一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法

本发明属于危险废弃物资源化利用技术研发领域，尤其涉及一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法。

背景技术：

1、焚烧发电技术不仅可实现生活垃圾快速减量化，而且可利用垃圾燃烧热产生电力。考虑到垃圾焚烧过程会产生大量有毒有害烟气，垃圾焚烧发电工艺通常会配备完整的烟气处理系统。而垃圾焚烧烟气处理过程会产生大量的垃圾焚烧飞灰。垃圾焚烧飞灰分为流化床灰和炉排炉灰，两者因含有重金属和二噁英污染物均被列为危险废物。垃圾焚烧飞灰产量逐年递增，预计到2025年，我国飞灰年产量将达到1.3×107吨。因此，实现对垃圾焚烧飞灰的高效处理对保护生态环境及实现垃圾焚烧发电可持续发展显得至关重要。

2、油泥是在原油开采、储存、运输以及原油冶炼过程中产生的粘稠状的黑色固体(或半固体)混合物。油泥由水、复合乳化剂、少量重金属、泥沙以及各种化学药剂残留等组成，含有多种毒害性物质，例如：苯系物、酚、蒽、芘、重金属、硫化物等，均有毒害、致癌、致畸性，任意排放不仅会污染生态环境，而且会严重危及人类身体健康。因此，油泥也被列为危险固体废弃物(hw08)。

3、利用油泥制备活性炭是实现油泥资源化的重要方向之一。但是油泥本身因含水率高且粘度大，其脱水和碳化效率低。垃圾焚烧飞灰含钙量较高，吸水效果好，且具有多种无机盐，具备实现强化油泥碳化裂解的潜力。因此，研发协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，拓宽了同步实现垃圾焚烧飞灰和油泥的资源化路径。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备碘吸附值和更大的比表面积的活性炭和高强度的胶凝材料的方法。

