一种用生活垃圾焚烧飞灰改性制饰面砖的制备方法与流程

本发明涉及飞灰处理
技术领域：
，具体地说是一种用生活垃圾焚烧飞灰改性制饰面砖的制备方法。[
背景技术：
：]垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧过程中产生的二次污染物(下文中简称飞灰)，其产生率一般为2-5％。飞灰中富集了较多的重金属、二恶英和溶解盐等有害物质，被许多国家列为一种危险废物，需要经过预处理后方可进行填埋处置或再利用。目前，国内对飞灰主要的安全处理处置方法有两种：一是，先进行固化/稳定化处理再进入危险废物填埋场填埋；二是，通过预处理满足更苛刻的浸出指标(生活垃圾填埋场污染控制标准(gb168892-2008))后可送卫生填埋场填埋。这两种方法在短时间内虽避免了飞灰中重金属由于浸出对环境造成的危害，但尚存在一些问题。首先，危险废物填埋场填埋费用相当高，飞灰若均在危险废物填埋场填埋处置，年填埋费用可达数亿元；2008年后虽规定飞灰可进入卫生填埋场处置，但之前的预处理费用较高。其次，飞灰填埋占用大量土地资源，填入填埋场的飞灰固化体不能够资源化利用；而且，飞灰填埋并不能销毁二恶英和彻底阻断重金属浸出，具有造成二次污染的潜在可能性。由此，寻找更经济合理且安全的处理处置方法或资源化方法迫在眉睫。基于此及城市可持续发展，若能利用naoh溶液对飞灰进行改性，并将改性飞灰用作主要原料研制饰面砖旨在对飞灰无害化处理处置的同时实现飞灰的资源化，将具有非常重要的意义。[技术实现要素：]本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种用生活垃圾焚烧飞灰改性制饰面砖的制备方法，能够避免飞灰在填埋过程中的潜在二次污染，减少了对社会的潜在危害，同时可节省大量的飞灰安全填埋处置费用和土地资源，达到生活垃圾焚烧飞灰无害化处理的目的。为实现上述目的设计一种用生活垃圾焚烧飞灰改性制饰面砖的制备方法，包括以下步骤：1)采用0.5mol/l的naoh溶液作为改性剂，将改性剂与生活垃圾焚烧飞灰按照一定的固液比混合搅拌，然后用水洗涤、抽滤、烘干，得到改性飞灰；2)将改性飞灰、陶土、长石混合后置于干燥室通风干燥36～48小时，干燥温度为20±5℃，然后进行粉磨，粉磨所用设备为组合粉磨设备，组合粉磨设备包括颚式破碎机与雷蒙磨两部分；粉磨时，混合物料首先在颚式破碎机内进行一级破碎，经一级破碎的物料再由斗式提升机运送到磨头仓，随后进入雷蒙磨进行二级破碎，最后粒径小于100目的颗粒经旋风筒在物料仓中收集，出料细度55％～70％在200～250目之间；3)将所得物料加入搅拌机中加水搅拌，每100kg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，陈化后的物料再经50～100目筛网过筛，以促进物料的均化和胶团的形成；4)将陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行压力成型，成型压力为400～700kg/cm2，成型过程通过两次加压完成，第一次加压240～420kg/cm2，第二次满负荷加压；5)将成型所得坯体在干燥窑中干燥12±2h，干燥窑中温度为50～100℃；6)将所得干燥后的坯体加入熔炉进行煅烧，熔炉的烧成温度控制在1000～1100℃，即得饰面砖。进一步地，步骤1)中，改性剂与飞灰的液固比为1:10，改性处理的时间为8h，搅拌转速为120rpm。进一步地，步骤2)中，改性飞灰的掺加重量百分比为30～35％，陶土掺加重量百分比为45％～65％，长石的掺加重量百分比为5～20％。进一步地，步骤2)中，所用陶土产于浙江丁家桥，陶土主要矿物组成为石英、白云母和高岭石。进一步地，步骤2)中，所用长石取自江苏宜兴建筑陶瓷厂，长石主要矿物成分为钾长石kalsi3o8、钠长石naalsi3o8、石英和白云母。本发明同现有技术相比，具有如下优点：(1)本发明利用改性飞灰制饰面砖，不仅能降低烧成过程中的能耗促进低碳发展、有望改善其性能，使其具有一定的潜在市场，而且可节省大量的飞灰安全填埋处置费用和土地资源，具有较高的经济意义；(2)本发明饰面砖焙烧过程能稳定/固化飞灰中的重金属，且有望销毁二恶英，实现飞灰的无害化，由此可避免飞灰在填埋过程中的潜在二次污染，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，具有深远的社会意义；(3)本发明将生活垃圾焚烧飞灰改性后用于研制饰面砖，将飞灰制成可利用的安全产品，其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；(4)本发明飞灰饰面砖的制作工艺简单，所得飞灰饰面砖制品具有较好的宏观性能，可用于铺砌道路。[附图说明]图1是本发明的工艺流程图。[具体实施方式]本发明提供了一种用生活垃圾焚烧飞灰改性制饰面砖的制备方法，包括以下步骤：1)采用0.5mol/l的naoh溶液作为改性剂，将改性剂与生活垃圾焚烧飞灰按照一定的固液比混合搅拌，然后用水洗涤、抽滤、烘干，得到改性飞灰；其中，改性剂与飞灰的液固比为1:10，改性处理的时间为8h，搅拌转速为120rpm；2)将改性飞灰、陶土、长石混合后置于干燥室通风干燥36～48小时，干燥温度为20±5℃，然后进行粉磨，粉磨所用设备为组合粉磨设备，组合粉磨设备包括颚式破碎机与雷蒙磨两部分；粉磨时，混合物料首先在颚式破碎机内进行一级破碎，经一级破碎的物料再由斗式提升机运送到磨头仓，随后进入雷蒙磨进行二级破碎，最后粒径小于100目的颗粒经旋风筒在物料仓中收集，出料细度55％～70％在200～250目之间；其中，改性飞灰的掺加重量百分比为30～35％，陶土掺加重量百分比为45％～65％，长石的掺加重量百分比为5～20％；3)将步骤2)所得物料加入搅拌机中加水搅拌，每100kg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，陈化后的物料再经50～100目筛网过筛，以促进物料的均化和胶团的形成；4)将陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行压力成型，成型压力为400～700kg/cm2，成型过程通过两次加压完成，第一次加压240～420kg/cm2，第二次满负荷加压；5)将步骤4)成型所得坯体在干燥窑中干燥12±2h，干燥窑中温度为50～100℃；6)将步骤5)所得干燥后的坯体加入熔炉进行煅烧，熔炉的烧成温度控制在1000～1100℃，即得饰面砖。