈化步骤为在垃圾焚烧有毒灰飞中分别加入磷酸和水 后，密封陈化48h。
[0012] 所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特殊之处在于：所 述步骤（1)中陈化步骤中所用的垃圾焚烧有毒飞灰、磷酸、水的质量份比为1:0. 005:0. 4。
[0013] 所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特殊之处在于：所 述步骤（1)中酸洗预处理过程中的浸泡步骤为在经陈化处理后的垃圾焚烧有毒灰飞中分 别加入磷酸和水后，密封浸泡48h。
[0014] 所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特殊之处在 于：所述步骤（1)中的浸泡步骤中所用的垃圾焚烧有毒飞灰、磷酸、水的质量份比为 1:0.00375:0. 3〇
[0015] 所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特殊之处在于：所 述步骤（2)中混凝土各组分分别为胶凝材料、水、细骨料、粗骨料、减水剂；其中所述胶凝材 料的组分包括水泥、磨细砂以及步骤（1)中所得的垃圾焚烧有毒飞灰。
[0016] 所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特殊之处在于：所 述步骤（2)中混凝土各组分的质量份比为：
[0017]
【权利要求】
1. 一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特征在于：将经酸洗处理后 的垃圾焚烧有毒飞灰和水泥配制成C80PHC混凝土，并利用C80PHC生产工艺线中的高温、高 压、高湿环境使水泥水化产物C-S-H凝胶转化为石材化的托贝莫来石，实现垃圾焚烧有毒 飞灰的石材化固结工艺无害化处理。
2. 根据权利要求1所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特征 在于：具体步骤为： (1) 垃圾焚烧有毒飞灰预处理：用磷酸对垃圾焚烧有毒飞灰进行酸洗预处理，酸洗预 处理的步骤为用磷酸将有毒飞灰先陈化后浸泡； (2) 配制C80PHC混凝土 ：用步骤（1)中所得的飞灰与水泥复掺，按配方量称取混凝土 各组分，并按照普通混凝土搅拌成型的方式制备C80PHC混凝土； (3) 石材化固结工艺：利用C80PHC生产工艺线中的高温、高压、高湿环境将步骤（2)中 所得的C80PHC混凝土进行养护，使混凝土内部水化产物C-S-H凝胶转化成石材化的托贝莫 来石，利用其晶格固结飞灰中有毒物质。
3. 根据权利要求2所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特征 在于：所述步骤（1)中酸洗预处理过程中的陈化步骤为在垃圾焚烧有毒灰飞中分别加入磷 酸和水后，密封陈化48h。
4. 根据权利要求3所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其 特征在于：所述步骤（1)中陈化步骤中所用的垃圾焚烧有毒飞灰、磷酸、水的质量份比为 1:0. 005:0. 4〇
5. 根据权利要求2所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特征 在于：所述步骤（1)中酸洗预处理过程中的浸泡步骤为在经陈化后的垃圾焚烧有毒灰飞中 分别加入磷酸和水后，密封浸泡48h。
6. 根据权利要求5所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特 征在于：所述步骤（1)中的浸泡步骤中所用的垃圾焚烧有毒飞灰、磷酸、水的质量份比为 1:0.00375:0. 3〇
7. 根据权利要求2所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特征 在于：所述步骤（2)中混凝土各组分分别为胶凝材料、水、细骨料、粗骨料、减水剂；其中所 述胶凝材料的组分包括水泥、磨细砂以及步骤（1)中所得的垃圾焚烧有毒飞灰。
8. 根据权利要求2所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特征 在于：所述步骤（2)中混凝土各组分的质量份比为： 胶凝材料 1，水 0.30,细骨料1.58， 粗骨料 2.92,减水剂 0.023。
9. 根据权利要求2所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特征 在于：所述步骤（2)中混凝土中胶凝材料的各组分的质量份比为： 水泥1，磨细砂0.468,垃圾焚烧有毒飞灰0.123。
10. 根据权利要求2所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特 征在于：所述步骤（2)中的混凝土材料组分中，细骨料为天然硬质中砂；粗骨料为粒径5? 25_的碎石；减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物类高效减水剂。
11. 根据权利要求2所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特 征在于：所述步骤（2)中的胶凝材料组分中，水泥为42. 5级硅酸盐水泥；磨细砂比表面积 为 400 ?420m2/kg。
12.根据权利要求2所述的一种用石材化固结工艺无害化处理有毒飞灰的方法，其特 征在于：所述步骤（3)中C80PHC生产工艺线中的高温、高压、高湿养护方式为首先在85°C 常压蒸汽环境下养护8h，然后在180°C?210°C、10Atm高压蒸汽环境下养护llh。
【文档编号】C04B28/00GK104478323SQ201410697182
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】姜正平, 宋旭艳, 韩静云, 周展钊, 何耀晖, 明维 申请人:苏州科技学院, 广东宏基管桩有限公司