一种固废基地聚合人造土及定向应用方法与流程

本发明属于环保功能新材料领域，涉及一种固废基地聚合人造土及定向应用方法。

背景技术：

1、地聚合固化技术近年来已逐渐发展成为固体废物处理的主流技术，传统的地聚合固化技术是将待处理废物与地聚合物基质，如偏高岭土、高炉矿渣、火山灰和其他可利用废物等搅拌混合，加入碱激发剂后，发生地聚合反应形成地聚合物，从而将固体废物稳定在固化体内，其含有的污染物经浸出测试达到国家相关标准，可根据需要进行后续处置和应用。由于传统的地聚合固化技术对反应基质活化程度要求较高(一般需要高温急冷处理)，常温下一般使用偏高岭土、高炉矿渣、火山灰等高活性材料作为反应基质，而低活性材料难以参与地聚合反应，不易被固化稳定化，导致处理对象大大受限，只有少部分高活性固体废物固化处理效果较好。

2、同时固废基的地聚合产品，特别是危废基的地聚合产品，由于受到国家政策和标准的限制，应用方式和场景极其单一，甚至难以得到真正应用。例如，中国发明专利cn114713601a公开了一种垃圾焚烧飞灰点对点定向处置利用方法，其是通过采用高活性的固废，如粉煤灰、矿渣等制备飞灰基固化体，但对低活性的固废，如尾矿、建筑垃圾等没有涉及，且飞灰又是危险废物，使得固化体的应用场景范围较窄。

3、基于此，本发明旨在提供一种不同于上述处置工艺的全新技术来解决反应基质活化程度低的多源固废的固化、稳定化处理和危险废物资源化利用问题。

技术实现思路

1、本发明目的之一在于提供一种地聚合剂及其制备方法和应用。

2、本发明的另一目的在于提供一种固废基协同体及其制备方法和应用。

3、本发明的再一目的在于提供一种固废基地聚合人造土及其制备方法和应用。

4、一方面，本发明提供了一种地聚合剂，包括如下组分：复配耦合剂、辅助基质；所述复配耦合剂与辅助基质的重量比为10-40：20-90；其中，所述复配耦合剂包括如下组分：地聚合液、复配偶联剂；所述地聚合液与复配偶联剂的重量比为50-90：复配偶联剂10-50。

5、在一些实施方案中，所述复配耦合剂与辅助基质的重量比为10-30：30-60。

6、在一些实施方案中，所述复配耦合剂包括如下重量份数的组分：地聚合液50-90份、复配偶联剂10-50份；优选地，所述地聚合剂包含如下重量份的组分：复配耦合剂10-40份、辅助基质20-90份；优选地，所述地聚合剂包含如下重量份的组分：复配耦合剂10-30份，辅助基质30-60份。

7、在一些实施方案中，所述地聚合剂还包括组分：危险废物。

8、在一些实施方案中，所述危险废物与复配耦合剂、辅助基质的重量比为10-80：10-40：20-90；优选地，所述危险废物与复配耦合剂、辅助基质的重量比为10-60：10-30：30-60。

9、在一些实施方案中，所述地聚合剂包括如下重量份的组分：危险废物10-80份、复配耦合剂10-40份、辅助基质20-90份；优选地，所述地聚合剂包括如下重量份的组分：危险废物10-60份、复配耦合剂10-30份、辅助基质30-60份。

10、在一些实施方案中，所述复配偶联剂选自：硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的任意一种或者多种。

11、在一些实施方案中，所述硅烷偶联剂与铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂的重量比为：20-60：10-40：10-30：5-30；优选地，所述硅烷偶联剂与铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂的重量比为：40-60：20-40：15-25：5-15。

12、在一些实施方案中，所述复配偶联剂包括如下重量份的组分：硅烷偶联剂20-60份、铝酸酯偶联剂10-40份、磷酸酯偶联剂10-30份、硼酸酯偶联剂5-30份；优选地，所述复配偶联剂包括如下重量份的组分：硅烷偶联剂40-60份、铝酸酯偶联剂20-40份、磷酸酯偶联剂15-25份、硼酸酯偶联剂5-15份。

13、在一些实施方案中，所述地聚合液包括如下组分：钠盐、碱、木钙、溶剂中的任意一种或者多种。

14、在一些实施方案中，所述钠盐与碱、木钙、溶剂的重量比为：30-50：10-40：10-30：5-20；优选地，所述钠盐与碱、木钙、溶剂的重量比为：40-50：20-30：15-25：5-15。

15、在一些实施方案中，所述地聚合液包括下重量份的组分：钠盐30-50份、碱10-40份、木钙10-30份、溶剂5-20份；优选地，所述地聚合液包括下重量份的组分：钠盐40-50份、碱20-30份、木钙15-25份、溶剂5-15份。

16、在一些实施方案中，所述钠盐选自硅酸钠、硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠中的一种或多种。

17、在一些实施方案中，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、hw35类废碱中的一种或多种；优选地，所述危险废物选自hw18类危险废物。

