一种利用磷石膏固化生活垃圾焚烧飞灰的方法与流程

本发明属于危险废弃物无害化处置领域，涉及生活垃圾焚烧飞灰的处置，特别是指一种利用磷石膏固化生活垃圾焚烧飞灰的方法。

背景技术：

1、生活垃圾产量日益增长，传统的卫生填埋、堆肥处理等垃圾处理方法弊端持续显现。垃圾焚烧具有减容量大、无害化、资源化等优点，是垃圾处理的最为科学有效的方法之一。生活垃圾焚烧后会产生3%-5%的飞灰。生活垃圾焚烧飞灰含有重金属和二噁英等污染物，同样被列为危险废弃物，若未得到安全处理，会对自然环境、食品安全和人类健康产生有害且不可逆的影响。卫生填埋是我国处理垃圾焚烧飞灰的主要处理方式，在填埋前，飞灰需要与固化材料形成具有一定强度的固化体，并且重金属的浸出浓度要低于“生活垃圾填埋场污染控制标准”的限值。一般来说，固化体的强度越高，能够降低重金属的渗透性从而提升固化效率，并且高强度还能保证固化体在土壤中的长期稳定性。固化材料通常有水泥固化、粉煤灰固化、赤泥固化、矿渣固化等。专利cn 101050862a公开了一种垃圾焚烧飞灰水热处理方法，该方法通过在飞灰中加入有机肼类物质进行重金属和二恶英等有毒物质的固化和消解处理。该专利并未涉及飞灰再利用的产品强度等性质；目前普遍采用水泥配合化学螯合剂对飞灰进行无害化处理，这种处理方式不仅成本居高不下（主要是由于大部分焚烧厂采用价格较高的有机螯合剂），而且对水泥的需求量很高。专利cn102060456a采用的氧化钙或石英的添加量与垃圾焚烧飞灰的添加比最高可达1:1，这导致增容很大，不符合可持续发展的趋势。水泥、赤泥、矿渣等固化材料呈碱性，飞灰中的al及al的化合物等会与碱性溶液反应生成有害气体，对作业人员造成损害，产生的气体导致固化体膨胀，同样会增加固化体体积。这些常用的固化方式在长期稳定性上也有所不足，通常只能固化某些重金属，并且飞灰中的氯含量对于固化体的重金属固化率和抗压强度影响很大。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出一种利用磷石膏固化生活垃圾焚烧飞灰的方法。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种利用磷石膏固化生活垃圾焚烧飞灰的方法，包括以下步骤：

4、（1）将危废焚烧或生活垃圾产生的高温废气通入气气换热器2，气气换热器2进气温度为300～600℃，气气换热器材质为304不锈钢，换热后的废气从气气换热器2的废气出口9排出，并进行尾气回收净化。

5、将磷石膏从进料口7投入立式烘干器4，将高温废气从气气换热器2进气管1通入，利用气气换热器2加热空气，将加热后的气体通过出气管3通入立式烘干器4，调节换热器冷气阀门，控制气流速度，使立式烘干器4内温度稳定在170～185℃之间。烘干后的磷石膏自行从出料口8排出，储存时间为24h～72h，储存时料仓需密封。

6、所述立式烘干器4的底部设有高温气床5，高温气床5上设有带风帽的出风口，通过调节高温气床气流大小，可控制磷石膏烘干及出料速度；立式烘干器4还与尾气处理单元6相连，尾气处理单元6包括活性炭和布袋除尘器。高温气床5上设有带有风帽的出风口，能保证立式烘干器4中的磷石膏处于流化状态。尾气处置单元6包括活性炭和布袋除尘器，可净化废气并收集热处理后的磷石膏。其中磷石膏中caso4·2h2o质量含量＞90%，磷石膏比表面积＞200m2/kg，所述烘干温度在170～185℃之间，烘干时间在5min～180min之间。

7、（2）将烘干并储存到一定时间的磷石膏与生活垃圾焚烧飞灰、铝酸盐水泥、偏铝酸钠在搅拌设备中混合均匀，制备混合干料，其中各组分质量份数为：生活垃圾焚烧飞灰50～70份，磷石膏10～30份，铝酸盐水泥2～5份，偏铝酸钠0.5～1.5份。其中，搅拌设备为密封的立式砂浆搅拌机，搅拌速率为30r/min～90r/min，搅拌时间为5～20min。铝酸盐水泥中al2o3的含量不低于55wt%，偏铝酸钠中al2o3的含量不低于50wt%。

