一种利用生活垃圾焚烧飞灰和炉渣制砖的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用生活垃圾焚烧飞灰和炉渣制砖的方法。该方法包括如下步骤：(1)将飞灰中的CaO进行熟化；(2)在熟化后物料中加入含硫化合物和水泥，搅拌均质进行重金属稳定化；(3)将重金属稳定化后物料进行养护，得到飞灰重金属固化体；(4)将飞灰重金属固化体进行破碎，得到飞灰粉料；(5)将炉渣中CaO进行熟化；(6)将熟化后物料进行干燥，得到炉渣结块；(7)将炉渣结块进行破碎，得到炉渣粉料；(8)混合灰飞粉料、炉渣粉料、粉煤灰、NaOH和水，得到砂浆；(9)将砂浆进行养护、成型，得到砖块。本发明专利技术利用土聚凝胶和水化硅酸钙制作建材，对飞灰和炉渣进行资源化利用，提升了砖体机械性能，飞灰中的重金属得到多级固化稳定化。

A method of brick making by using MSW incineration fly ash and slag

The invention discloses a method for making bricks by using municipal solid waste incineration fly ash and slag. The method includes the following steps: (1) curing the CaO in fly ash; (2) adding sulfur compounds and cement in the material after maturation, stirring the homogenization to stabilize the heavy metal; (3) curing the material after the stabilization of the heavy metal, and getting the solidified body of heavy metal in fly ash; (4) to break the fly ash heavy metal solidified body and get flying. Ash powder; (5) the clinker of the slag in the slag; (6) drying the material after curing and getting the slag caking; (7) the slag caking is broken to get the slag powder; (8) mixed ash fly powder, slag powder, fly ash, NaOH and water to get mortar; (9) the mortar is cured and formed, and bricks are obtained. The invention makes use of soil polygels and hydrated calcium silicate to make building materials, and utilize the fly ash and slag to improve the mechanical properties of the brick body, and the heavy metals in the fly ash are stabilized by multistage curing.

