专利名称：碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法
技术领域：
本发明涉及固体废物的破坏或将固体废物转变成为有用或无害的东西，特别是涉及具有潜在活性的危险固体废弃物的固化稳定和无害化处理，尤其涉及利用碱激发剂激活飞灰活性，使飞灰产生胶凝反应而实现固化稳定的处理方法。
背景技术：
垃圾焚烧飞灰是指，在垃圾焚烧烟气净化系统中收集所得的残余物，它不仅富集大量的汞、镉、铅、锌等有毒重金属，而且也富集了大量的二噁英类物质，是一种同时具有重金属危害特性和环境持久性有机毒物危害特性的废物，对人体健康和生态环境具有极大的危害性，被国家标准GB 18485-2001明文规定为危险废弃物，在最终处置前必须进行稳定化处理。在《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889-2008颁布以前，我国飞灰的处理方法基本为飞灰经过一定预处理，主要是水泥固化，达到危险废物填埋场准入条件后，进行安全填埋的处置。相对于卫生填埋，危险废物填埋场建设标准，如防渗要求等，比较高，投资压力大；同时，由于高标准的选址要求等因素，采用安全填埋时经常要长距离运输，综合安全填埋场的填埋作业要求，安全填埋的处理成本相比卫生填埋高出1 3倍。《生活垃圾填埋场污染控制标准》出台后，允许飞灰经处理并达到相关要求后进行分区填埋。这为各种技术的发展提供了空间的同时，也提出了更高的要求。藉此，国内学者针对飞灰的稳定化处理研究更成为环保领域研究的热点，研究成果也屡见不鲜。2008年，沈恩善申请的中国专利200810219221. 2公开了一种处理垃圾焚烧飞灰的方法，其步骤如下1)将质量组成份数为含五羟基乙酸盐类化合物0. 3 3份；含二甲氨基硫酸盐类化合物0. 5 12份； 水20 50份，制成稳定剂溶液；幻边搅拌边将稳定剂溶液加入到质量组成份数为100份的垃圾焚烧飞灰中，并持续搅拌至稠状浆料；幻在稠状浆料内加入质量组成份数为含硅酸盐类化合物1 10份，继续搅拌至成为灰浆混合物；4)将灰浆混合物喂入挤压机中，挤压成块状胚体力)将胚体置于蒸汽室内后，静置养护即可作为填埋处理。不难看出，此工艺方法虽简单易行、相对飞灰水泥固化处理增容也不大，但飞灰胚体需蒸汽养护，处理成本高。2010年，张曙光、刘汉桥、郝永俊等申请的中国专利20101(^66270. 9又公开了一种水泥联合重金属稳定剂的垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法，经处理养护七天后飞灰固化体，抗压强度在0. 2 MPa以上，Zn、Cd、Cu等重金属的浸毒性均低于生活垃圾填埋场入场控制标准。但此方法实质仍为水泥固化，增容仍然大。同年，由刘汉桥、魏国侠申请的中国专利201010120219. 7还公开了一种垃圾焚烧飞灰处理方法，步骤包括1)将垃圾焚烧飞灰与水混合配制成灰浆，在灰浆中加入酸提取剂、捕收剂和起泡剂调和成浆液；幻对浆液进行泡沫浮选处理，分离得到精灰和残浆；3)将精灰送入垃圾焚烧炉的二燃室助燃，精灰中富集的碳组分被燃料化利用，精灰中的二噁英被高温分解；4)将残浆进行过滤处理，分离得到尾灰和滤液，尾灰送入生活垃圾填埋场填埋力)在滤液中加入重金属沉淀剂再过滤，分离得到重金属沉淀盐和废液，废液经污水处理后排放。此发明虽能很好地对高碳、高氯垃圾焚烧飞灰中碳组分、氯离子、二噁英和重金属同时进行有效分离和回收，但此法步骤冗长， 可操作性不强，且产生的废水很难处理，易造成二次污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术垃圾焚烧飞灰处理方法的不足之处而提出一种利用碱激发技术固化稳定处理飞灰的方法。碱激发技术一般用于建筑材料的制备，如碱激发粉煤灰生产胶凝材料、混凝土碱激发处理再利用、碱激发飞灰的活性制备轻混凝土等。而本发明是采用碱激发技术固化稳定飞灰，在不加任何凝胶剂的基础上，只利用飞灰自身的火山灰特性，在碱激发剂激活飞灰活性的情况下，使飞灰自身产生胶凝反应并固化稳定，免除常规飞灰水泥固化法中大量的水泥用量，基本不增容，降低处理成本，节约运输费用，减少填埋空间。飞灰粒径大都在40 100 Mffl之间，主要成分属CaO、SiO2、Al2O3 ,Fe2O3体系，与粉煤灰相似，具有潜在火山灰特性，通过一定的化学手段，如碱激发，破坏飞灰外层的玻璃体，释放活性SiA、Al2O3 ；同时将网络聚集体解聚、瓦解成[SiO4 ]、[AlO4 ]等单体或双聚体等活性物，最终反应生成C-S-H、C-A-H等水硬性胶凝物质，使其变成坚硬的固块，固化封锁其中的重金属、二噁英，从而使飞灰得到无害化处理。飞灰本身的活性有多大，活性被激发程度如何，这都会影响飞灰固化体的强度，也直接影响飞灰中重金属及其他污染物的稳定效果。本发明从飞灰的特性及影响飞灰活性激发的因素出发，首先采用预处理，如研磨、调整飞灰配方，提高飞灰的活性；然后在水化的条件下利用碱激发剂和加热等措施来充分激发飞灰的活性，使其产生胶凝固化反应，稳定固化飞灰中的重金属、二噁英等有毒有害物质。为使飞灰固化体中的重金属更为惰性化，同时辅助添加重金属稳定剂，最终使飞灰真正达到无害化稳定固化处理的目的。本发明解决所述技术问题采用的技术方案是提出一种利用碱激发固化处理飞灰的方法，包括如下步骤
