专利名称：处理垃圾焚烧飞灰重金属和微尘的化学稳定剂及其方法
技术领域：
本发明涉及环境化学技术领域，具体的说是处理垃圾焚烧飞灰重金属和微尘的化学稳定剂及其方法。
背景技术：
城市固体垃圾焚烧技术具有完全消毒、显著减量和回收热能等的优点，作为垃圾填埋的替代技术，在中国已广泛被采用。但焚烧所产生的飞灰中含有较高浸出浓度的重金属(Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和Ni等)和剧毒有机污染物二恶英(PCDD/Fs)等，处理不当会造成二次污染。
飞灰属于危险固体废弃物，简单堆放、运输和填埋前须要进行无害化处理。从国内外资料看，飞灰填埋前无害化处理主要是通过物理或化学方法达到控制飞灰中重金属浸出和二恶英等氯化芳烃的迁移为首要目标。现有技术主要包括水泥固化、药剂稳定和沥青树脂固化。水泥固化和沥青树脂固化的效果较好，但都具体积增量大的缺点。其体积增量通常大于150％，增加了运输和填埋负担。而药剂稳定化基本无体积增加，因而较具发展潜力。
飞灰中挥发性重金属和有机污染物主要在微尘(小粒径飞灰)上富集，这些微尘极易随风吹动和水冲蚀进入大气和水体环境造成面源污染，因此，飞灰的化学稳定化处理在考虑重金属固化的同时也要兼顾微尘的絮凝固化。
飞灰无害化处理药剂分为无机型和有机型两种。无机药剂主要是以Na2S、磷酸盐和石灰与重金属离子反应形成不溶于水的沉淀，尽管成本可能较低，但固化效果较差，易受酸性环境条件影响。有机药剂是以螯合型药剂为主，目前专利文献报道的飞灰重金属有机稳定剂包括巯基胺盐、EDTA接聚体、柠檬酸盐、多聚磷酸盐、甲壳素衍生物、8个以上长碳氢链的非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂等。这些有机化合物尽管固化效果可能很好，但并未大规模工业化生产或生产成本较高，且有些药剂对飞灰中微尘并无絮凝作用。
发明内容
本发明目的在于针对垃圾焚烧飞灰堆放、运输和填埋过程中的重金属淋失和微尘飘散迁移问题，提供一种固定效果好、易运输和填埋、生产成本低、环保的处理垃圾焚烧飞灰重金属和微尘的化学稳定剂及其方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为化学稳定剂按重量百分比例计成分为40％～80％的选矿鏊合剂和20％～60％的高分子絮凝剂，所述选矿鏊合剂为二乙基二硫代氨基甲酸钠(乙硫氮)、乙基黄原酸钾(乙基黄药)、二丁基二硫代磷酰胺(丁铵黑药)之一或其组合；高分子絮凝剂为水溶性聚丙烯酰胺(PAM)。
所述处理方法采用所述化学稳定剂配成质量浓度为0.8％～3％的水溶液，将所述水溶液加入到飞灰中，水溶液与飞灰重量比为0.7-1.5∶1，均匀搅拌，制成稳定的胶粘状固体基质，然后干燥，保存。
本发明原理为利用选矿剂对重金属的强烈捕获能力，鳌合沉淀飞灰中的Pb、Cu和Cd等毒性较强重金属，可显著降低飞灰重金属在潜在酸条件下的浸出毒性，达到GB 5085.3-1996的要求。水溶性聚丙烯酰胺被对水中悬浮物具有极强絮凝能力，可将飞灰中的微尘(包括胶体)絮凝沉淀，大幅度减少飞灰有机污染物随水迁移的可能性，同时可增强干固后飞灰的耐压强度，减少微尘的空气飘散。稳定化后的飞灰表面均匀覆盖了一层稳定化药剂(参见附图)，微空封锁态重金属和晶格态重金属也难以逃脱选矿螯合剂的捕获。