18、在一些实施方案中，所述hw35类废碱包括精炼石油产品制造、基础化学原料制造、毛皮鞣制及制品加工、制浆制造、制药、化工、非特定行业中至少一种产生的废碱。

19、在一些实施方案中，所述溶剂选自垃圾渗滤液、危废渗滤液、尾矿渗滤液、工业污水中的一种或多种。

20、在一些实施方案中，所述危险废物包括垃圾焚烧飞灰、危险废物焚烧底渣、危险废物高温处置非玻璃态物质中的至少一种或多种。

21、在一些实施方案中，所述辅助基质选自粉煤灰、硅粉、矿渣、偏高岭土、稻壳灰、火山灰中的至少一种或多种。

22、在一些实施方案中，一种所述的地聚合剂的制备方法，包括以下步骤：

23、(1)将地聚合液与所述复配偶联剂混合形成块状固化体，破碎，得到颗粒状复配耦合剂；

24、(2)将所述辅助基质与复配耦合剂，搅拌均匀，得到所述地聚合剂/或者在所述危险废物中加入所述辅助基质、复配耦合剂，搅拌均匀，得到所述地聚合剂；

25、其中，所述颗粒状复配耦合剂的粒径为0.1-2mm。

26、另一方面，本发明还提供了一种固废基协同体，所述固废基协同体包括：所述的地聚合剂。

27、在一些实施方案中，所述固废基协同体还包括如下组分：固废、废水废液、协同剂；所述固废包括一般固废、大宗固废中的一种或者多种。

28、在一些实施方案中，所述固废与废水废液、协同剂以及地聚合剂的重量比为：20-50：5-30：5-40：10-45；优选地，所述固废与废水废液、协同剂以及地聚合剂的重量比为：20-30：15-30：20-30：30-40。

29、在一些实施方案中，所述固废基协同体还包括如下重量份的组分：固废20-50份、废水废液5-30份、协同剂5-40份、以及地聚合剂10-45份；优选地，还包括如下重量份的组分：固废20-30份、废水废液15-30份、协同剂20-30份、以及地聚合剂30-40份。

30、在一些实施方案中，所述大宗固废选自煤矸石、粉煤灰、尾矿及共、伴生矿、冶炼渣、工业副产石膏、建筑垃圾中的一种或者多种。

31、在一些实施方案中，所述尾矿包括黄金矿；优选地，所述工业副产石膏包括磷石膏。

32、在一些实施方案中，所述一般固废选自钢渣、赤泥、金矿尾渣、工业污泥中的一种或者多种。

33、在一些实施方案中，所述废水废液选自垃圾渗滤液、垃圾浓缩液、城市污水、工业废水中的一种或者多种。

34、在一些实施方案中，所述协同剂选自posi-shell粉、石灰浆、树脂、沥青、水泥、螯合剂中的任意一种或多种。

35、在一些实施方案中，一种所述的固废基协同体的制备方法，包括如下步骤：

36、1)将固废混合后，加入废水废液，搅拌至浆状物；

37、2)向所述浆状物中加入所述协同剂和所述地聚合剂，发生地聚-耦合-协同反应，搅拌后装模，成型后脱模，养护，粉碎，得到所述固废基协同体。

38、在一些实施方案中，所述搅拌时间为20-40min；所述成型时间为0.5-2d；所述养护时间为5-14d。

39、再另一方面，本发明还提供了一种固废基地聚合人造土，包括所述的固废基协同体。

40、在一些实施方案中，所述人造土通过将所述固废基协同体与土壤矿物质、有机物质、营养物质、垃圾渗滤液中的至少一种或者多种，进行混合，制备得到。

41、在一些实施方案中，所述人造土包括如下重量份的组分：固废基协同体30-100份、土壤矿物质0-50份、有机物质0-50份、营养物质0-30份、垃圾渗滤液10-40份。

42、在一些实施方案中，所述土壤矿物质选自石英粉、膨润土、蒙脱石粉、伊利石粉、硅藻土、活性黏土、脱硫石膏、沸石粉中的一种或多种。

43、在一些实施方案中，所述有机物质选自农作物秸秆、动植物残体、城市污泥、河道淤泥、堆肥污泥、畜禽粪便中的一种或多种。

44、在一些实施方案中，所述营养物质选自硝酸钠、硝酸钾、过磷酸钙、硫酸锰中的一种或多种。

45、在一些实施方案中，当将所述人造土应用到填埋场内堆体垫层材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、有机物质、垃圾渗滤液按照重量比为45-55：15-25：5-15：15-25的比例进行混合，制备得到；优选地，当将所述人造土应用到填埋场内堆体垫层材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、有机物质、垃圾渗滤液按照重量份45-55份、15-25份、5-15份、15-25份进行混合，制备得到。

46、在一些实施方案中，当将所述人造土应用到填埋场内堆体垫层材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、垃圾渗滤液按照重量比为65-75：15-25：5-15的比例进行混合，制备得到；优选地，当将所述人造土应用到填埋场内堆体垫层材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、垃圾渗滤液按照重量份65-75份、15-25份、5-15份进行混合，制备得到；

