[发明专利]利用生活垃圾焚烧飞灰制备陶粒原料的方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了利用生活垃圾焚烧飞灰制备陶粒原料的方法及其产品和应用，称取水和生活垃圾焚烧飞灰，混合搅拌均匀得到垃圾焚烧飞灰浆；将垃圾焚烧飞灰浆倒入电动装置的样品处置区中，并在阳极室和阴极室分别加入硫酸钠水溶液至没过样品处置区堆置的飞灰浆，启动电源进行电动去除，得到脱氯灰浆；电动去除后，将脱氯灰浆与全部阴极室电解液混合，搅拌均匀，得碱激发脱氯灰浆；称取粉煤灰、三异丙醇胺和碱激发脱氯灰浆，混合搅拌均匀，陈化烘干研磨成粉得到陶粒原料。本发明制备工艺简单，本发明最高可去除飞灰中99%氯。本发明无需额外添加碱激发剂，本发明制备的飞灰烧结陶粒堆积密度相比常规飞灰烧结陶粒降低44%，桶压强度最高提高56%。

技术领域

本发明涉及危险废弃物无害化处置及资源化领域，具体涉及一种利用生活垃圾焚烧飞灰制备陶粒原料的方法及其产品和应用。

背景技术

当前随着城市规模急剧扩张，城市中生活垃圾的产量急剧增加。堆置的生活垃圾不仅占用了大量的土地资源，而且带来了严峻的环境污染问题。垃圾焚烧发电技术不仅可使得生活垃圾的质量与体积大幅减小，而且可利用燃烧所获得的热能进行发电。生活垃圾焚烧飞灰是指垃圾焚烧过程中在高温条件下挥发的重金属和无机盐等物质在冷却过程中冷凝或发生化学反应而产生的物质，其通常由烟气净化系统捕集。垃圾焚烧飞灰被列入在《国家危险废物名录》中，属于危险废物，垃圾焚烧飞灰中氯化物含量较高 (5％～25％)，主要来源自餐厨垃圾中的无机氯盐和垃圾中有机氯燃烧时分解生成的氯化物。生活垃圾焚烧飞灰比表面积较大，具有一定的吸附性与胶凝性，是制备水泥和建筑材料的潜在原料。但水泥及建筑材料对氯含量都有严格的要求。飞灰中高含量的氯不仅会延缓水泥胶凝固化过程，而且易加速钢筋混泥土腐蚀速率。若不对飞灰进行脱氯预处理直接将其作为原料烧制水泥或陶粒，不仅易加速炉窑腐蚀速度而且获得的产品胶凝固化性能差。当前行业上主要采用水洗法对垃圾焚烧飞灰进行脱氯。然而水洗的方式易将飞灰中大量的钙洗脱至废液中，这不仅产生了大量的水洗废液需要深度处理，而且还使得飞灰中的钙含量显著降低，导致飞灰胶凝特性变差。

陶粒大多以黏土、页岩、粉煤灰、污泥等为原料高温烧制而成，其被广泛应用于建材、铺路材料、耐火保温材料、化工、石油等领域。然而随着页岩、黏土等自然资源大量的消耗，我国开始禁止使用自然资源生产陶粒并逐步转向以各种工业固体废物。为避免含氯化物废气的产生及氯对炉窑的腐蚀，当前有研究人员利用生活垃圾焚烧飞灰制备免烧陶粒，但制备过程需要外添大量胶凝材料和碱激发剂，同时制备的陶粒相关性能要远差于高温烧制的陶粒。因此，结合上述分析，将垃圾焚烧飞灰转化为陶粒原料需对飞灰进行高效脱氯且不降低其胶凝活性。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种利用生活垃圾焚烧飞灰制备陶粒原料的方法。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种陶粒原料及其应用。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采取了如下的技术方案：一种利用生活垃圾焚烧飞灰制备陶粒原料的方法，包括以下步骤：

1)分别称取水和生活垃圾焚烧飞灰，混合，搅拌均匀得到垃圾焚烧飞灰浆；

2)将垃圾焚烧飞灰浆倒入电动装置的样品处置区中，并在阳极室和阴极室分别加入硫酸钠水溶液至没过样品处置区堆置的飞灰浆，启动电源进行电动去除处置1～3小时，得到脱氯灰浆；

3)电动去除处置后，将脱氯灰浆与全部阴极室电解液混合，搅拌均匀，得碱激发脱氯灰浆；

4)分别称取粉煤灰、三异丙醇胺和碱激发脱氯灰浆，混合，搅拌均匀，陈化24～72小时，烘干，研磨成粉，得到陶粒原料。

其中，所述步骤1)的生活垃圾焚烧飞灰与水固液比1～2∶1g/mL。

其中，所述步骤2)的硫酸钠水溶液浓度为0.05～0.25M。

其中，所述步骤2)电动装置的电压梯度为0.5～2.5V/cm。