一种赤泥、生活垃圾焚烧飞灰和矿渣的协同处置方法

1.本发明涉及废物处理技术领域，具体为一种赤泥、生活垃圾焚烧飞灰和矿渣的协同处置方法。


背景技术：

2.随着工业化和城市化的发展，城市固体垃圾的产生量也逐渐增长，焚烧垃圾的需求也随之不断增长。每焚烧一吨的城市生活垃圾会产生30-50公斤的城市生活垃圾飞灰，近年来由于城市生活垃圾焚烧炉的增加，中国每年产生1000万吨左右的城市生活垃圾飞灰，如何最大化的利用飞灰这种危险废弃物成为当今危废处理领域研究的热点内容。我国的生活垃圾焚烧处理技术主要可分为炉排炉技术、流化床技术和其他焚烧技术三类，其中炉排炉技术得到的飞灰的活性二氧化硅和氧化铝极少、火山灰活性较低，难以大掺量地应用在建筑材料中。垃圾焚烧飞灰中含有锌、铜、铅、铬、镉、汞等重金属，具备较强的重金属污染特性。此外，垃圾焚烧飞灰中含有20％左右的氯，这也是一个阻碍其资源化利用的主要因素，因为氯元素对水泥基等材料的耐久性和稳定性等长期性能非常不利。
3.赤泥是生产氧化铝时产生的固体废物，大多数赤泥得不到有效利用，需要建造场地填埋，严重占用土地资源，赤泥中的可溶性碱也会随时间的增长逐渐渗透到场地土壤环境中，影响生物的健康生长和附近的生态平衡。赤泥较高的碱性使其可以提供制备地聚物时所需的碱性条件，但是原始的赤泥火山灰活性比较低，一般需要经过低温煅烧、机械研磨等预处理方法来提高其火山灰活性。而且单独用赤泥制备出的地聚物容易出现泛碱现象，强度难以达到使用环境的要求。赤泥这类低火山灰活性的固废需要和矿渣、粉煤灰等高火山灰活性的固废协同处置才能获得较好的性能。但是矿渣和粉煤灰等固废的应用条件日趋成熟规范，可以说已经从固废变成了一种资源，应用成本和造价逐渐增加。因此，目前迫切需要利用其他固废来降低矿渣和粉煤灰这类高价格材料在固废协同处置中的掺量，垃圾焚烧飞灰无疑具有这方面的潜力，研究飞灰、赤泥和矿渣三种固废协同处置的可能性有利于丰富多固废协同处置的研究现状。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种赤泥、生活垃圾焚烧飞灰和矿渣的协同处置方法,以解决上述现有技术中提出的问题。
5.为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种赤泥、生活垃圾焚烧飞灰和矿渣的协同处置方法，包括以下步骤：
6.s1：制备热活化赤泥：将原状赤泥干燥后研磨成粉末，放在高温炉中煅烧，煅烧完之后将赤泥从炉中取出在空气中冷却；
7.s2：制备水洗飞灰：将原状飞灰和自来水混合，然后进行搅拌使飞灰中的可溶解性盐尽量溶解在水中，然后静置待混合液分层之后倒出上清液，将剩余的飞灰沉淀烘干并粉碎后得到水洗飞灰；
8.s3：制备碱激发剂(水玻璃溶液)：在3.4模数的水玻璃溶液中加入氢氧化钠固体，将水玻璃溶液的模数下调至1.2-2.0；
9.s4：稀释水玻璃溶液：按照0.36-0.46的水胶比计算并称取水，将水倒入到上一步的水玻璃溶液中混合均匀；
10.s5：制备净浆:将热活化赤泥、水洗飞灰和矿渣混合得到混合料，然后将混合料加入上一步稀释好的水玻璃溶液中，搅拌均匀后制备成净浆；
11.s6：将s5制备的净浆浇筑到模具中，在常温、常压下密封养护1天后脱模，得到赤泥、飞灰、矿渣协同制备的全固废地聚物。
12.优选的，所述s1中将粉末赤泥放在600摄氏度的高温炉中煅烧1.5-3个小时。
13.优选的，所述s2中原状飞灰和自来水的固液比例为1:4-1:6。
14.优选的，所述s5中热活化后的赤泥掺量占热活化赤泥、水洗飞灰和矿渣混合料的比例为30-70％，水洗飞灰掺量占热活化赤泥、水洗飞灰和矿渣混合料的比例为10-30％，矿渣掺量占热活化赤泥、水洗飞灰和矿渣混合料的比例为20-40％。
15.优选的，所述热活化赤泥、水洗飞灰和矿渣的最大粒径为200μm。
16.优选的，所述s5中按照碱当量8-14％计算并称取s4中的水玻璃溶液。
17.优选的，所述s5中制备的净浆脱模后在标准养护条件下养护3-28天，得到赤泥、飞灰、矿渣协同制备的全固废地聚物。
