专利名称：生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后所制的飞灰烧结砖及其制备方法。
背景技术：
随着垃圾焚烧技术的快速发展所产生的飞灰日益增多，飞灰因含有二恶英(多氯 二苯并二恶英、多氯二苯并呋喃)及大量重金属，是一种公认的危险废物，其二恶英与重金 属是处理过程中的难点。然而，飞灰中含有较多的硅酸盐及铝硅酸盐，是一种有用的材料， 可资源化利用。用飞灰研制烧结砖不仅实现了废物的资源化利用，而且其煅烧过程可销毁 飞灰中的二恶英，所得成品致密的结构又能固化飞灰中的重金属，从而达到飞灰无害化的 目的，具有一定的理论意义。现有的飞灰一般经固化处理后在卫生填埋场进行填埋处置，不仅占用大片土地而 且处理费极高(填埋场管理费2700元/吨)，我国每年仅飞灰处理费就高达几十亿。飞灰 制成烧结砖节省了巨额的飞灰处理费用，且飞灰制品可作为商品带来一定的经济利益，具 有一定的经济效益。同时，由于飞灰填埋场处理不能销毁二恶英，其中的重金属也不能降 解，一旦发生泄漏将对社会造成极大的危害，因此具有一定的隐患；飞灰填埋场封场后不能 再利用，造成资源的大量浪费。将飞灰制成可利用的安全产品不仅保证了可持续性发展而 且也减少了对社会的潜在危害，具有一定的社会意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将生活垃圾焚烧飞灰水洗后所制的飞灰烧结砖。本发明的目的之二在于提供一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖的 制备方法。本发明的技术方案—种将生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，其原料的重量百分比组成 为水洗后生活垃圾焚烧飞灰 25 35%粘土45-70%长石5 20%其中所述的水洗后生活垃圾焚烧飞灰的主要化学成分、重金属与酸根离子(％ ) 见表1，表1生活垃圾焚烧飞灰水洗后的主要化学成分、重金属与酸根离子浓度
4 其中所述的粘土、长石的主要化学成分(质量百分比)如表2所示，表2粘土与长石的化学成分(％ ) 一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖的制备方法，包括如下步骤(1)、生活垃圾焚烧飞灰水洗处理生活垃圾焚烧飞灰水洗处理，即控制液固比为10 1，转速120rpm，时间8h，水洗
前后主要化学成分、重金属与酸根离子如表3所示；表3生活垃圾焚烧飞灰水洗前后的主要化学成分、重金属与酸根离子(％ ) 从表3中可以看出，飞灰水洗前后主要化学组成为Si02、Al203、Ca0，水洗使得三者 含量大大增加，水洗前后溶解盐含量(总酸根离子)由14%左右降为左右，溶解盐的去 除有利于抑制飞灰制烧结砖过程中重金属的挥发；飞灰中重金属含量由高到低依次为Zn > Pb > Cu > Cr > As > Ni、Cd、Hg ；水洗 过程将飞灰中 NaCl、KCl、AlCl3 · 4A1 (OH)3 · 4H20、K2Al2Si2O8 · 3. 8H20 去除了，水洗飞灰主要 矿物组成是 SiO2, Ca3Si2O7, CaSO4, Ca9Si6O21. H20、5Ca2Si04. 6H20、(Fe, Mg, Al) 7Al2Si6022 (OH)2 ；
(2)、物料粉碎前预处理将步骤(1)所得的经水洗处理过的生活垃圾焚烧飞灰及粘土、长石在粉磨前在 15 25 °C的干燥室中通风干燥36 48小时；(3)、物料的粉碎将步骤(2)所得的预处理的原料进行粉碎，控制出料细度55 70%在200 250 目之间；(4)、原料的陈化将步骤(3)所得的经粉碎后的原料在搅拌机中加水搅拌，控制每IOOkg物料的加 水量为5 8L，搅拌3 5分钟，之后在室温下静置12 24小时使其陈化，陈化后的物料 再过50 100目筛(促进物料的均化和胶团的形成)；(5)、原料的成型将步骤(4)经陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行两次加压后坯体成型，控 制第一次压力240 420kg/cm2，第二次压力400 700kg/cm2 ；(6)、坯体干燥将步骤(5)所得的成型坯体在温度为50 100°C的干燥窑中干燥10 14h ；(7、)烧结成砖将步骤(6)经干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，熔炉的烧成温度控制在1000 1100°C，时间2. 5 3. 5小时，即得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖。本发明的有益效果本发明由于将生活垃圾焚烧飞灰水洗后用于研制烧结砖，通过煅烧可彻底销毁其 中的二恶英，并固化飞灰中的重金属，达到生活垃圾焚烧飞灰无害化处理的目的，同时变废 为宝。飞灰烧结砖的制作工艺简单，所得飞灰烧结砖制品具有较好的宏观性能，可用于铺砌 道路。
图1、生活垃圾焚烧飞灰水洗前XRD图谱图2、生活垃圾焚烧飞灰水洗后XRD图谱图3、粘土(a) XRD图谱照片图4、长石(b)XRD图谱照片图5、飞灰烧结砖制作工艺流程
具体实施例方式下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。实施例1一种将生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，其原料的质量百分比组成 为水洗后生活垃圾焚烧飞灰 25%粘土60%
