一种生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料及其制备方法，包括如下组分：生活垃圾焚烧炉渣、粒化高炉矿渣、复合改性剂以及复合助磨剂，按重量百分比计，所述生活垃圾焚烧炉渣占5?40％，粒化高炉矿渣占50?85％，复合改性剂占2?10％，复合助磨剂占所述生活垃圾焚烧炉渣、粒化高炉矿渣及复合改性剂总量的0.3?0.5％。本发明能充分发挥生活垃圾焚烧炉渣的高温烧制特性，提高产品附加值，使生活垃圾焚烧炉渣的水化活性得以充分发挥，最终制备的复合矿物掺合料完全可以达到GBT18046?2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》的S95和S105标准。
【专利说明】
一种生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济和城市化的快速发展，城市生活垃圾增长迅猛，政府对生活垃圾处理减量化、无害化和资源化的管理要求不断加强，生活垃圾焚烧技术在国内的城市生活垃圾处理中已得到广泛应用。生活垃圾经焚烧处置后，将会产生占垃圾总量25 %左右的炉渣，中国《生活垃圾焚烧污染控制标准》明确规定:焚烧炉渣按一般固体废弃物处理。基于资源有效再生利用及节约填埋处理土地资源的理念，欧美等国在几十年前已开始炉渣资源化利用的研究，以开发出既能降低处理费用，又可以避免对环境造成影响且技术可行的处理方法。我国目前对炉渣的资源化利用途径也在持续探索，以减轻炉渣废弃产生的土地占用，降低处置费用，充分实现资源循环，探索垃圾产业的可持续发展方向。
[0003]目前炉渣资源化利用方向相对简单，大部分通过对有价组分提取后将其用于道路回填、砌块生产等，但产品附加值低，应用范围有限，并未对炉渣自身经高温烧制，性能稳定具有一定水化活性的特点进行利用。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料及其制备方法，能充分发挥生活垃圾焚烧炉渣的高温烧制特性，提高产品附加值，使生活垃圾焚烧炉渣的水化活性得以充分发挥，最终制备的复合矿物掺合料完全可以达到GBT18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》的S95和S105标准。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:一种生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料，包括如下组分:生活垃圾焚烧炉渣、粒化高炉矿渣、复合改性剂以及复合助磨剂，按重量百分比计，所述生活垃圾焚烧炉渣占5-40 %，粒化高炉矿渣占50-85 %，复合改性剂占2-10%，复合助磨剂占所述生活垃圾焚烧炉渣、粒化高炉矿渣及复合改性剂总量的
0.3-0.5% ；
[0006]所述复合改性剂为硬石膏和熟石灰；
[0007]所述的复合助磨剂包含三乙醇胺，二乙二醇及十二烷基苯。
[0008]所述粒化高炉矿渣是在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，通常为0-8mm。
[0009]作为进一步的优选，按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量百分比计，所述硬石膏的加入量为1%_6%，所述熟石灰的加入量为所述三乙醇胺的加入量为O Λ%-0.2%,所述二乙二醇的加入量为O Λ%-0.3%,所述十二烷基苯的加入量为0.2-0.4% ο
[0010]作为进一步的优选，所述复合改性剂还包括半水脱硫石膏和/或二水脱硫石膏，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量计分别为O % -8 %，O % -8 %。
[0011]作为进一步的优选，所述生活垃圾焚烧炉渣经过有价金属回收、玻璃组分去除。
[0012]作为进一步的优选，所述生活垃圾焚烧炉渣中铁粉含量<0.5%、有色金属含量<
0.05%、玻璃含量<1%。
[0013]—种生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤:
[0014](I)将生活垃圾焚烧炉渣破碎至0-5mm，得到细料；
[0015](2)将步骤(I)的细料与复合改性剂混合均匀，得到混合料；
[0016](3)将步骤(2)中的混合料与粒化高炉矿渣按比例混合，加入复合助磨剂后进行粉磨，至比表面积I 450m2/kg，得到所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料。
[0017]作为进一步的优选，所述生活垃圾焚烧炉渣经过有价金属回收、玻璃组分去除，其中铁粉含量< 0.5%、有色金属含量< 0.05%、玻璃含量< I %。