【技术实现步骤摘要】
一种利用生活垃圾焚烧飞灰和炉渣制砖的方法
本专利技术涉及一种利用生活垃圾焚烧飞灰和炉渣制砖的方法，属于危险废物与一般工业废物建材资源化利用

技术介绍
生活垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)是指在烟气净化系统和热回收利用系统(如节热器、余热锅炉等)中收集而得的残余物。由于焚烧过程中重金属的挥发和迁移，使飞灰中富集了大量重金属，如Hg、Pb、Cd、Cu、Cr、Zn、Ni等。在现有文献报道中，我国飞灰中，Zn最高可达17000mg/kg，Cu最高可达12000mg/kg，Pb最高可达30000mg/kg，Cd最高可达5000mg/kg，Cr最高可达3500mg/kg，Ni最高可达1500mg/kg。重金属一旦进入人体将很难排出体外，富集到一定程度，会直接伤害人体的神经系统、消化系统、生殖系统、免疫系统和骨骼，引起人体酶活性降低、语言及运动障碍、肝肾损害、骨质流失、致癌、致畸、致突变、神经衰弱、贫血、甚至死亡。飞灰早在2008年被列入《国家危险废物名录》，并仍出现在2016年版的《国家危险废物名录》，属于危险工业固体废物。近年来，我国生活垃圾焚烧发电得到快速发展。截止2015年底，全国已建成生活垃圾焚烧厂219座，年处理垃圾量8000万吨。焚烧技术发展的同时，也带来了每年近500万吨飞灰，占我国每年各类危险废物产生总量的近12％。飞灰，这一危险工业固体废物的处理问题，是目前亟待的环境问题之一。目前，飞灰这一危险工业固体废物的主要处理方式是固化稳定化后进行填埋。虽然2016年版的《国家危险废物名录》对稳定化后的飞灰进入生活垃圾填埋场实施了豁免管理，但是在垃圾围城的现状下，填埋只是权宜之计。在我国，一般工业固体废物的主要去向是进行再利用，由于工业固废富含Si、Al、Ca等元素，所以建材生产行业是工业固废的最大消纳和利用行业。依据中国环保产业协会的统计，2013年，我国43％的尾矿、68％的煤矸石、93％的粉煤灰、绝大部分的钢铁冶炼渣都用于建材生产、筑路等方面。而飞灰这一危险工业固体废物的主要元素亦为Si、Al、Fe、Mg、Ca、K、Na和Cl，SiO2、A12O3、CaO、Fe2O3、Na2O、K2O在飞灰中普遍存在，SiO2含量6.35-35.5％，A12O3含量0.92-13.7％，Fe2O3含量0.63-10.5％，CaO含量16.6-45.4％，MgO、Na2O、K2O各占1％-5％。这样的元素组成，为飞灰的建材资源化提供了必要的物质基础。飞灰通过建材利用进行资源化，是未来的主要研究和应用方向。目前，飞灰通过建材化进行资源化利用的途径主要有生产水泥、制作混凝土、制砖、铺设路基、建设堤坝等，虽然途径较多，但利用飞灰所生产的建材，其绝大部分为硅酸盐类建材，尤其用于制砖资源化时，产品多为以硅酸钙晶体为主要组成的建材砖产品，机械性能和环境友好性稍差，尤其是重金属的稳定化固化效果有待提高，限制了飞灰资源化砖的使用范围，也限制了飞灰资源化砖的市场和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰和炉渣制砖的方法，该方法配合利用土聚凝胶和水化硅酸钙两种不同晶相性质的凝胶制作建材，对飞灰这一危险废物和炉渣这一固体废物进行了资源化利用，提升了砖体机械性能，飞灰中的重金属也得到了固化稳定化。本专利技术的第一个目的是提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰和炉渣制砖的方法，包括如下步骤：(1)将飞灰中的CaO进行熟化；(2)在步骤(1)中所述熟化后的物料中加入含硫化合物和水泥，搅拌均质进行重金属的稳定化；(3)将步骤(2)中所述重金属稳定化后的物料进行养护，得到飞灰的重金属固化体；(4)将步骤(3)中所述飞灰的重金属固化体进行破碎，得到飞灰粉料；(5)将炉渣中的CaO进行熟化；(6)将步骤(5)中所述熟化后的物料进行干燥，得到炉渣结块；(7)将步骤(6)中所述炉渣结块进行破碎，得到炉渣粉料；(8)混合步骤(4)中所述飞灰粉料、步骤(7)中所述炉渣粉料、粉煤灰、NaOH和水，得到砂浆；(9)将所述砂浆进行养护、成型，得到建材砖。上述的制备方法，步骤(1)中，所述熟化的步骤如下：将飞灰与水混合，得到飞灰浆液；对所述飞灰浆液进行搅拌均质，完成所述飞灰中CaO的熟化。所述水的质量可为所述飞灰质量的50％～70％，具体可为70％。所述搅拌均质的温度可为15～30℃，具体可为25℃，时间可为2～3d，具体可为2d。所述熟化将所述飞灰中大量存在的CaO转化为Ca(OH)2，目的在于避免过多游离态CaO在建材中产生内应力，影响强度。上述的制备方法，步骤(2)中，所述含硫化合物可为无机硫化物或有机硫化物；所述无机硫化物可为Na2S；所述含硫化合物的质量可为所述飞灰干灰质量的2％～3％，具体可为3％。所述水泥的质量为所述飞灰干灰质量的3％～5％，具体可为3％。所述水泥可为52.5#水泥。所述搅拌均质的温度可为20～25℃，具体可为23～25℃、25℃、23℃或24℃；时间可为15min～30min，具体可为15min。所述Na2S会释放S2-沉淀飞灰中的重金属，同时产生等质量的NaOH。NaOH有两个作用，一是沉淀重金属，二是可以激活飞灰中Si和Al介稳态物料发生Si-Al的溶出并再聚合的土聚反应。所述水泥的作用是激活飞灰熟化产生的Ca(OH)2和具有火山灰性质的介稳态物质，待养护发育成水化硅酸钙凝胶。上述的制备方法，步骤(3)中，所述养护的条件可如下：温度为20～25℃(如25℃、20℃)，相对湿度＞90％(如95％～98％、95％、98％或96％)。所述养护的时间可为2～3d，具体可为2d。所述飞灰的重金属固化体的机械强度可为3～5MPa。所述养护使土聚凝胶和水化硅酸钙不断发育，产生机械强度，并完成对重金属的第一次固化稳定化。上述的制备方法，步骤(4)中，所述破碎的目数小于16目(粒径＜1mm)。上述的制备方法，步骤(5)中，所述熟化的步骤如下：将炉渣与水混合，得到炉渣浆液；对所述炉渣浆液进行搅拌均质，完成所述炉渣中CaO的熟化。所述水的质量可为所述炉渣质量的50％～70％，具体可为70％；所述搅拌的温度可为15～30℃，具体可为25℃；时间可为1～2d，具体可为1d。所述熟化可消除炉渣中过量的游离态CaO。上述的制备方法，步骤(6)中，所述干燥可为在通风环境中自然干燥。上述的制备方法，步骤(7)中，所述破碎的目数可为小于32目(粒径＜0.5mm)。上述的制备方法，步骤(8)中，所述飞灰粉料、所述炉渣粉料、所述粉煤灰、所述NaOH和所述水的质量比可为5:10:(3～5):(0.5～2):10，具体可为5:10:(3～5):(1～2):10、5:10:(3～5):(1.5～2):10、5:10:(3～5):(1～1.5):10、5:10:3:1:10、5:10:5:1.5:10、5:10:5:2:10、5:10:5:1.5:10、5:10:3:1.5:10或5:10:5:2:10。所述粉煤灰可为Ⅲ级及以上(Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级)的粉煤灰。所述粉煤灰富含介稳态Si、Al元素，可提高混合物料中的Si、Al元素的含量。所述NaOH可激活混合砂浆中的介稳态物料，激活土聚反应，产生土聚凝胶。上述的制备方法，步骤(9)中，所述养护的条件可如下：温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用生活垃圾焚烧飞灰和炉渣制砖的方法，包括如下步骤：(1)将飞灰中的CaO进行熟化；(2)在步骤(1)中所述熟化后的物料中加入含硫化合物和水泥，搅拌均质进行重金属的稳定化；(3)将步骤(2)中所述重金属稳定化后的物料进行养护，得到飞灰的重金属固化体；(4)将步骤(3)中所述飞灰的重金属固化体进行破碎，得到飞灰粉料；(5)将炉渣中的CaO进行熟化；(6)将步骤(5)中所述熟化后的物料进行干燥，得到炉渣结块；(7)将步骤(6)中所述炉渣结块进行破碎，得到炉渣粉料；(8)混合步骤(4)中所述灰飞粉料、步骤(7)中所述炉渣粉料、粉煤灰、NaOH和水，得到砂浆；(9)将所述砂浆进行养护、成型，得到砖块。

