[发明专利]一种基于磷酸镁水泥实现垃圾焚烧飞灰无害化的改进方法

说明书

本发明公开了一种基于磷酸镁水泥实现垃圾焚烧飞灰无害化的改进方法，本发明通过耦合磷酸镁水泥、硅磷基地质聚合物、水热催化反应机理，促进硅磷镁纳米碳掺垃圾焚烧飞灰各组分相互作用且充分反应，最终实现垃圾焚烧飞灰中重金属和氯离子的有效固化稳定化，垃圾焚烧飞灰中二噁英的高效降解。本发明处置过程简单，所需原料简单且易得，处置后的垃圾焚烧飞灰颗粒可浸出重金属含量不超过GB30760中规定的限值，二噁英含量低于20ng‑TEQ/kg(以垃圾焚烧飞灰干重计)，氯离子含量低于2％。

技术领域

本发明涉及一种基于磷酸镁水泥实现垃圾焚烧飞灰无害化的改进方法，属于危险废弃物处置领域。

背景技术

焚烧技术的推广应用缓解了我国生活垃圾环境无害化处置的难题。但是，生活垃圾焚烧过程产生的焚烧飞灰，因其含有较高浸出浓度的重金属和高毒性当量的二噁英等有毒有害物质被列入《国家危险废物名录》。垃圾焚烧飞灰是一种灰白色或深灰色细小粉末，具有含水率低、粒径不均、孔隙率高及比表面积大的特点。因生活垃圾焚烧产生的烟气脱酸过程中需要喷射大量的消石灰等碱性物质，导致垃圾焚烧飞灰具有很高的酸缓冲能力和腐蚀性。此外，国内生活垃圾产量、组分等与发达国家有着显著不同，使得我国生活垃圾焚烧飞灰呈现出明显的不同特点。我国垃圾焚烧飞灰氯元素含量高且产生量大，同时垃圾焚烧飞灰成分复杂、波动大。随着生活垃圾焚烧无害化处理模式跨越式发展，焚烧过程产生的垃圾焚烧飞灰量也逐年增加，因此研发合适的垃圾焚烧飞灰无害化处置技术不仅有利于避免垃圾焚烧飞灰处置不当带来的环境污染风险而且有利于拓宽垃圾焚烧飞灰资源化利用途径。

磷酸镁水泥因反应速率快且性能较好，被广泛应用补修抢险、军工后勤、危险废物应急处理等工程。磷酸镁水泥因反应速率过快，在使用时通常需要加缓凝剂。但缓凝剂掺量增加会降低磷酸镁水泥的固化性能。垃圾焚烧飞灰中氧化钙含量很高，而氧化钙会降低磷酸镁水泥中轻烧氧化镁的反应活性。因此，当前应用磷酸镁水泥处理垃圾焚烧飞灰量有限，垃圾焚烧飞灰掺量增加会明显降低磷酸镁水泥固化飞灰的处置效果。

结合上述问题分析，磷酸镁水泥似乎并不适用于垃圾焚烧飞灰的大量处理，其存在成分和反应的不兼容性。但若能研发新的方法克服上述问题，不仅可以拓展磷酸镁水泥的使用，而且还可拓宽无害化处置垃圾焚烧飞灰的技术选择。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于磷酸镁水泥实现垃圾焚烧飞灰无害化的改进方法，不仅可以拓展磷酸镁水泥的使用，而且还可拓宽无害化处置垃圾焚烧飞灰。

技术方案：本发明所述一种基于磷酸镁水泥实现垃圾焚烧飞灰无害化的改进方法，包括以下步骤：

(1)将磷酸氢盐、轻烧氧化镁、垃圾焚烧飞灰混合，搅拌均匀，得到磷镁掺垃圾焚烧飞灰；

(2)将磷镁掺垃圾焚烧飞灰与硅基材料盐混合，搅拌均匀，得到硅磷镁掺垃圾焚烧飞灰；

(3)将硅磷镁掺垃圾焚烧飞灰与纳米碳材料混合，搅拌均匀，得到硅磷镁纳米碳掺垃圾焚烧飞灰；

(4)将硅磷镁纳米碳掺垃圾焚烧飞灰与水混合，搅拌均匀，得到硅磷镁纳米碳掺垃圾焚烧飞灰浆；

(5)将硅磷镁纳米碳掺垃圾焚烧飞灰浆水热，分离，自然养护，将固体研磨成粉，得到无害化处置后的飞灰。

优选地，步骤(1)中，所述磷酸氢盐为磷酸盐二氢钾、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中任意一种。

优选地，步骤(1)中，所述磷酸氢盐、轻烧氧化镁、垃圾焚烧飞灰的质量比10～30:20～60:100。

优选地，步骤(2)中，所述硅基材料为硅灰或高炉矿渣。

优选地，步骤(2)中，所述硅基材料与磷镁掺垃圾焚烧飞灰的质量比为30～60:100。

优选地，步骤(3)中，所述纳米碳材料为纳米石墨烯或纳米活性炭。