[发明专利]一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理的方法

说明书

技术领域

本发明属于垃圾焚烧领域，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理的方法。

背景技术

随着城市化进程的加快和人们物质生活的提高，我国城市生活垃圾的数量每年以8％-10％的数量递增，据统计，2011年排放量已经超过2.9亿吨，清运量约2亿吨。垃圾焚烧具有占地面积小、减量化效果显著(体积减小95％，重量减少75％)、无害化较彻底、垃圾资源化利用(回收电能和热能)等优点，是许多发达国家处理生活垃圾的主要方法。近年来，我国生活垃圾焚烧法所占比例逐年增加，至2011年在建和建成的垃圾焚烧厂100余座，占垃圾总处理量的16％左右，其中超过70％的生活垃圾焚烧厂集中在我国经济发达、用地紧张的东部地区。垃圾飞灰中含有重金属、可溶性盐及微量的二噁英(PCDD)、呋喃(PCDF)等有机污染物，被列为我国一类危险废物(GWKB3-2000)，必需经过无害化处理后才能填埋。

目前常用的飞灰处理途径主要有3类：1.水泥固化或化学药剂稳定化后填埋处理；2.提取重金属或经高温熔融处理后资源化利用；3.飞灰作为部分原料生产绿色水泥、混凝土、陶粒、玻璃等硅酸盐类材料。水泥固化法主要利用水化产物的物理包容、吸附作用固化重金属，价格低廉但增容率大。化学药剂稳定法是通过与化学药剂的反应，将可溶的重金属离子变成低溶解度的高分子络合物或者无机矿物质从而达到稳定化的效果。该法操作简便，但很难找到一种普遍适用且低廉的药剂，且稳定化效果受环境pH影响较大，存在安全隐患。高温处理法重金属稳定化效果好，残渣可以作为建材原料再利用，但能耗大，费用高，产生的尾气处理过程复杂。重金属提取法包括高温熔融法、化学药剂提取法、酸碱法、水处理法(如中国专利《一种垃圾焚烧飞灰处理及从中回收重金属的方法》公开号CN 101092665)等，主要目的在于提取出重金属再利用。该法弊端明显，如：二次污染、工艺复杂、效果不稳定等，目前主要处于实验室研究阶段。其它的资源化处理方法因经济技术方面的原因，目前尚不能大规模应用。目前，上海市垃圾焚烧飞灰掺入水泥、螯合剂进行稳定化处理后，作为危险废物填埋，据调查，填埋费用高达2400元/吨。因此，寻找一种处理成本低、处理量大、工艺简单，且可长期保持效果相对稳定的处理方法，非常有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以垃圾焚烧飞灰为原料，添加少量配料，在NaOH溶液作用下充分利用飞灰中的活性成分，生成稳定的地质聚合物材料，实现垃圾焚烧飞灰中的污染物的固化与化学稳定化。

本发明的一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理的方法，包括：

将质量百分比85％-98％的垃圾焚烧飞灰和2％-15％的偏高岭土均匀混合，加入固体添加量占物料总重量1％～10％、水灰比(添加水分的量与物料总重量的质量比值)为0.2～0.45的碱溶液，持续搅拌、成型，微波辐照1-5分钟，然后先自然养护2-3天后洒水自然养护3-5天至成品。

所述偏高岭土为高岭土在550～750℃煅烧250～300分钟所得。

所述偏高岭土含量为10％-15％时成品强度大于10MPa。

所述碱溶液为NaOH水溶液。

所述搅拌时间为15-45分钟。

所述成型时间为2-24小时。

本发明原理为：

城市生活垃圾焚烧飞灰主要成分为CaO(15％～40％)、SiO₂(10％～30％)、Al₂O₃(4％～6％)、Fe₂O₃(1％～3％)，在充分利用这些成分的基础上，添加适量偏高岭土及NaOH，在微波辐照和养护条件下进行如下过程：

(1)地质聚合物固化。SiO₂、Al₂O₃中Si-O键Al-O键断裂重组，形成一系列的低聚硅铝四面体(即非晶质、半晶质三维铝硅酸盐矿物聚合物、地质聚合物、geopolymer)，聚合后大部分水被排除，少量水以结构水的形式取代-O的位置，最终形成以硅铝氧链-Si-O-Al-O-、硅铝硅氧链-Si-O-Al-Si-O-和硅铝二硅氧链-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-等为基本结构，Si-O四面体和Al-O四面体为单元的不规则三维网状结构。该网状结构的地质聚合物因Al-O四面体的存在而产生电荷不平衡，带负电。飞灰中的碱金属、碱土金属以及重金属阳离子以平衡电荷或网络填充体参与反应过程。从而，以离子键或共价键被牢固的固化。