8、（3）将水玻璃，硅烷浸渍剂，酸性矿井水在搅拌设备中混合，制备混合溶液，其中各组分质量份数为：水玻璃2～5份，硅烷浸渍剂0.2～1份，酸性矿井水15～30份。其中，搅拌设备为密封的立式砂浆搅拌机，搅拌速率为65r/min～125r/min，搅拌时间为3～15min。所述水玻璃在20℃下的浓度为38~48波美度，模数为2.25~3.3，硅烷浸渍剂中硅烷浸渍剂中异丁基三乙氧基硅烷含量＞98%，酸性矿井水中主要成分为h2so4，ph值在3～5之间。

9、（4）利用高压喷雾设备将步骤（3）制备的混合溶液喷洒到步骤2制备的混合干料中，在喷洒过程中继续对干料进行搅拌，制得固化料。搅拌速率为30r/min～70r/min，搅拌时间为3～10min。同时，对搅拌过程中产生的气体进行收集并送入尾气处置单元进行净化。所述高压喷雾设备中水泵工作压力在6～10mpa之间。

10、（5）将步骤（4）中制备的固化料送入模具中，利用压力机压实，放入室内养护，养护时间为1h～72h，养护温度10～30℃，湿度为20%～70%之间，养护室为密闭空间，室内有空气净化装置，可将固化体养护过程中产生的气体进行净化。所述压力机压实压力为1～10mpa；所述模具为立方体，边长为1～3m。

11、（6）用土工膜将养护后的固结体包裹密封，用打包带将固结体捆扎牢固，利用叉车或吊车将固结体码放到填埋场指定位置。其中土工膜为低密度聚乙烯土工膜、高密度聚乙烯土工膜或eva土工膜，膜的厚度为0.1mm～1mm，包裹密封方式为热封。所述打包带为pet塑钢打包带。

12、本发明具有以下有益效果：

13、1. 利用危废或生活垃圾焚烧产生的热量对磷石膏进行热处理，将磷石膏与生活垃圾焚烧飞灰、铝酸盐水泥、偏铝酸钠搅拌混合制备混合干料，将水玻璃，硅烷浸渍剂，酸性矿井水在搅拌设备中混合，制备混合溶液；二者经充分混合搅拌后所得的固化料，在一定压力条件下固化、养护得固结体，再进行填埋或再利用，本技术的方法实现了热能再利用，降低了磷石膏预处理成本，达到“以废制废”的目的，具有较好的环境效益。通过气气换热器对磷石膏进行热处理，可有效避免焚烧废气污染磷石膏。

14、2. 磷石膏经过低温热处理后，主要成分由二水石膏转化为半水石膏，使其具有气硬性，能够很好地固化生活垃圾焚烧飞灰并产生较高强度，确保固化体在长期填埋过程中不坍塌、不受外力破坏。磷石膏为一般固废，在我国存量巨大，用于固化飞灰，可达到“以废制废”的效果，经过低温热处理的磷石膏，其成本比水泥低的多，有利于推广应用。此外，热处理后的磷石膏偏酸性，与飞灰反应生成的有害气体极少，从而降低了固化过程中的环境污染，且能够避免固化体发泡膨胀。

15、3. 加入铝酸盐水泥、偏铝酸钠可进一步提高固化体强度，缩短凝结时间，减少重金属浸出，进而提高固化效率，降低养护成本。水玻璃的掺入，在固化体内部形成具有网状结构的硅凝胶，从而填充部分微小孔隙，降低重金属浸出率。硅烷浸渍剂的掺入，渗透到固化体内部毛细孔壁上，在毛细孔中空气、水的作用下，硅烷水解形成硅醇，新生成的硅醇与硅酸盐中羟基反应形成硅氧烷链，并相互缩合在毛细孔表面形成一层坚固的斥水层网状结构的硅树脂憎水层，从而控制固化体中飞灰重金属的浸出以及地表水对固化体的腐蚀。

16、4. 酸性矿井水的掺入使固化体保持偏酸性，且矿井水的掺量极少，从而进一步减少飞灰与水反应产生的有害气体。拌合后采用压实工艺，一方面可增加固化体强度，另一方面降低增容比，节约填埋场空间。

17、5. 用土工膜将固结体包裹密封，可进一步防止飞灰中的有害成分对环境的污染，以及地表水对固化体的腐蚀。