一种垃圾焚烧灰固化重金属高强陶粒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种垃圾焚烧灰固化重金属高强陶粒的制备方法，将垃圾灰、盐渍土5、玻璃粉、碳酸钙、碳酸钠按一定重量比例混合，水料比为0.25～0.40，制成球形颗粒，再经干燥、烧结工艺制成；为垃圾的资源化利用开辟了更为广阔的用途渠道；本发明专利技术以危险废弃物--垃圾焚烧飞灰作为陶粒原料，通过特定工艺制备成高强陶粒，即便在恶劣环境下也有着极其显著的重金属固化性能，具有极高的稳定性和安全性。本发明专利技术既实现了固废的无害化处理、资源化利用，又避免了二次污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑材料和危险废物处理处置
，尤其涉及一种垃圾焚烧灰固化重金属高强陶粒的制备方法。 
技术介绍
目前，我国经济建设取得令人瞩目的成果，同时出现的问题也越来越多。如，迅速增长的生活垃圾，已经成为制约城市可持续发展的绊脚石。统计数据表明：2013年中国城市的年生活垃圾量已超过2亿吨，而绿色化处理占的比例不到百分之十五。堆积的垃圾总量已多达100亿吨，占用的土地达80万亩，这对自然环境造成了极其恶劣的危害。垃圾焚烧可以大大降低垃圾的体积，一般可以减少到原体积的5％～30％，并减少有机毒性物质，焚烧产生的余热还可用来发电等用途。垃圾焚烧后仍会有大量的灰渣，其大部分在垃圾焚烧炉的炉排下，在烟气除尘器、余热锅炉等也都会存有灰渣。垃圾焚烧后，底灰大约占总渣量的80％～90％；而飞灰仅占总渣量10％～20％。底灰的有害物质含量较少，当成一般固体废弃物处置即可；但飞灰的毒性较高不应轻易随便处置。造成飞灰毒性较高的原因有两个，第一，重金属在垃圾焚烧时高温挥发，在净化系统中粘附在飞灰上；另外，垃圾焚烧会产生二噁英，二噁英也会在焚烧时黏在飞灰上。因此，垃圾焚烧飞灰中含有浓度较高的重金属，如铅、镉。还含有高浓度的二恶英，在对它们进行最终处置之前一般需先经过固化、稳定化处理。 当前，飞灰处置的主要技术主要有：熔融固化技术、水泥固化、化学药剂固化稳定化等，经过安全处理后的产物，如满足浸出毒性标准或是符合资源化利用标准，可以进入普通填埋场进行填埋处置或进行资源化利用。由于利用上述技术处置垃圾飞灰成本很高，所以目前对于大多数的焚烧飞灰仍是进行简单的填埋。而国内的实际情况是：一方面，填埋场地紧张，建设投入资金惊人，而飞灰先经固化再进行填埋的费用过高(1500元/吨～2500元/吨)；另一方面，焚烧飞灰处置方式若为简单的填埋，其重金属将会溶出，对人体健康及生态环境的造成严重的危害。因此，如何采取适当的技术处理焚烧飞灰，并达到稳定化、资源化和无害化的目标，已成为当前许多学者研究的重点。 环境保护部华南环境科学研究所的彭晓春和吴彦瑜的201210127664.5号“一种利用垃圾焚烧飞灰和玻璃粉制备陶粒的方法”和天津泰达环保有限公司的高亮等的200610013336.7号“利用垃圾焚烧飞灰为原料的陶粒及其制备方法”，其利用垃圾焚烧飞 灰制备陶粒，为建材行业处置焚烧飞灰提供了新的渠道。但两者在陶粒强度、吸水率和重金属固化方面均有一定的局限性，还有很大的改进和提升空间。 
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术人经过大量试验，开发出了一种垃圾焚烧灰固化重金属高强陶粒的制备方法。 本专利技术目的是提供一种垃圾焚烧灰固化重金属高强陶粒的制备方法，步骤包括： 1)将盐渍土、垃圾灰和废玻璃，分别经干燥、破碎、球磨后过0.6mm方孔筛，备用。 2)烧制陶粒的混合料，由以下重量百分比的组分组成：垃圾灰60％～80％；盐渍土5％～20％；玻璃粉5％～10％；碳酸钙3％～6％；碳酸钠3％～6％；水料的重量比为0.25～0.40。 3)取各组分充分搅拌均匀后，放入制粒机中制成球形料球颗粒。 4)将步骤3)所得料球颗粒放入干燥箱中干燥，然后放入马弗炉中，按照以下工艺过程烧结： 预热：以6～10℃/分的升温速率，由室温升到400℃～600℃，保温30～50分钟； 焙烧：在1050℃～1150℃保温5-25分钟，升温速率10～15℃/分； 降温退火：600℃以上时，以20℃/分的速率快速降温；温度降至600℃后，将球粒从马弗炉中取出，放在室温下自然冷却，即得。 步骤1)中的废玻璃，可以是普通玻璃板、玻璃瓶、白玻璃等。 作为进一步优化技术方案，步骤3)中的料球颗粒的粒径选择为0.6～1.2cm。 作为进一步优化技术方案，步骤2)中的发泡剂碳酸钙与碳酸钠之比为1:1.5。 作为进一步优化技术方案，在干燥箱中干燥时，选择干燥温度为105℃，干燥时间为12小时。 本专利技术的优点和特点： 1.本专利技术为垃圾的资源化利用开辟了更为广阔的用途渠道。