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长石15%一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，水洗飞灰、粘土、长石中的主要 化学成分(质量百分比)如表4所示。表4水洗飞灰、粘土与长石的化学成分(％ ) 其中水洗飞灰是取自上海江桥生活垃圾焚烧发电厂的生活垃圾焚烧飞灰经水洗 处理后；其中粘土是自然界中存在的一种陶土，产于浙江丁家桥；粘土中Fe2O3的含量比较高，它的氧化铁成分使得其成品显红色，粘土(a)XRD图谱 照片见图3，从图3中也可以看出，粘土主要的矿物组成是石英、白云母和高岭石；其中长石取自江苏宜兴建筑陶瓷厂，长石(b)XRD图谱照片见图4，从图4中也可以 看出长石的主要矿物成分是钾长石(KAlSi3O8)、钠长石(NaAlSi3O8)、石英和白云母。实施例2—种将生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，其原料的质量百分比组成 为水洗后生活垃圾焚烧飞灰 30%粘土55%长石15%所述的水洗后生活垃圾焚烧飞灰制成的飞灰烧结砖，水洗飞灰、粘土、长石中的主 要化学成分(质量百分比)如实施例1中的表4所示。实施例3一种将生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，其原料的质量百分比组成 为水洗后生活垃圾焚烧飞灰 35%粘土60%长石5%所述的水洗后生活垃圾焚烧飞灰制成的飞灰烧结砖，水洗飞灰、粘土、长石中的主 要化学成分(质量百分比)如实施例中的如表4所示。实施例4一种如实施例1的生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，其工艺制作流程 见图5，制备方法包括如下步骤(1)、生活垃圾焚烧飞灰水洗处理生活垃圾焚烧飞灰水洗处理，即控制液固比为10 1，转速120rpm，时间8h;水洗 前后的的主要化学成分、重金属与酸根离子(％ )见表5 表5生活垃圾焚烧飞灰水洗前后的的主要化学成分、重金属与酸根离子(％ ) 生活垃圾焚烧飞灰水洗前XRD图谱见图1、生活垃圾焚烧飞灰水洗后XRD图谱见 图2。从图1及图2中也可以看出水洗过程将飞灰中NaCl、KC1、AlCl3 · 4A1 (OH)3 · 4H20、 K2Al2Si2O8 · 3. 8H20 去除了，水洗飞灰主要矿物组成是 SiO2, Ca3Si207、CaSO4、Ca9Si6O21. H2O, 5Ca2Si04. 6H20、(Fe, Mg, AD7Al2Si6O22 (OH)20(2)、物料粉碎前预处理将粘土、长石及步骤(1)所得的经水洗处理过的生活垃圾焚烧飞灰在粉磨前在 15 °C的干燥室中通风干燥48小时；(3)、物料的粉碎将步骤(2)所得的预处理的原料进行粉碎，控制出料细度65%在200 250目之 间；(4)、原料的陈化将步骤(3)所得的经粉碎后的原料在搅拌机中加水搅拌，控制每IOOkg物料的加 水量为5L，搅拌5分钟，之后在室温下静置24小时使其陈化，陈化后的物料再过筛，保证粒 径在50 100目的范围；(5)、原料的成型将步骤(4)经陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行两次加压后坯体成型，控 制第一次压力240kg/cm2，第二次压力700kg/cm2 ；(6)、坯体干燥将步骤(5)所得的成型坯体在温度为50°C的干燥窑中干燥14h ；(7、)烧结成砖将步骤(6)经干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，熔炉的最终烧成温度控制在 1100°C，整个烧成过程时间为3. 5小时，即得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成 的飞灰烧结砖。实施例5一种如实施例2的水洗后生活垃圾焚烧飞灰制成的飞灰烧结砖的制备方法，包括 如下步骤(1)、生活垃圾焚烧飞灰水洗处理
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同实施例4;(2)、物料粉碎前预处理将粘土、长石及步骤(1)所得的经水洗处理过的生活垃圾焚烧飞灰在粉磨前在 25 °C的干燥室中通风干燥36小时；(3)、物料的粉碎将步骤(2)所得的预处理的原料进行粉碎，控制出料细度70%在200 250目之 间；(4)、原料的陈化将步骤(3)所得的经粉碎后的原料在搅拌机中加水搅拌，控制每IOOkg物料的加 水量为8L，搅拌3分钟，之后在室温下静置12小时使其陈化，陈化后的物料再过筛，保证粒 径在50 100目的范围；(5)、原料的成型将步骤(4)经陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行两次加压后坯体成型，控 制第一次压力420kg/cm2，第二次压力400kg/cm2 ；(6)、坯体干燥将步骤(5)所得的成型坯体在温度为100°C的干燥窑中干燥IOh ；(7、)烧结成砖将步骤(6)经干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，熔炉的最终烧成温度控制在 1050°C，整个烧成过程时间为3小时，即得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的 飞灰烧结砖。