本发明的主要优点是1.成本低。本发明的稳定化药剂的组成成分为大宗化工产品，易得且价格低廉，极具实际使用价值。
2.重金属稳定化效果好。采用本发明的化学稳定剂处理后的飞灰重金属浸出毒性可达到GB 5085.3-1996的要求。重金属浸出毒性实验结果表明，在水浸出液与飞灰重量比为10∶1，pH＝6.5-7.0时，与原飞灰相比，稳定化后飞灰重金属Cu的浸出量下降95％以上，Pb的浸出量下降80％以上，Cd和Cr的浸出量下降50％以上。
3.环保，采用本发明能显著减少飞灰堆放、运输和填埋过程中微尘的随风吹动和水冲蚀进入大气和水体环境的可能性。
图1为稳定化前飞灰电镜扫描照片。
图2为稳定化后飞灰电镜扫描照片。
具体实施例方式
下面通过实施例详述本发明。
实施例1化学稳定剂成分为乙硫氮、水溶性聚丙烯酰胺，其重量分别为0.6kg、0.6kg，结构式分别为乙硫氮结构式 水溶性聚丙烯酰胺结构式
方法为取城市垃圾焚烧飞灰100kg，加入密闭搪瓷搅拌釜中，另取0.6kg乙硫氮和0.6kg水溶性聚丙烯酰胺溶于150L水中，将溶液注入密闭搪瓷搅拌釜，搅拌10min，形成粘稠状稳定化固体基质，倾出后自然干燥，装袋密闭后运至填埋厂填埋。飞灰和稳定化药剂的质量比为100∶1.2。
通过对上述实施例试样进行重金属浸出毒性测试，结果表明，在水浸出液与飞灰重量比为10∶1，pH＝6.5条件下，与原飞灰相比，稳定化后飞灰重金属Cu的浸出量下降98％，Pb的浸出量下降85％，Cd和Cr的浸出量下降59％。稳定化后飞灰的重金属浸出毒性可达到GB 5085.3-1996的要求。
实施例2化学稳定剂成分为丁铵黑药、水溶性聚丙烯酰胺，其重量分别为0.6kg、0.9kg；丁铵黑药结构式 方法为取城市垃圾焚烧飞灰100kg，加入密闭搪瓷搅拌釜中，另取0.6kg丁铵黑药和0.9 kg水溶性聚丙烯酰胺溶于120L水中，将溶液注入密闭搪瓷搅拌釜，搅拌15min，形成粘稠状稳定化固体基质，倾出后自然干燥，装袋密闭后运至填埋厂填埋。飞灰和稳定化药剂的质量比为100∶1.5。
通过对上述实施例试样进行重金属浸出毒性测试，结果表明，在水浸出液与飞灰重量比为10∶1，pH＝6.8条件下，与原飞灰相比，稳定化后飞灰重金属Cu的浸出量下降96％，Pb的浸出量下降82％，Cd和Cr的浸出量下降55％。稳定化后飞灰的重金属浸出毒性可达到GB 5085.3-1996的要求。
实施例3化学稳定剂成分为乙基黄药、水溶性聚丙烯酰胺，其重量分别为1.6kg、0.4kg；乙基黄药结构式为 方法为取城市垃圾焚烧飞灰100kg，加入密闭搪瓷搅拌釜中，另取1.6kg乙基黄药和0.4kg水溶性聚丙烯酰胺溶于100L水中，将溶液注入密闭搪瓷搅拌釜，搅拌20min，形成粘稠状稳定化固体基质，倾出后自然干燥，装袋密闭后运至填埋厂填埋。飞灰和稳定化药剂的质量比为100∶2。
通过对上述实施例试样进行重金属浸出毒性测试，结果表明，在水浸出液与飞灰重量比为10∶1，pH＝6.8条件下，与原飞灰相比，稳定化后飞灰重金属Cu的浸出量下降98％，Pb的浸出量下降89％，Cd和Cr的浸出量下降53％。稳定化后飞灰的重金属浸出毒性可达到GB 5085.3-1996的要求。