【技术特征摘要】
1.一种利用生活垃圾焚烧飞灰和炉渣制砖的方法，包括如下步骤：(1)将飞灰中的CaO进行熟化；(2)在步骤(1)中所述熟化后的物料中加入含硫化合物和水泥，搅拌均质进行重金属的稳定化；(3)将步骤(2)中所述重金属稳定化后的物料进行养护，得到飞灰的重金属固化体；(4)将步骤(3)中所述飞灰的重金属固化体进行破碎，得到飞灰粉料；(5)将炉渣中的CaO进行熟化；(6)将步骤(5)中所述熟化后的物料进行干燥，得到炉渣结块；(7)将步骤(6)中所述炉渣结块进行破碎，得到炉渣粉料；(8)混合步骤(4)中所述灰飞粉料、步骤(7)中所述炉渣粉料、粉煤灰、NaOH和水，得到砂浆；(9)将所述砂浆进行养护、成型，得到砖块。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述熟化的步骤如下：将飞灰与水混合，得到飞灰浆液；对所述飞灰浆液进行搅拌均质，完成所述飞灰中CaO的熟化；所述水的质量为所述飞灰质量的50％～70％；所述搅拌均质的温度为15～30℃，时间为2～3d。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述含硫化合物为无机硫化物或有机硫化物；所述无机硫化物为Na2S；所述含硫化合物的质量为所述飞灰干灰质量的2％～3％；所述水泥的质量为所述飞灰干灰质量的3％～5％；所述搅拌均质的温度为20～25℃，时间为15min～30min。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金惠，李扬，谭全银，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11