[发明专利]一种利用垃圾焚烧飞灰烧制的低碱硫铝酸盐水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料和环保技术领域，具体涉及一种利用垃圾焚烧飞灰烧制的低碱硫铝酸盐水泥及其制备方法。

技术背景

硫铝酸盐水泥与传统的硅酸盐水泥相比具有早强、高强、低徐变、抗冻融、抗渗、耐腐蚀等特点，广泛应用于高标号混凝土结构工程、冬季施工工程、水泥制品、GRC制品及各种特殊工程上，受到工程界的广泛重视和欢迎。然而目前市售的硫铝酸盐水泥主要是以煅烧高品位铝土矿，石灰石，天然二水石膏(CaSO₄·2H₂O)为主要生产原料。由于当前资源能源的有效利用和环境问题引起了人们的高度重视，社会提倡可持续发展的战略。而使用的高品位铝土矿、石灰石、石膏等是天然矿物，天然资源是不可再生资源，使用了一点就少一点，这对日益紧张的资源构成了威胁，所以寻求天然资源的替代品是当前建材行业发展的一个趋势。

城市垃圾焚烧飞灰中因含有总二噁英(PCDDs)和总呋喃(PCDFs)、较高浸出浓度的重金属而属于危险废弃物，而同时焚烧飞灰中的主要化学成分属CaO-SiO₂-Al₂O₃(Fe₂O₃)体系，所以焚烧飞灰既有污染性，又有资源利用性，因此如何安全有效地处置利用垃圾焚烧飞灰已成为急需解决的环境和社会问题。国内外对焚烧飞灰的处置着重于无害化处理，如熔融固化、水泥固化等，而对其所具有的资源性却未能得到利用。

随着城市建设的飞速发展，我国城市废弃物的排放量也急剧增加，已成为影响经济发展的重要因素。垃圾焚烧技术可以有效地破坏有机毒性物质，大大降低垃圾的体积，而且可以回收能源，将会成为我国垃圾无害化、减容化和资源化处理技术的重要研究和发展方向。然而，垃圾焚烧后，对于可燃性物质的去除性效果很好，但对于重金属而言，在焚烧后它们的总量并不会改变。因此，一些矿物和元素富集于灰渣中，特别是飞灰中，含有大量的具有高浸出毒性的可溶性重金属，有毒元素的含量比一般土壤中高10-100倍，而且大多数飞灰中含有高浓度的二噁英，如对这些飞灰采取简单式的填埋处理，势必增加对生态环境的污染，严重威胁人类的生存和生活环境。因此，《国家危险废弃物名录》已经明确规定垃圾焚烧飞灰为危险废弃物，飞灰的处置必须严格按照危险废弃物的标准进行。而且，我国垃圾焚烧还在不断发展，灰、渣排放量惊人。2001年，我国运行和在建的垃圾焚烧装置处理城市垃圾量超过13150t/d，每年垃圾焚烧将产生飞灰21万t。近几年我国的垃圾处理规模以5％的速度递增，据有关人士估计，2008年我国飞灰产量将突破50万t，焚烧飞灰进入危险废弃物填埋场的年处理费用将超过140亿元。除了费用问题，危险废弃物填埋场还存在占地、二次污染等问题。目前，我国的生活垃圾焚烧厂的建设要远远超过危险废弃物填埋场的建设步伐，每天都会产生大量的垃圾焚烧飞灰急需寻找合适的出路，而当前我国已建的危险废弃物填埋场的填埋能力和使用期限都非常有限，因此如何采取适当的技术处理飞灰，并达到稳定化、资源化和无害化的目标，已成为亟待解决的问题。

我国的铝矾土，绝大多数属于I级以下中低品位矿，属水硬铝石型铝土矿，具有高铝高硅的特征。特别是矿石中的铝硅比(矿石中Al₂O₃与SiO₂的质量比简称A/S)为2-4的低品位矿，由于对其进行精选的成本高，而导致被大量中小型企业丢弃而没有被有效利用。这些低品位矿石的堆存不仅将带来环境污染、土地占用等一系列问题，同时这些低品位矿石中还含有许多的有用矿物成分，这又将造成一定的资源浪费。

我国绝大部分燃煤电厂烟气脱硫采用的是工业化比较成熟和应用广泛的湿法脱硫工艺。但是，这种石灰石-石膏法湿法脱硫工艺产生的后果就是脱硫石膏大量堆放、分解造成二次污染，对气候、土壤、植物和人类健康带来危害。另外，许多化工企业生产过程中的副产石膏早已积弊为患。预计到2010年，脱硫石膏和化工副产品石膏将超过1亿吨。如何处置这些工业废弃物，也已成为迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种利用垃圾焚烧飞灰烧制的低碱硫铝酸盐水泥及其制备方法。

本发明提出的利用垃圾焚烧飞灰烧制的低碱硫铝酸盐水泥，由垃圾焚烧飞灰、低品位铝土矿、脱硫石膏、粉煤灰和石灰石组成，其组份的重量百分比如下：

组份                        重量百分比wt％

垃圾焚烧飞灰                15～42