[0018]作为进一步的优选，所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料，包括如下组分:生活垃圾焚烧炉渣、粒化高炉矿渣、复合改性剂以及复合助磨剂，按重量百分比计，所述生活垃圾焚烧炉渣占5-40%，粒化高炉矿渣占50-85 %，复合改性剂占2-10%，复合助磨剂占所述生活垃圾焚烧炉渣、粒化高炉矿渣及复合改性剂总量的0.3-0.5%。
[0019]作为进一步的优选，所述复合改性剂为硬石膏和熟石灰，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量计分别为I %-6%，I 。
[0020]作为进一步的优选，所述复合改性剂还包括半水脱硫石膏和/或二水脱硫石膏，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量计分别为O % -8 %，O % -8 %。
[0021]作为进一步的优选，所述的复合助磨剂包含三乙醇胺，二乙二醇，十二烷基苯，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量计分别为0.1%-0.2%,
0.1%-0.3%，0.2-0.4%ο
[0022]作为进一步的优选，所述粉磨采用球磨、立磨、辊压磨。
[0023]本发明的有益效果是:
[0024]1.本发明通过在生活垃圾焚烧炉渣中掺加粒化高炉矿渣、复合改性剂以及复合助磨剂，一方面实现了高炉矿渣和焚烧炉渣的固废协同利用，另一方面实现了焚烧炉渣高值化利用，开拓了炉渣利用的新途径。
[0025]2.本发明通过复合助磨剂可以充分保证各种物料的协同粉磨效果，避免粉体团聚，提高粉体比表面积，增加反应活化点，是掺合料高活性的基础;通过复合改性剂优化了掺合料的反应条件及反应组分，使其水化活性得以充分发挥，最终制备的复合矿物掺合料完全可以达到GBT18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》的S95和S105标准，而这均是单独粉磨炉渣粉体所不具备的。
[0026]3.生活垃圾焚烧炉渣属于高温烧制的高硅质材料，烧制过程中稳定性高，通过加入复合改性剂中的钙质组分在碱性条件下形成水化硅酸钙，其中硫酸根对水化产物的形成可起到激发作用，促进水化反应定向发生。
[0027]4.本发明混掺粉磨获得的复合矿物掺合料有更好的级配，对体系的密实填充效果更好，有助于降低内部缺陷。
[0028]5.本发明制备的改性矿物掺合料，比表面积2 450m2/kg时，达到S95矿粉国标要求，比表面积2 600m2/kg时，达到S105矿粉国标要求。
[0029]6.本发明对于生活垃圾焚烧炉渣的资源化应用具有指导意义，有利于减轻炉渣的处置压力，解决垃圾焚烧电厂的后顾之忧，为我国节能减排、循环经济及可持续发展战略的实施做出贡献。
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料的制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0031]本发明通过提供一种生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料及其制备方法，本发明依托固废的综合协同效应，能充分发挥生活垃圾焚烧炉渣的高温烧制特性，提高产品附加值，使生活垃圾焚烧炉渣的水化活性得以充分发挥，最终制备的复合矿物掺合料完全可以达到GBT18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》的S95和S105标准。
[0032]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
[0033]本申请实施例生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料，包括如下组分:生活垃圾焚烧炉渣、粒化高炉矿渣、复合改性剂以及复合助磨剂，按重量百分比为计，所述生活垃圾焚烧炉渣占5-40 %，粒化高炉矿渣占50-85%，复合改性剂占2-10%，复合助磨剂占所述生活垃圾焚烧炉渣、粒化高炉矿渣及复合改性剂总量的0.3-0.5%；
[0034]所述复合改性剂为硬石膏和熟石灰，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量计分别为I % -6 %，I % -3 %。
[0035]所述复合改性剂还可包括半水脱硫石膏和/或二水脱硫石膏，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量计分别为O %-8%，0%_8%。
[0036]所述的复合助磨剂包含三乙醇胺，二乙二醇及十二烷基苯，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量计分别为0.1 % -0.2 %，0.1 % -0.3 %，0.2-
0.4%。