本专利技术将危险废弃物-垃圾焚烧飞灰作为原料制备出垃圾灰高强陶粒，既实现了固废的无害化处理、资源化利用，又避免了二次污染。 2.本专利技术制备的产品高强陶粒具有质轻、高强、经久耐用，和重金属固化效果好的优点，可以作为保温材料；目前我国基础建设推进较快，所需的建筑材料也大大增加，本陶粒也可以代替砂石作为轻质混凝土中的骨料，能大大缓解自然骨料的压力。 3.本专利技术实现了有效双重固化垃圾焚烧飞灰中有毒重金属，实现了垃圾飞灰中的铅、铜等 重金属的双重固化。陶粒的浸出毒性均远远低于国家标准，并且该陶粒针对恶劣环境(酸/碱性条件下)也有着极其显著的重金属固化性能，具有极高的稳定性和安全性。因此，即便使用垃圾焚烧飞灰制备，本陶粒仍可放心的用于建筑及其他行业。 附图说明图1为本方法的制备流程图。 其中：1.垃圾焚烧灰渣；2.烘干；3.球磨粉碎；4.玻璃粉；5.盐渍土；6.发泡剂；7.称量；8.搅拌；9.造粒；10.料球干燥；11.焙烧；12.冷却；13.性能检测。 具体实施方式为了便于对本专利技术的理解，下面做进一步详细说明，但并不限制本专利技术。 在实施本专利技术时，可根据不同用途，调节料球颗粒的粒径。 尽管对本专利技术进行了具体说明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离如所附的权利要求中所定义本专利技术的精髓和范围内，可以在形式和细节上进行多种变化。 实施例1 将盐渍土、垃圾灰和废玻璃经干燥、破碎、球磨后过0.6mm方孔筛；按重量取垃圾灰60％、盐渍土18％、玻璃粉10％、碳酸钙6％和碳酸钠6％，混合搅拌均匀，水料比0.3，得混合料；将所得混合料放入制粒机中造成粒径为0.6～1.2cm的球形料球颗粒；将料球颗粒放入干燥箱中于105℃下干燥12小时；然后将干燥后的生料球放入马弗炉中，按照以下工艺进行烧结： 预热温度：以6℃/分的升温速率，由室温升到400℃，保温30分钟； 焙烧阶段：1150℃保温15分钟，升温速率15℃/分； 降温退火阶段：600℃以上时，以20℃/分的速率快速降温，至600℃时，将陶粒从马弗炉中取出放在室温下急速冷却，即得垃圾焚烧灰固化重金属高强陶粒。 所得陶粒的容重为800kg/m3，筒压强度为10.52Mp，吸水率为6.94％。其机械强度和重金属污染指标均满足国家建筑高强轻集料的要求。 根据国家标准GB5085.2-1997《固体废物浸出毒性浸出方法—水平震荡法》，对飞灰和本产品陶粒浸出毒性进行试验，陶粒浸出浓度Cu为0.0718mg/L、Zn为0.4199 mg/L、Pb为0.0900 mg/L、Cr为0.0422 mg/L，远远低于《危险废物鉴别标准及危险废物填埋标准》 的要求。 实施例2 按重量百分比取垃圾灰70％；盐渍土10％；玻璃粉8％；碳酸钙6％和碳酸钠6％，混合搅拌均匀；按水料比0.26，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垃圾焚烧灰固化重金属高强陶粒的制备方法，其特征在于包括步骤： 1)将盐渍土、垃圾灰和废玻璃，分别经干燥、破碎、球磨后过0.6mm方孔筛，备用。 2)烧制陶粒的混合料，由以下重量百分比的组分组成：垃圾灰60％～80％；盐渍土5％～20％；玻璃粉5％～10％；碳酸钙3％～6％；碳酸钠3％～6％；水料的重量比为0.25～0.40。 3)取各组分充分搅拌均匀后，放入制粒机中制成球形料球颗粒。 4)将步骤3)所得料球颗粒放入干燥箱中干燥，然后放入马弗炉中，按照以下工艺过程烧结： 预热：以6～10℃/分的升温速率，由室温升到400℃～600℃，保温30～50分钟； 焙烧：在1050℃～1150℃保温5‑25分钟，升温速率10～15℃/分； 降温退火：600℃以上时，以20℃/分的速率快速降温；温度降至600℃后，将球粒从马弗炉中取出，放在室温下自然冷却，即得。

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧灰固化重金属高强陶粒的制备方法，其特征在于包括步骤： 
1)将盐渍土、垃圾灰和废玻璃，分别经干燥、破碎、球磨后过0.6mm方孔筛，备用。 
2)烧制陶粒的混合料，由以下重量百分比的组分组成：垃圾灰60％～80％；盐渍土5％～20％；玻璃粉5％～10％；碳酸钙3％～6％；碳酸钠3％～6％；水料的重量比为0.25～0.40。 
3)取各组分充分搅拌均匀后，放入制粒机中制成球形料球颗粒。 
4)将步骤3)所得料球颗粒放入干燥箱中干燥，然后放入马弗炉中，按照以下工艺过程烧结： 
预热：以6～10℃/分的升温速率，由室温升到400℃～600℃，保温30～50分钟； 

【专利技术属性】
技术研发人员：曲烈，王渊，杨久俊，张磊，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津;12