一种垃圾焚烧飞灰制备超轻填料的工艺制造技术

本发明专利技术涉及垃圾焚烧飞灰制备超轻填料的工艺。垃圾焚烧飞灰作为原料，页岩或粉煤灰作为辅料，木屑、秸秆或稻壳作为造孔剂，掺加少量复合重金属稳定剂，按一定比例混合，经加水搅拌、水浴反应、造粒、干燥、烧结，制备成一种重金属浸出率小的超轻填料。填料的烧制采用无需预热阶段的快速烧结制度，即料球从室温骤升至烧结温度，中途不经历匀速升温和预热过程。该工艺耗时短、效率高，制得的填料轻质、多孔、高强。本发明专利技术较常规的垃圾焚烧飞灰处理与处置方式具有运行成本低、处置周期短、二次污染少和利废率高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种危险固体废弃物的资源化工艺，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰制备超轻填料的工艺。
技术介绍
垃圾焚烧会产生一定量的垃圾焚烧灰渣，其中在热回收系统、烟气净化系统收集的物质，即垃圾焚烧飞灰，往往占到被焚烧垃圾量的5％～10％，甚至10％～15％。飞灰一般呈灰白色或深灰色，粒径小于300μm，含水率5％～15％，热酌减率为34％～51％，颗粒形态多样化。飞灰给环境带来的污染主要有重金属污染、二恶英污染和溶解盐污染。飞灰中的主要重金属污染元素为Pb、Cd、Hg和Zn。垃圾焚烧过程中由于垃圾组分、通气量等原因造成焚烧不完全，在飞灰颗粒中富集一定量剧毒的二噁英和呋喃(PCDD/DFs)类有机污染物，在飞灰运输、贮存、处理和处置是，这些污染物将对生态环境构成威胁，对人类健康造成危害。飞灰资源化利用是解决飞灰处理难题的唯一途径。飞灰的资源化利用必须从资源利用和环境影响两方面予以考虑。在目前的研究中，垃圾燃烧飞灰的资源化利用需要考虑一下3各因素：(1)使用性能和成本。良好的使用性能和低成本是资源化利用和市场化推广的必要条件。(2)加工适应性。这主要由飞灰的物理化学性质决定。(3)符合环境标准且具有长期稳定性。超轻填料是指堆积密度在200～500kg/m3之间的填料，其轻质、多孔的特点十分有利于微生物的生长繁殖，常作为水处理填料用于曝气生物滤池。当前超轻填料多以粘土为原料，而粘土绝大部分取自于耕地，为了保护土地资源，国家已明令禁止生产、销售和使用粘土类烧结材料。垃圾焚烧飞灰与粘土的化学成分相似，可取代粘土制备超轻填料。超轻填料的烧制一般采用预热—烧结两步式焙烧工艺：室温——匀速升温——预热温度(保持一定时间)——匀速升温——烧结温度(保持一定时间)，这种工艺的缺点在于烧制时间长、工艺效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改进现有技术的不足，提供一种垃圾焚烧飞灰制备超轻填料的工艺，实现对垃圾焚烧飞灰的无害化与资源化处置，同时实现对填料性能和烧制工艺效率的提高。本专利技术的技术方案为：一种垃圾焚烧飞灰制备超轻填料的工艺，其具体步骤为：(1)垃圾焚烧飞灰、复合重金属稳定剂和辅料研磨，过筛；有机造孔剂粉碎，过筛。(2)填料原料按以下重量份配比构成：垃圾焚烧飞灰20～56重量份，复合重金属稳定剂2～8重量份，有机造孔剂4～12重量份，辅料32～66重量份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后水浴反应，冷却后造粒，制成生料球；(3)生料球在烘箱内干燥；再采用无预热阶段的快速烧结制度焙烧；焙烧后自然冷却至室温，制得超轻填料。优选垃圾焚烧飞灰、复合重金属稳定剂和辅料研磨过100目筛；有机造孔剂粉碎过32目筛。优选上述的复合重金属稳定剂的成分为沸石、磷酸二氢钠和氧化镁；其中沸石占复合重金属稳定剂质量的20～30％，磷酸二氢钠占复合重金属稳定剂质量的45～55％，氧化镁占复合重金属稳定剂质量的15～35％。优选上述的有机造孔剂至少为木屑、秸秆或稻壳中的一种；所述的辅料至少为页岩、粉煤灰或粘土中的一种。优选上述的水浴反应温度为60～80℃，反应时间为20～40min。优选生料球在烘箱内干燥的温度为100～120℃，干燥时间为2～4h。优选上述的无预热阶段的快速烧结制度为干燥后的料球移入已升温至1100～1200℃的箱式电阻炉中，焙烧10～20min。有益效果：1、本专利技术提供的垃圾焚烧飞灰资源化方法较常规的垃圾焚烧飞灰处理与处置方法具有以下优点：运行成本低，处置周期短，二次污染少，利废率高。2、本专利技术提供的飞灰基超轻填料烧制工艺烧制时间短，工艺的效率高。3、本专利技术制得的填料轻质多孔，有利于微生物的生长繁殖和填料的反冲洗。4、本专利技术配制的复合重金属稳定剂用量少、成本低、重金属稳定化效果好，对不同重金属成分和形态具有普适性，制得填料的重金属浸出率较小。具体实施方式实施例1沸石、磷酸二氢钠和氧化镁按一定质量比混合，沸石占混合物质量的20％，磷酸二氢钠占混合物质量的45％，氧化镁占混合物质量的35％，充分搅拌，混合均匀，配制成复合重金属稳定剂。垃圾焚烧飞灰、复合重金属稳定剂和页岩研磨，过100目筛；木屑粉碎，过32目筛。