[0037]所述粒化高炉矿渣是在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，通常为0-8mm。
[0038]所述生活垃圾焚烧炉渣经过有价金属回收、玻璃组分去除。其中，所述生活垃圾焚烧炉渣中铁粉含量<0.5%、有色金属含量<0.05%、玻璃含量< I %。
[0039]如图1所示，本申请实施例生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤:
[0040](I)将生活垃圾焚烧炉渣破碎至0-5_，得到细料；
[0041 ] (2)将步骤(I)的细料与复合改性剂混合均匀，得到混合料；
[0042](3)将步骤(2)中的混合料与粒化高炉矿渣按比例混合，加入复合助磨剂后进行粉磨，至比表面积I 450m2/kg，得到所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料。
[0043]所述粉磨采用球磨、立磨、辊压磨。
[0044]实施例1:
[0045]选取首钢生物质能源发电项目焚烧炉渣经干法分选去金属、色选处理去玻璃后，经颚式破碎机破碎至0-5_ ；
[0046]按总质量比计，取上述炉渣细料24%，掺加2%二水脱硫石膏、2%硬石膏、2%熟石灰，混合均匀；
[0047]按总质量比计，取上述混合料与70%粒化高炉矿渣混合，加入占所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总量的0.2%三乙醇胺，0.1 %二乙二醇，0.1 %十二烷基苯于球磨机中进行粉磨，出料复合微粉比表面积为46ImVkg;
[0048]复合矿物掺合料按GB/T18046-2008标准进行检测，7d活性指数79%，28d活性指数97%，达到S95矿粉指标。
[0049]而现有技术原生未改性炉渣在粉磨至比表400m2/kg时，按GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法》检测，7d活性56%，28d活性63%。
[0050]实施例2:
[0051]选取首钢生物质能源发电项目焚烧炉渣经干法分选去金属、色选处理去玻璃后，经颚式破碎机破碎至0-5_ ；
[0052]按总质量比计，取上述炉渣细料10%，外掺6%半水脱硫石膏、2%硬石膏、2%熟石灰，混合均匀；
[0053]按总质量比计，取上述混合料与80%粒化高炉矿渣混合，加入占所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总量的0.1 %三乙醇胺，0.1 %二乙二醇，0.15%十二烷基苯于球磨机中进行粉磨，出料复合微粉比表面积为608m2/kg;
[0054]复合矿物掺合料按GB/T18046-2008标准进行检测，7d活性指数96%，28d活性指数108%，达到S105矿粉指标。
[0055]实施例3:
[0056]选取首钢生物质能源发电项目焚烧炉渣经干法分选去金属、色选处理去玻璃后，经颚式破碎机破碎至0-5_ ；
[0057]按总质量比计，取上述炉渣细料15%，掺加4%半水脱硫石膏、2%二水脱硫石膏、
2%硬石膏、2 %熟石灰，混合均匀；
[0058]按总质量比计，取上述混合料与75%粒化高炉矿渣混合，加入占所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总量的0.1 %三乙醇胺，0.2%二乙二醇，0.1 %十二烷基苯于球磨机中进行粉磨，出料复合微粉比表面积为556m2/kg;
[0059]复合矿物掺合料按GB/T18046-2008标准进行检测，7d活性指数86%，28d活性指数100%，达到S95矿粉指标。
[0060]上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点:
[0061]1.本发明通过在生活垃圾焚烧炉渣中掺加粒化高炉矿渣、复合改性剂以及复合助磨剂，一方面实现了高炉矿渣和焚烧炉渣的固废协同利用，另一方面实现了焚烧炉渣高值化利用，开拓了炉渣利用的新途径。
[0062]2.本发明通过复合助磨剂可以充分保证各种物料的协同粉磨效果，避免粉体团聚，提高粉体比表面积，增加反应活化点，是掺合料高活性的基础;通过复合改性剂优化了掺合料的反应条件及反应组分，使其水化活性得以充分发挥，最终制备的复合矿物掺合料完全可以达到GBT18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》的S95和S105标准，而这均是单独粉磨炉渣粉体所不具备的。
[0063]3.生活垃圾焚烧炉渣属于高温烧制的高硅质材料，烧制过程中稳定性高，通过加入复合改性剂中的钙质组分在碱性条件下形成水化硅酸钙，其中硫酸根对水化产物的形成可起到激发作用，促进水化反应定向发生。
[0064]4.本发明混掺粉磨获得的复合矿物掺合料有更好的级配，对体系的密实填充效果更好，有助于降低内部缺陷。