18.本发明的有益效果集中体现在：该种赤泥、生活垃圾焚烧飞灰和矿渣的协同处置方法，其飞灰经过了水洗预处理，脱除了飞灰中大部分氯盐，提高了飞灰的掺量，增强了制备出的地聚物耐久性和稳定性。由于单独用赤泥制备的地聚物凝固慢，强度低，稳定性和耐久性差，赤泥中过量的碱还比较容易出现泛碱现象。该方法将预处理后的赤泥和飞灰两者混合也能制备出地聚物固化体，但是由于所用的拜耳法赤泥和炉排炉式飞灰的活性二氧化硅和氧化铝含量较少，制备出的地聚物强度不高，所以选择适量添加矿渣来补充地聚物反应体系的硅铝组分，提高地聚物反应体系的硅铝比；添加飞灰来补充地聚物反应体系的钙质组分，同时吸收赤泥中过量的碱。三种原料复配后的混合物各组分占比符合一般地聚物原料成分的规律，不仅充分利用了赤泥中的碱，反应体系也可以固化飞灰中的重金属，充分利用三种原料制备地聚物时的特性，是全固废协同制备地聚物的一种新发明。
具体实施方式
19.本发明提供一种赤泥与生活垃圾焚烧飞灰的协同处置方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.在本实施例中，按照本发明的一个方面，提供了一种赤泥、生活垃圾焚烧飞灰与矿渣的协同处置方法，包括以下步骤：
21.s1：制备热活化赤泥：将原状赤泥干燥后研磨成粉末，放在高温炉中煅烧，温度为600摄氏度，煅烧时长为1.5-3小时，煅烧完之后将赤泥从炉中取出在空气中冷却；从而提高赤泥的火山灰活性，相较于在700-800摄氏度活化的赤泥而言，降低了煅烧温度，节约了能源。此外，还不会出现因过度煅烧反而又降低赤泥火山灰活性的情况。
22.s2：制备水洗飞灰：将原状飞灰和自来水按照1:4-1:6的水灰比混合后进行充分搅
拌使飞灰中的可溶解性盐尽量溶解在水中，静置6小时后待混合液分层之后倒出上清液，将剩余的飞灰沉淀烘干并粉碎，优选的水洗飞灰粉碎后最大粒径为200μm。
23.s3：制备碱激发剂(水玻璃溶液)：在水玻璃溶液中加入氢氧化钠固体，将水玻璃溶液的模数下调至1.2-2.0；调配前的水玻璃溶液模数为3.4，调配后的水玻璃溶液成模数可为1.6。也可找水玻璃厂家直接订做模数为1.6的水玻璃溶液。
24.s4：稀释水玻璃溶液，按照0.36-0.46的水胶比计算并取水，将水加入到水玻璃溶液中搅拌混合均匀。
25.s5：制备净浆:将热活化赤泥、水洗飞灰和矿渣按一定比例混合后得到混合料，按照碱当量(碱当量的定义为碱激发剂中na2o质量占混合料总质量的百分比)8-14％计算并称取s4中的水玻璃溶液，然后将混合料加入上一步稀释好的水玻璃溶液中，搅拌均匀后制备成净浆；其中，热活化后的赤泥掺量占热活化赤泥、水洗飞灰和矿渣混合料的比例为30-70％，水洗飞灰掺量占热活化赤泥、水洗飞灰和矿渣混合料的比例为10-30％，矿渣掺量占热活化赤泥、水洗飞灰和矿渣混合料的比例为20-40％。所述热活化赤泥、水洗飞灰和矿渣的最大粒径为200μm，各原料要过200μm筛，满足此项要求的前提下原料粒径越细越好。
26.混合料中各种配比的主要成分含量列于下表中：
[0027][0028]
混合料中各种配比得到的抗压强度检测值详列于下表中:
[0029][0030]
s6：将s5制备的净浆浇筑到模具中，在常温、常压下密封养护1天后脱模，得到赤泥、飞灰、矿渣协同制备的全固废地聚物。净浆脱模后也可以在标准养护条件下养护3-28天，得到赤泥、飞灰、矿渣协同制备的全固废地聚物。
[0031]
按照《固体废物浸出毒性方法醋酸缓冲溶液法》hj/t300-2007检测的铜(cu)、锌(zn)、镉(cd)及铅(pb)四种重金属浸出浓度值，选出了重金属浸出浓度最大的一组配比与其他标准进行对比，并计算出了重金属的固化效果(用固化效率来评价)，如下表所示：
[0032][0033]
本发明制备地聚物的方法步骤简单易操作，可以将炉排炉式飞灰、拜耳法赤泥、矿渣三种固废协同处置，充分利用了赤泥中过量的碱和飞灰中大量的钙质组分，制备的地聚物强度、稳定性和耐久性都比较好，也能固化飞灰中大部分的重金属，有成本优势，条件成熟时可以大规模推广使用。
[0034]
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。