A、飞灰预处理
1)研磨飞灰使其粒径在SOMffl以下，以便其活性物充分暴露，
2)调整飞灰的活性，
飞灰活性指标是飞灰活性的主要评价指标，也是飞灰的固有属性，在实际操作中，可以通过调整其组分来实现。通常评价飞灰活性指标有
质量指标系数K= (Ca0+Mg0+Al203> /(Si02+Mn0+Ti02) 碱度系数Mo= (Ca0+Mg0)/(Si02+ TiO2) 活度系数Mn=Al2O3/ SiO2 一般而言，三个指标系数越大，飞灰的活性越高。测定待处理飞灰的主要化学物质成份，评定其活性。并通过加入活度调节剂调整飞灰的组分，使飞灰的活性指标值均大于1或符合表1的飞灰活性组分。活度调节剂包括粉煤灰、矿渣、石膏、粘土中的一种或其中两种及两种以上的混合物。表1飞灰活性组分
权利要求
1.一种碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，包括以下步骤A、对垃圾焚烧飞灰进行预处理，即研磨所述飞灰使其粒径在SOMffl以下，并根据需要用活度调节剂调节飞灰的活性，使其活性指标值均大于1 ；B、在经历步骤A预处理后的飞灰中，加入水和重金属稳定剂并进行充分搅拌，其中加入的水质量为飞灰质量的40 80 %，加入的重金属稳定剂质量为飞灰质量的0.5 2.0 %， 使所述飞灰中的可溶性重金属与重金属稳定剂充分结合而矿化稳定；C、在经历步骤B处理后的飞灰浆体中加入碱激发剂，加入的碱激发剂质量为飞灰质量的1 5 %，予以充分搅拌；D、在经历步骤C之后对所述加入了碱激发剂并充分搅拌了的飞灰浆体进行水浴加热处 理，控制加热温度在60 90 °C，加热时间为30 90 min，并不定期搅拌使所述飞灰浆体物料受热均勻；E、将经历步骤D处理后形成的混料成型、养护，以进一步封锁飞灰中已矿化的重金属， 同时固化飞灰中的二噁英，最终实现飞灰的无害化固化稳定。
2.如权利要求1所述的碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于所述步骤A中的活度调节剂包括粉煤灰、矿渣、石膏、粘土中的一种或其中两种及两种以上的混合物。
3.如权利要求1所述的碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于所述步骤B中加入的水用于飞灰水化，包括纯净水、自来水、河水或中水。
4.如权利要求1所述的碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于所述步骤B中加入的水质量最佳为飞灰质量的50士 1 %，使水固混合后成稠浆体状。
5.如权利要求1所述的碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于所述步骤B中加入的重金属稳定剂包括可溶性硫化物、可溶性磷酸盐、硫脲中的一种或其中两种及两种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于所述步骤C中加入的碱激发剂包括熟石灰、氢氧化钾Κ0Η、氢氧化钠NaOH、偏硅酸钠Na2SiO3、偏硅酸钾K2SiO3、强碱弱酸盐的一种或其中两种及两种以上的复合物。
7.如权利要求1所述的碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于所述步骤C中加入的碱激发剂质量最佳为飞灰质量的2 3 %。
8.如权利要求1所述的碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于所述步骤D中加热温度最佳控制在80士2 °C。
9.如权利要求1所述的碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于所述步骤D中加热时间最佳为60士3 min.
全文摘要
一种碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，包括以下步骤A.对垃圾焚烧飞灰进行预处理；B.再加入水和重金属稳定剂并进行充分搅拌，使所述飞灰中的可溶性重金属与重金属稳定剂充分结合而矿化稳定；C.之后再在飞灰浆体中加入碱激发剂，予以充分搅拌；D.之后进行水浴加热处理，控制加热温度和加热时间，并不定期搅拌使所述飞灰浆体物料受热均匀；E.最后将混料成型、养护，以进一步封锁飞灰中已矿化的重金属，同时固化飞灰中的二噁英，最终实现飞灰的无害化固化稳定。只需在调整飞灰活性的基础上，利用碱激发剂激活飞灰活性，使其产生胶凝反应，同时辅以重金属稳定剂，使得飞灰得到双效稳定。成本低、效果好、增容比低，不会造成二次污染。
文档编号B09B3/00GK102303036SQ20111018827
公开日2012年1月4日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者任玉森, 刘浪静, 姜雪丽, 孙业政, 汪春霞 申请人:东江环保股份有限公司