[0065]5.本发明制备的改性矿物掺合料，比表面积2 450m2/kg时，达到S95矿粉国标要求，比表面积2 600m2/kg时，达到S105矿粉国标要求。
[0066]因此本发明对于生活垃圾焚烧炉渣的资源化应用具有指导意义，有利于减轻炉渣的处置压力，解决垃圾焚烧电厂的后顾之忧，为我国节能减排、循环经济及可持续发展战略的实施做出贡献。
[0067]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料，其特征在于:所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料包括生活垃圾焚烧炉渣、粒化高炉矿渣、复合改性剂以及复合助磨剂，按重量百分比计，所述生活垃圾焚烧炉渣占5-40%，所述粒化高炉矿渣占50-85%，所述复合改性剂占2-10%，所述复合助磨剂占所述生活垃圾焚烧炉渣、粒化高炉矿渣及复合改性剂总量的0.3-0.5%; 所述复合改性剂包括硬石膏和熟石灰； 所述复合助磨剂包括三乙醇胺，二乙二醇及十二烷基苯。2.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料，其特征在于:按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量百分比计，所述硬石膏的加入量为1%_6%，所述熟石灰的加入量为1%_3%。3.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料，其特征在于:按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量百分比计，所述三乙醇胺的加入量为0.1%-0.2%,所述二乙二醇的加入量为O Λ%-0.3%,所述十二烷基苯的加入量为0.2-0.4%。4.根据权利要求1或2所述的生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料，其特征在于:所述复合改性剂还包括半水脱硫石膏和/或二水脱硫石膏，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量百分比计，半水脱硫石膏为O %-8%, 二水脱硫石膏为O % -8% 05.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料，其特征在于:所述生活垃圾焚烧炉渣中铁粉含量< 0.5%、有色金属含量< 0.05%、玻璃含量< I %。6.如权利要求1-5任一项所述的生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料的制备方法，其特征在于:所述制备方法包括: (1)将生活垃圾焚烧炉渣破碎至0_5_，得到细料； (2)将步骤(I)中的细料与复合改性剂混合均匀，得到混合料； (3)将步骤(2)中的混合料与粒化高炉矿渣混合，加入复合助磨剂后进行粉磨，至比表面积I 450m2/kg，得到所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料。7.根据权利要求6所述的生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中，所述生活垃圾焚烧炉渣经过有价金属回收、玻璃组分去除，其中，所述生活垃圾焚烧炉渣铁粉含量<0.5%、有色金属含量<0.05%、玻璃含量< I %。8.根据权利要求6所述的生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中，所述复合改性剂包括硬石膏和熟石灰，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量百分比计，所述硬石膏为I %_6%，所述熟石灰为I %-9.根据权利要求6所述的生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中，所述复合改性剂还包括半水脱硫石膏和/或二水脱硫石膏，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量百分比计，半水脱硫石膏为0%-8%，二水脱硫石膏为O %-8 %。10.根据权利要求6所述的生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中，所述复合助磨剂包括三乙醇胺，二乙二醇及十二烷基苯，其加入量按所述生活垃圾焚烧炉渣改性复合矿物掺合料总重量百分比计，三乙醇胺为0.1 %-0.2%，二 乙二醇为0.1%-0.3%及十二烷基苯为0.2-0.4%。
【文档编号】C04B18/10GK105859173SQ201610185036
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】田明阳, 王栋, 马刚平, 梁勇, 杨婷婷, 孟立斌
【申请人】首钢环境产业有限公司, 北京首钢资源综合利用科技开发公司