47、在一些实施方案中，当将所述人造土应用到填埋场内堆体生态修复材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、有机物质、营养物质、垃圾渗滤液按照重量份45-55份、20-30份、5-15份、5-15份、2-8份进行混合，制备得到；

48、在一些实施方案中，当将所述人造土应用到填埋场外道路路基材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、垃圾渗滤液按照重量比为70-80：10-20：5-15的比例进行混合，制备得到；优选地，当将所述人造土应用到填埋场外道路路基材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、垃圾渗滤液按照重量份70-80份、10-20份、5-15份进行混合，制备得到；

49、在一些实施方案中，当将所述人造土应用到填埋场外防护设施材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与垃圾渗滤液按照重量比为60-80：20-40的比例进行混合，制备得到；优选地，当将所述人造土应用到填埋场外防护设施材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与垃圾渗滤液按照重量份60-80份、20-40份进行混合，制备得到。

50、在一些实施方案中，当将所述人造土应用到填埋场外建筑设施材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与垃圾渗滤液按照重量比为80-100：5-15的比例进行混合，制备得到；优选地，当将所述人造土应用到填埋场外建筑设施材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与垃圾渗滤液按照重量份80-100份、5-15份进行混合，制备得到。

51、在一些实施方案中，当将所述人造土应用到填埋场外植被恢复土材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、有机物质、营养物质、垃圾渗滤液按照重量比为20-40：30-40：10-20：5-15：5-15的比例进行混合，制备得到；优选地，当将所述人造土应用到填埋场外植被恢复土材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、有机物质、营养物质、垃圾渗滤液按照重量份20-40份、30-40份、10-20份、5-15份、5-15份进行混合，制备得到。

52、在一些实施方案中，当将所述人造土应用到填埋场外植被恢复土材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、有机物质、营养物质、垃圾渗滤液按照重量比为25-35：30-40：10-20：5-15：5-15的比例进行混合，制备得到；优选地，当将所述人造土应用到填埋场外植被恢复土材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、有机物质、营养物质、垃圾渗滤液按照重量份25-35份、30-40份、10-20份、5-15份、5-15份进行混合，制备得到。

53、在一些实施方案中，当将所述人造土应用到填埋场外矿坑回填土材料时，直接将所述固废基协同体进行应用。

54、在一些实施方案中，当将所述人造土应用到填埋场外尾矿区覆盖土材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、有机物质、营养物质、垃圾渗滤液按照重量比为40-60：20-40：5-20：2-8：2-8的比例进行混合，制备得到；优选地，当将所述人造土应用到填埋场外尾矿区覆盖土材料时，所述人造土通过如下方法制备得到：将所述固废基协同体与土壤矿物质、有机物质、营养物质、垃圾渗滤液按照重量份40-60份、20-40份、5-20份、2-8份、2-8份进行混合，制备得到。

55、再另一方面，本发明还提供了一种所述的地聚合剂/或所述的固废基协同体/或所述的固废基地聚合人造土在垃圾填埋场和/或填埋场外和/或市政产业园循环中的应用。

56、在一些实施方案中，所述的地聚合剂/所述的固废基协同体/或所述的固废基地聚合人造土在制作垃圾填埋场的垫层土、覆盖土、生态修复土材料中的应用和/或制作垃圾填埋场外道路路基土、防护设施土、建筑用土、植被恢复用土、矿井矿坑回填材料中的应用。

57、再另一方面，本发明还提供了一种市政产业园废物循环利用系统，包括：

58、危险废物处理系统、一般废物处理系统、多源废物资源化协同处理系统、功能材料制备系统、以及定点应用场地/设施。

59、其中，危险废物经所述危险废物处理系统处理后与所述一般废物处理系统处理的产物合并输送至协同处理系统进行处理，所述合并产物经协同处理系统协同处理后输送至所述功能材料制备系统，定点应用场地与功能材料制备系统连接；功能材料制备系统将协同处理系统处理后的废物制备成人造功能材料系列产品，并输送至定点应用场地/设施进行资源化利用，定点应用场地与一般废物处理系统连接，应用场地产生新的固体废物、液体废物再次进入一般废物处理系统循环处理和利用。

60、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

61、(1)本发明提供的地聚合剂，可充分发挥碱、盐复合激发的作用，同时通过偶联方式发生地聚耦合作用，可实现耦合协同处理更多废物。

62、(2)本发明对地聚合固化技术、耦合技术和协同技术优化融合，通过建立地聚-耦合-协同处理技术，促使多源废物协同处理，弥补地聚合固化技术的缺陷，实现了多源废物综合利用和零排放。

63、(3)本发明基于危险废物(垃圾焚烧飞灰)制备得到地聚合剂，再进一步将制备得到的地聚合剂与多源废物、协同剂混合发生地聚-耦合-协同反应，得到可实现不同场景下资源化利用的固废基地聚合人造土。

64、(4)采用本发明所提供的方案，将危险废物转变为一般废物，实现了危险废物与其他一般废物的协同处置。