一种利用水洗垃圾焚烧飞灰制备胶凝材料的方法和应用

1.本发明涉及建筑材料领域，特别是胶凝材料。


背景技术：

2.焚烧法能有效实现生活垃圾的减量化和资源化，降低垃圾对环境的危害，是目前国内外垃圾处理方法中最有前景的方法之一。生活垃圾焚烧飞灰中由于含有多种重金属，由于其中部分重金属的浸出浓度超出国家固体废物浸出毒性的鉴别标准，因此被认为是危险固体废弃物。
3.随着生活水平的提高和社会经济的发展，城市生活垃圾的组成和性能会更加复杂。因此，城市生活垃圾焚烧产生的飞灰如果不采取合理有效的无害化处置，将会对环境和人类活动产生严重的影响，特别是飞灰中重金属将会对环境带来严重危害。因此实现垃圾焚烧飞灰的减量化、无害化和资源化处理具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种利用水洗垃圾焚烧飞灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.(1)对洗垃圾焚烧飞灰进行水洗处理，去除氯离子；
6.(2)将步骤(1)处理后的混合物脱水并烘干；
7.(3)将经过步骤(2)处理的混合物破碎；
8.(4)用步骤(3)的水洗飞灰作为制备胶凝材料的原料使用。
9.值得说明的是，这种材料掺杂了部分垃圾焚烧飞灰，拥有良好的性能，可以用作混凝土的胶凝材料，是水泥的良好替代品，并且可以固化飞灰中的重金属，降低飞灰对社会的危害，同时实现飞灰的资源化利用。
10.进一步，所述步骤(1)中，水洗垃圾焚烧飞灰化学组成主要包括：
[0011][0012][0013]
进一步，所述步骤(1)中，水洗垃圾焚烧飞灰中的含氯离子的物质的重量份数低于1～2份。
[0014]
进一步，所述步骤(1)中，所述的水洗垃圾焚烧飞灰的化学组成是指将各种成分经过换算后，以氧化物形式计量的含量。
[0015]
进一步，所述步骤(1)中，水洗处理是在水洗装置中进行，水洗工艺条件为固液比1:5～10，水洗时间为5～20min，振荡速率为80～140r/min。
[0016]
进一步，步骤(3)中，破碎后的产物小于100目。
[0017]
进一步，步骤(4)中，是将步骤(3)的水洗飞灰与水泥混合，获得胶凝材料。
[0018]
进一步，所述水泥为p
·
o42.5普通硅酸盐水泥。
[0019]
进一步，水洗飞灰与水泥的配比为：
[0020]
水洗垃圾焚烧飞灰5～15份
[0021]
p
·
o42.5普通硅酸盐水泥85～95份。。
[0022]
本发明要求保护通过上述方法获得的胶凝材料。
[0023]
进一步，将所述胶凝材料与砂和/或水混合，制备建筑用材料。
[0024]
本发明所述的胶凝材料在使用时，通常按照水胶比0.3～0.5:1与水混合，利用该水胶比也可以制备混凝土。
[0025]
本发明还进一步提出一种利用水洗垃圾焚烧飞灰建筑用砂浆，包括水洗垃圾焚烧飞灰胶凝材料和砂子，所述砂子的质量为胶凝材料质量的2～4倍。(砂子的粒径可以为0.1～2.0mm)。
[0026]
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0027]
(1)采用水洗工艺对垃圾焚烧飞灰进行脱氯，飞灰中大量的氯离子限制了飞灰作为辅助凝胶材料从而实现资源化利用的发展，而水洗预处理可以很大程度上将飞灰中可溶性氯化物(nacl、kcl、cacloh)等去除，当水洗工艺中固液比为1：10，水洗时间为10min，振荡速率为110r/min时，飞灰中的氯离子去除率达95％以上。
[0028]
(2)水洗飞灰替代水泥制备胶凝材料，节省了大量的的飞灰处理处置费用，并且飞灰中的重金属被水化反应生成的水化产物c-s-h凝胶固化包裹在内，重金属的浸出被抑制，使其变得更加稳定，不仅有效地将垃圾焚烧飞灰实现无害化，同时也能减少水泥的使用。
[0029]
(3)该种胶凝材料显示出良好的胶结性能，包括抗压抗折强度和重金属的固定。根据gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》规定，按照水泥：标准砂＝1:3，水灰比＝0.5，将本发明的胶凝材料制备水泥砂浆试块，在标准氧化条件下进行养护，其抗压抗折强度良好，并且达到水泥窑协同处置固体废物技术规范(gb30760-2014)中对飞灰资源化利用产物重金属浸出毒性的要求。
[0030]
(4)提高了垃圾焚烧飞灰的利用率，制备方法简单，经济效益良好。
具体实施方式
[0031]
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
[0032]
实施例1：
[0033]
一种利用水洗垃圾焚烧飞灰制备胶凝材料，其特征在于，包括如下步骤：
[0034]
(1)对飞灰进行水洗预处理去除氯离子；水洗垃圾焚烧飞灰的各个主要成分的重量份数如下：cao 70份，sio
2 9份，so
3 5份，mgo 2份，zno 2份，al2o
3 1份fe2o
3 1份，含氯离子物质1份。
[0035]
水洗处理是在水洗装置中进行，水洗工艺条件为固液比1:10，水洗时间为10min，振荡速率为110r/min。水洗后的飞灰氯离子含量小于2％。
[0036]
(2)将步骤(1)处理后的混合物脱水、烘干；
[0037]
(3)将步骤(2)中的干燥水洗飞灰破碎，待用；
[0038]
(4)用步骤(3)的水洗飞灰替代水泥制备胶凝材料，即按重量计：水洗垃圾焚烧飞灰10份、p
·
o42.5普通硅酸盐水泥90份，混合后获得胶凝材料。
[0039]
实施例2：
[0040]
一种利用水洗垃圾焚烧飞灰胶凝材料用于砂浆的制备。
[0041]
取按实施例1制备的水洗垃圾焚烧飞灰胶凝材料1000kg、砂子3000kg和拌合水500kg，先后加入搅拌机中搅拌均匀至混合均匀，制的建筑用砂浆，其中，砂子的粒径为0.1～2.0mm.根据gb17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》制备水泥胶砂试样，试样尺寸为40mm
×
40mm
×
160mm，在标准养护条件下养护，养护至不同龄期进行抗压抗折强度测试，将28d龄期的40mm
×
40mm
×
160mm的棱柱形水泥胶砂试件敲碎，然后按照hj/t299-2007(固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法)对试件进行浸出毒性测试。结果如表1和2。
[0042]
表1水泥胶砂试块抗压抗折强度
[0043][0044]
表2水泥胶砂试块浸出毒性
[0045]