实施例6一种如实施例2的水洗后生活垃圾焚烧飞灰制成的飞灰烧结砖的制备方法，包括 如下步骤(1)、生活垃圾焚烧飞灰水洗处理同实施例4;(2)、物料粉碎前预处理将粘土、长石及步骤(1)所得的经水洗处理过的生活垃圾焚烧飞灰在粉磨前在 20°C的干燥室中通风干燥40小时；(3)、物料的粉碎将步骤(2)所得的预处理的原料进行粉碎，控制出料细度55%在200 250目之 间；(4)、原料的陈化将步骤(3)所得的经粉碎后的原料在搅拌机中加水搅拌，控制每IOOkg物料的加 水量为6. 5L，搅拌4分钟，之后在室温下静置18小时使其陈化，陈化后的物料再过筛，保证 粒径在50 100目的范围；(5)、原料的成型将步骤(4)经陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行两次加压后坯体成型，控 制第一次压力330kg/cm2，第二次压力550kg/cm2 ；(6)、坯体干燥
将步骤(5)所得的成型坯体在温度为75°C的干燥窑中干燥12h ；(7、)烧结成砖将步骤(6)经干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，熔炉的最终烧成温度控制在 1000°C，整个烧成过程时间为2. 5小时，即得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成 的飞灰烧结砖。上述所得的飞灰烧结砖的尺寸偏差达到GB5101-2003中优等烧结砖的要求；表 观质量达到了 GB5101-2003中对特等品与一等品的要求；强度等级达到MU20强度等级； 吸水率最大值< 12%，并且平均饱和系数< 0. 80，最大饱和系数< 0.9，制品完全达到 GB5101-2003中对抗风化能力的要求；制品完全满足抗冻性能的要求；石灰爆裂达到一等 或优等品的要求；泛霜达到优等品或一等品的要求；抗化学腐蚀能力为A级。以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所做的任 何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
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权利要求
一种将生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖，其特征在于飞灰烧结砖的原料的质量百分比组成为水洗后的生活垃圾焚烧飞灰25～35％粘土45 70％长石5～20％其中所述的生活垃圾焚烧飞灰水洗后的主要化学成分、重金属与酸根离子浓度见表1，表1生活垃圾焚烧飞灰水洗后的主要化学成分、重金属与酸根离子浓度其中所述的粘土及长石中各化学成分的质量百分比组成见表2，表2粘土与长石的化学成分(％)
2.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖的制备方法， 包括如下步骤(1)、生活垃圾焚烧飞灰水洗处理生活垃圾焚烧飞灰水洗处理，即控制液固比为10 1，转速120rpm，时间8h ；(2)、物料粉碎前预处理将粘土、长石及步骤(1)所得的经水洗处理过的生活垃圾焚烧飞灰在粉磨前在15 25 °C的干燥室中通风干燥36 48小时；(3)、物料的粉碎将步骤(2)所得的预处理的原料进行粉碎，控制出料细度55 70%在200 250目之间；(4)、原料的陈化将步骤(3)所得的经粉碎后的原料在搅拌机中加水搅拌，控制每IOOkg物料的加水量 为5 8L，搅拌3 5分钟，之后在室温下静置12 24小时使其陈化，陈化后的物料再过 筛，保证粒径在50 100目的范围；(5)、原料的成型将步骤(4)经陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行两次加压后坯体成型，控制第 一次压力 240 420kg/cm2，第二次压力 400 700kg/cm2 ； (6)、坯体干燥将步骤(5)所得的成型坯体在温度为50 100°C的干燥窑中干燥10 14h ； (70烧结成砖将步骤(6)经干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，熔炉的最终烧成温度控制在1000 1100°C，整个烧成过程时间为2. 5 3. 5小时，即得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后 制成的飞灰烧结砖。
全文摘要
本发明公开了一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖及其制备方法。所述的飞灰烧结砖由质量百分比为25～35％的水洗后的生活垃圾焚烧飞灰、45％-70％的粘土和5～20％的长石组成。其制备方法包括生活垃圾焚烧飞灰水洗处理、物料粉碎前预处理、物料的粉碎、原料的陈化、原料的成型、坯体干燥、烧结成砖等7个步骤，最终得本发明的一种生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖。本发明将生活垃圾焚烧飞灰水洗后用于研制烧结砖，通过煅烧可彻底销毁其中的二噁英，并固化飞灰中的重金属，达到生活垃圾焚烧飞灰无害化处理的目的，实现变废为宝。飞灰烧结砖的制作工艺简单，所得飞灰烧结砖制品具有较好的宏观性能，可用于铺砌道路。
文档编号C04B33/00GK101905967SQ20101020655
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者张海英 申请人:上海应用技术学院