填料原料按以下重量份配比构成：垃圾焚烧飞灰20份，复合重金属稳定剂2份，木屑12份，页岩66份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后在60℃水浴下反应40min，冷却后造粒，制成生料球。生料球在温度为100℃的烘箱内干燥4h；再移入已升温至1100℃的箱式电阻炉中，焙烧20min；焙烧后自然冷却至室温，制得超轻填料。制得填料的堆积密度为253.8kg/m3，破碎率与磨损率之和为1.65％。实施例1制备的填料做重金属浸出实验，其结果见表1。表1填料浸出实验结果由表1填料的浸出实验可知：本专利技术用垃圾焚烧飞灰作为原料，页岩作为辅料，木屑作为造孔剂，添加复合重金属稳定剂，制成填料，其浸出液中重金属浓度较低。实施例2沸石、磷酸二氢钠和氧化镁按一定质量比混合，沸石占混合物质量的25％，磷酸二氢钠占混合物质量的50％，氧化镁占混合物质量的25％，充分搅拌，混 合均匀，配制成复合重金属稳定剂。垃圾焚烧飞灰、复合重金属稳定剂和页岩研磨，过100目筛；秸秆粉碎，过32目筛。填料原料按以下重量份配比构成：垃圾焚烧飞灰38份，复合重金属稳定剂5份，秸秆8份，页岩49份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后在70℃水浴下反应30min，冷却后造粒，制成生料球。生料球在温度为110℃的烘箱内干燥3h；再移入已升温至1150℃的箱式电阻炉中，焙烧15min；焙烧后自然冷却至室温，制得超轻填料。制得填料的堆积密度为292.2kg/m3，破碎率与磨损率之和为1.36％。实施例2制备的填料做重金属浸出实验，其结果见表2。表2填料浸出实验结果由表2填料的浸出实验可知：本专利技术用垃圾焚烧飞灰作为原料，页岩作为辅料，秸秆作为造孔剂，添加复合重金属稳定剂，制成填料，其浸出液中重金属浓度较低。实施例3沸石、磷酸二氢钠和氧化镁按一定质量比混合，沸石占混合物质量的30％，磷酸二氢钠占混合物质量的55％，氧化镁占混合物质量的15％，充分搅拌，混合均匀，配制成复合重金属稳定剂。垃圾焚烧飞灰、复合重金属稳定剂和粉煤灰研磨，过100目筛；稻壳粉碎，过32目筛。填料原料按以下重量份配比构成：垃圾焚烧飞灰56份，复合重金属稳定剂8份，稻壳4份，粉煤灰32份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后在80℃水浴下反应20min，冷却后造粒，制成生料球。生料球在温度为120℃的烘箱内干燥2h；再移入已升温至1200℃的箱式电阻炉中，焙烧10min；焙烧后自然冷却至室温，制得超轻填料。制得填料的堆积密度为341.7kg/m3，破碎率与磨损率之和为1.1％。实施例3制备的填料做重金属浸出实验，其结果见表3。表3填料浸出实验结果由表3填料的浸出实验可知：本专利技术用垃圾焚烧飞灰作为原料，粉煤灰作为辅料，稻壳作为造孔剂，添加复合重金属稳定剂，制成填料，其浸出液中重金属浓度较低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垃圾焚烧飞灰制备超轻填料的工艺，其具体步骤为：(1)垃圾焚烧飞灰、复合重金属稳定剂和辅料研磨，过筛；有机造孔剂粉碎，过筛；(2)填料原料按以下重量份配比构成：垃圾焚烧飞灰20～56重量份，复合重金属稳定剂2～8重量份，有机造孔剂4～12重量份，辅料32～66重量份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后水浴反应，冷却后造粒，制成生料球；(3)生料球在烘箱内干燥；再采用无预热阶段的快速烧结制度焙烧；焙烧后自然冷却，制得超轻填料。

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧飞灰制备超轻填料的工艺，其具体步骤为：(1)垃圾焚烧飞灰、复合重金属稳定剂和辅料研磨，过筛；有机造孔剂粉碎，过筛；(2)填料原料按以下重量份配比构成：垃圾焚烧飞灰20～56重量份，复合重金属稳定剂2～8重量份，有机造孔剂4～12重量份，辅料32～66重量份；干料混合后，加水充分搅拌，搅拌均匀后水浴反应，冷却后造粒，制成生料球；(3)生料球在烘箱内干燥；再采用无预热阶段的快速烧结制度焙烧；焙烧后自然冷却，制得超轻填料。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(1)中垃圾焚烧飞灰、复合重金属稳定剂和辅料研磨，过100目筛；有机造孔剂粉碎，过32目筛。3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的复合重金属稳定剂的成分为沸石、磷酸二氢钠和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志英，徐炎华，刘杨，朱明新，徐学骁，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32