本发明中，生活垃圾焚烧飞灰可取自上海江桥生活垃圾焚烧发电厂，用0.5mol/l的naoh溶液作为改性剂，与飞灰按照一定的固液比混合搅拌，然后用水洗涤、抽滤、烘干。改性处理(8h、液固比1:10、120rpm)前后主要化学成分如表1所示。飞灰改性前后主要化学组成为sio2、al2o3、cao，改性处理使得三者含量大大增加，改性前后溶解盐含量由15％左右降为不足1％，溶解盐的去除有利于抑制飞灰制饰面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。其主要矿物成分是硅酸盐、钙硅酸盐、铝硅酸盐，玻璃相含量很高。改性飞灰主要矿物组成是sio2、ca3si2o7、caso4、ca9si6o21·h2o、5ca2sio4·6h2o、(fe,mg,al)7al2si6o22(oh)2。改性飞灰的掺加量为30～35％。表1改性前后飞灰的主要化学成分与重金属含量本发明所用陶土产于浙江丁家桥，其主要化学成分如表2所示，陶土中fe2o3的含量比较高，它的氧化铁成分使得其成品显红色，陶土主要的矿物组成是石英、白云母和高岭石，陶土掺加量为40％-65％。长石取自江苏宜兴建筑陶瓷厂，主要化学成分是sio2、al2o3、k2o、na2o等(表2)，主要矿物成分是钾长石(kalsi3o8)、钠长石(naalsi3o8)、石英和白云母，长石的掺加量为5～20％。表2实验用陶土与长石的化学成分(％)sio2al2o3fe2o3k2ona2ocaomgotio2mno陶土68.2-73.413.2-14.94.1-5.62.1-4.20.3-0.80.7-1.51.1-1.90.6-1.10.1-0.2长石43.1～56.111.2～19.4-16.8～25.99.6～20.25.7～11.6---如附图1所示，为本发明飞灰饰面砖的制作工艺流程，主要包括如下步骤：(a)物料制备与成型：物料在粉磨前需在干燥室(20±5℃)通风干燥36～48小时，然后进行粉磨，粉磨所用设备是建陶厂专用组合粉磨设备，主要包括颚式破碎机与雷蒙磨两部分。物料首先在颚式破碎机内进行一级破碎；经破碎的物料再由斗式提升机运送到磨头仓，随后进入雷蒙磨进行二级破碎；最后粒径小于100目的颗粒经旋风筒在物料仓中收集；出料细度55％～70％在200～250目之间。物料经过粉磨后在搅拌机中加水搅拌，每100kg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(50～100目)，目的是促进物料的均化和胶团的形成。陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行压力成型，成型压力为400～700kg/cm2。成型过程通过两次加压完成，第一次加压240～420kg/cm2，第二次满负荷加压。成型所得坯体在干燥窑中(50～100℃)干燥12±2h。(b)飞灰饰面砖的烧成：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℃。下面结合具体实施例对本发明作以下进一步说明：1)原材料本实施例中，改性飞灰、陶土、长石的主要化学成分如表3所示。表3实验用粘土与长石的化学成分(％)sio2al2o3fe2o3k2ona2ocaomgotio2mno陶土70.614.65.72.81.81.21.51.50.3长石46.512.9-19.315.75.6---改性飞灰36.815.94.11.02.733.93.50.9-2)制备方法物料首先在干燥室(19℃)通风干燥40小时，然后在专用粉磨设备中粉磨，出料颗粒级配如表4所示。表4出料颗粒级配(％)颗粒范围＜100目100～200目200～250目250～300目＞300目百分含量61560136物料经过粉磨后在搅拌机中加水搅拌，每100kg物料的加水量为7.5l，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(80目)，目的是促进物料的均化和胶团的形成。陈化过筛后的物料，在制砖成型机上进行压力成型，成型机的型号为tc2680，电机功率为7.5kw，成型压力为700kg/cm2，第一次成型压力为420kg/cm2，第二次成型压力为700kg/cm2。成型所得坯体在干燥窑中(60℃)干燥13h。干燥后的坯体入熔炉进行煅烧，烧成温度控制在1050-1100℃，即得。本发明飞灰饰面砖宏观性能：飞灰饰面砖的尺寸偏差达到gb5101-2003中优等饰面砖的要求；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。本专利的经济、社会效益和理论意义：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。用飞灰研制饰面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。而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。飞灰制成饰面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。且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。本发明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。本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12