实施例4化学稳定剂成分为乙基黄药、乙硫氮和水溶性聚丙烯酰胺，其重量分别为0.5kg、0.5kg、0.4kg。
方法为取城市垃圾焚烧飞灰100kg，加入密闭搪瓷搅拌釜中，另取0.5kg乙基黄药、0.5kg乙硫氮和0.4kg水溶性聚丙烯酰胺溶于70L水中，将溶液注入密闭搪瓷搅拌釜，搅拌30min，形成粘稠状稳定化固体基质，倾出后自然干燥，装袋密闭后运至填埋厂填埋。飞灰和稳定化药剂的质量比为100∶1.4。
通过对上述实施例试样进行重金属浸出毒性测试，结果表明，在水浸出液与飞灰重量比为10∶1，pH＝6.5条件下，与原飞灰相比，稳定化后飞灰重金属Cu的浸出量下降98％，Pb的浸出量下降83％，Cd和Cr的浸出量下降67％。稳定化后飞灰的重金属浸出毒性可达到GB 5085.3-1996的要求。
实施例5化学稳定剂为丁铵黑药、水溶性聚丙烯酰胺，其重量分别为1.5kg、0.6kg。
取城市垃圾焚烧飞灰100kg，加入密闭搪瓷搅拌釜中，另取1.5kg丁铵黑药和0.6kg水溶性聚丙烯酰胺溶于70L水中，将溶液注入密闭搪瓷搅拌釜，搅拌15min，形成粘稠状稳定化固体基质，倾出后自然干燥，装袋密闭后运至填埋厂填埋。飞灰和稳定化药剂的质量比为100∶1.2。
通过对上述实施例试样进行重金属浸出毒性测试，结果表明，在水浸出液与飞灰重量比为10∶1，pH＝6.5条件下，与原飞灰相比，稳定化后飞灰重金属Cu的浸出量下降99％，Pb的浸出量下降93％，Cd和Cr的浸出量下降80％。稳定化后飞灰的重金属浸出毒性可达到GB 5085.3-1996的要求。
权利要求
1.一种处理垃圾焚烧飞灰重金属和微尘的化学稳定剂，其特征在于按重量百分比例计成分为选矿鏊合剂40％～80％，高分子絮凝剂20％～60％。
2.按权利要求1所述处理垃圾焚烧中飞灰重金属和微尘的化学稳定剂，其特征在于所述选矿鏊合剂为二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙基黄原酸钾、二丁基二硫代磷酰胺之一或其组合。
3.按权利要求1所述处理垃圾焚烧中飞灰重金属和微尘的化学稳定剂，其特征在于所述高分子絮凝剂为水溶性聚丙烯酰胺。
4.一种按权利要求1所述处理垃圾焚烧飞灰重金属和微尘的方法，其特征在于采用所述化学稳定剂，将其配成质量浓度为0.8％～3％的水溶液，将所述水溶液加入到飞灰中，水溶液与飞灰重量比为0.7-1.5∶1在搅拌机中均匀搅拌10-30分钟，制成稳定的胶粘状固体基质，然后干燥，保存。
全文摘要
本发明属于环境工程技术领域，具体地说是一种处理垃圾焚烧飞灰重金属和微尘的化学稳定剂及方法，所述化学稳定剂成分重量比计为40％～80％的选矿鏊合剂和20％～60％的高分子絮凝剂，所述处理方法为将所述化学稳定剂配成质量浓度为0.8％～3％的水溶液，将水溶液加入到飞灰中，其重量比为0.7－1.5∶1，均匀搅拌，制成稳定的胶粘状固体基质，然后干燥，保存；本发明的主要优点是所采用的稳定化药剂为大宗化工产品，易得且价格低廉，极具实际使用价值。
文档编号B08B15/00GK1986720SQ200510130809
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者张海军, 陈吉平, 倪余文, 项光明, 朱善银, 陈革 申请人:中国科学院大连化学物理研究所, 伟明集团有限公司