2、技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，包括以下步骤：

3、1)分别称取油泥、盐湖提锂镁渣、垃圾焚烧飞灰，搅拌，挤压造粒，陈化得到油泥渣灰生料；

4、2)将油泥渣灰生料导入炭化炉中进行碳化处理，取出冷却至室温得到碳化灰渣料；

5、3)将碳化灰渣料研磨，得到碳化灰渣料细粉；

6、4)分别称取水和碳化灰渣料细粉，搅拌，然后对搅拌浆底部曝气，浮选回收浆液顶部黑色悬浮颗粒，沉入底部固体部分为分离渣；

7、5)对浮选回收的黑色悬浮颗粒进行清洗、干燥，得到活性炭；

8、6)分别称取石膏、凝灰岩粉末、分离渣，搅拌均匀，高温煅烧，取出煅烧材料冷却到室温，研磨成粉，得到飞灰油泥制高效胶凝材料。

9、其中，步骤1)中所述油泥、盐湖提锂镁渣、垃圾焚烧飞灰的质量比为20～50∶20～50∶100。

10、其中，步骤1)中的搅拌转速为30～360rpm，搅拌时间为0.5～1.5小时，陈化时间为2-6天。

11、其中，步骤2)中碳化温度为300～900℃，碳化时间为0.5～5.5小时。

12、其中，步骤3)中的研磨时间为0.5～2.5小时。

13、其中，步骤4)中水和碳化灰渣料细粉的液固比为1～4∶1g/ml。

14、其中，步骤4)中的搅拌转速为30～360rpm，搅拌时间为0.5～2.5小时。

15、其中，步骤6)中石膏、凝灰岩粉末、分离渣的质量比为5～15∶40～80∶100。

16、其中，步骤6)中的高温煅烧温度为900～1300℃。

17、其中，步骤6)中的高温煅烧时间为0.5～4.5小时。

18、本发明的反应机理：将油泥、盐湖提锂镁渣、垃圾焚烧飞灰混合，搅拌、造粒过程中，垃圾焚烧飞灰中的氯化钠、氯化钾和少量钙离子及盐湖提锂镁渣中少量镁离子溶解并迁移至油泥孔隙液中。同时在混合、搅拌过程中，垃圾焚烧飞灰中的氧化钙遇水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙混合盐湖提锂镁渣中强氧化镁和硼酸镁，不仅释放氢氧根离子体，而且高效吸附油泥中油基物质。同时油泥具很好的粘性，可将飞灰和盐湖提锂镁渣很好地粘合、包裹在一起。在高温碳化过程中，氢氧化钙和强氧化镁受热分解，所生成的氧化钙和氧化镁可很好地催化油基物质裂解、碳化。同时，渗透到油泥孔隙液中的无机盐在油泥中快速移动，通过催化及碳热氯化作用进一步加速油基物质催化裂解，诱导高孔隙率活性炭生成。同时，碳化过程油泥油基物质分解衍生物还可活化油泥、盐湖提锂镁渣、垃圾焚烧飞灰胶凝活性，促进物料融合。将碳化灰渣料研磨，研磨过程活性炭和灰渣分离，加水搅拌及曝气过程活性炭浮到液体表面，而灰渣下沉，实现活性炭与灰渣分离。混合分离渣、石膏、凝灰岩粉末，煅烧过程三种物料充分反应，形成氯氧镁、硫氧镁、硅酸镁及地质聚合物共混的高活性胶凝(水泥)材料(扫描电镜图见图2)。

19、有益效果：与现有技术相比，本发明具备以下优点：本发明制备过程简单，通过预混合油泥、盐湖提锂镁渣、垃圾焚烧飞灰，不仅有利于加速催化油泥碳化，克服油泥碳化过程中所存在问题，同时还可通过油泥裂解碳化产物活化油泥、盐湖提锂镁渣、垃圾焚烧飞灰胶凝活性，从而促进分离渣、石膏、凝灰岩粉末在煅烧条件下充分反应。本发明制备的活性炭的最大碘吸附值为921.65mg/g，最大比表面积为824.43m2/g；所制备的胶凝材料最高强度可为67.89mpa。

技术特征：

1.一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，其特征在于，步骤1)中所述油泥、盐湖提锂镁渣、垃圾焚烧飞灰的质量比为20～50∶20～50∶100。

3.根据权利要求1所述的一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，其特征在于，步骤1)中的搅拌转速为30～360rpm，搅拌时间为0.5～1.5小时，陈化时间为2-6天。

4.根据权利要求1所述的一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，其特征在于，步骤2)中碳化温度为300～900℃，碳化时间为0.5～5.5小时。

5.根据权利要求1所述的一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，其特征在于，步骤3)中的研磨时间为0.5～2.5小时。

6.根据权利要求1所述的一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，其特征在于，步骤4)中水和碳化灰渣料细粉的液固比为1～4∶1g/ml。

7.根据权利要求1所述的一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，其特征在于，步骤4)中的搅拌转速为30～360rpm，搅拌时间为0.5～2.5小时。

8.根据权利要求1所述的一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，其特征在于，步骤6)中石膏、凝灰岩粉末、分离渣的质量比为5～15∶40～80∶100。

9.根据权利要求1所述的一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，其特征在于，步骤6)中的高温煅烧温度为900～1300℃。

10.根据权利要求1所述的一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，其特征在于，步骤6)中的高温煅烧时间为0.5～4.5小时。

技术总结
本发明公开了一种协同利用垃圾焚烧飞灰和油泥制备活性炭和胶凝材料的方法，本发明制备过程简单，通过预混合油泥、盐湖提锂镁渣、垃圾焚烧飞灰，不仅有利于加速催化油泥碳化，克服油泥碳化过程中所存在问题，同时还可通过油泥裂解碳化产物活化油泥、盐湖提锂镁渣、垃圾焚烧飞灰胶凝活性，从而促进分离渣、石膏、凝灰岩粉末在煅烧条件下充分反应。本发明制备的活性炭的最大碘吸附值为921.65mg/g，最大比表面积为824.43m2/g；所制备的胶凝材料最高强度可为67.89MPa。

技术研发人员：黄涛,胡正峰,宋东平,冯玉轩,谢世宏,周璐璐,金俊勋,张树文
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14