一种生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂及其修复方法技术

本发明专利技术提供了一种生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂，包括按质量百分比计的如下组分：矿渣65～85%，熟料8～20%，碱性激发剂2～8%，羟基磷灰石3～10%。该复合钝化剂原料采用工业固体废物，廉价易得，降低成本，利废治污；而且本发明专利技术提供的生活垃圾焚烧飞灰修复方法，操作简单，通过矿物水化所产生的物质，对生活垃圾焚烧飞灰中重金属阴离子团和两性重金属阳离子进行固化稳定化，效果明显，固化早期即能降低重金属浸出浓度，中长期能持续进行反应，重金属浸出浓度保持降低趋势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于危险废物治理环保
，具体涉及一种生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂及其修复方法。
技术介绍
随着我国城市规模的扩大，经济水平以及人民生活水平的提高，城市所产生的垃圾量也在日益增大，焚烧法在处理城市生活垃圾中不但可以做到热回收利用，还具有明显的减容化，无害化等优点，近年来正在得到广泛的推广和应用。但是在焚烧过程中所产生的垃圾焚烧飞灰因浓缩了大量的重金属，在很多国家都被认定为危险废物，对其进行最终处置之前必须进行无害化处理。目前对城市垃圾焚烧飞灰无害化处理方法主要有热处理法（烧结，玻璃化和熔融），化学药剂稳定法，重金属提取法（酸提取，碱提取以及生物试剂提取等）以及固化稳定化4种处理方法。固化稳定化技术由于其良好的效果、处理时间短、适用范围广，尤其是适用于含重金属浓度高的危险废物及土壤等优势，而备受关注。美国环保局曾将其称为有毒有害废物的最佳处理技术。该技术不仅能将有害污染物变成低溶解性、低毒性和低移动性的物质，而且处理后所形成的固化体还可被建筑行业所采用（路基、地基、建筑材料）。而在固化稳定化处理方法中，水泥固化与玻璃固化、有机固化等相比，具有成本低，应用方便的优点，已在国内外的危险废物填埋处置方面广泛应用且技术成熟。但此方法存在对Zn2+、Pb2+等部分二价两性重金属阳离子和高价重金属阴离子团如CrO42-等固化稳定束缚效率低的问题。两性金属Zn2+、Pb2+在高pH值条件下会形成锌酸盐或者铅酸盐而由沉淀转化成可溶解的盐，而高价重金属的阴离子团如CrO42-等在高碱性的环境中具有很高的迁移性。因此，寻找并研究能有效束缚生活垃圾焚烧飞灰中重金属阴离子团和两性重金属阳离子的新化合物（矿物相）体系，是新的无机固化稳定化基质设计的基础，也是国际上危险废弃物污染控制材料研究的热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术对生活垃圾焚烧飞灰中重金属阴离子团和两性重金属阳离子固化稳定束缚效率低的问题。为此，本专利技术提供了一种生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂，包括按质量百分比计的如下组分：矿渣65～85%，熟料8～20%，碱性激发剂2～8%，羟基磷灰石3～10%。进一步的，上述矿渣为水淬粒化高炉矿渣。进一步的，上述矿渣和熟料两者中的二氧化硅和三氧化铝的总含量占矿渣和熟料两者总质量不低于70%，二氧化硅和三氧化铝的质量比为2～5。进一步的，上述碱性激发剂为熟石灰、氢氧化钾、氢氧化钠、偏硅酸钠、偏硅酸钾中的一种或其中两种及两种以上的复合物。另外，本专利技术还提供了一种生活垃圾焚烧飞灰修复方法，包括如下步骤：1)将65～85%的矿渣，8～20%的熟料均匀混合，再将混合料进行球磨成粉末，备用。2)根据所要处理的生活垃圾焚烧飞灰最优含水率所需水量，配制pH为2.2的盐酸溶液，将3～10%的羟基磷灰石溶于该盐酸溶液，然后均匀加入飞灰，强力搅拌均匀后静置，得到混合物。3)将步骤1)的混合料粉末和2～8%的碱性激发剂混合加入到步骤2)的混合物中，搅拌混合均匀，并进行机械压实成型。4)将步骤3)中成型的试块养护7～28天即可。进一步的，上述步骤1)中球磨后的混合料粉末的比表面积大于或等于600m2/kg。进一步的，上述步骤2)中加入的飞灰质量与复合钝化剂的质量比为3～6。进一步的，上述步骤2)中羟基磷灰石的比表面积大于或等于800m2/kg。进一步的，上述步骤2)中强力搅拌时间为3min，静置时间为30min。进一步的，上述步骤3)中压实系数(即实测干密度与最大干密度比值)大于等于0.9。利用本专利技术提供的生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂固化稳定化生活垃圾焚烧飞灰的机理如下：(1)羟基磷灰石的特殊结构决定了其具有某些特殊的性能，其附加阴离子所占据的“结构通道”位置以及阳离子所存在的两种不同晶体化学环境，使羟基磷灰石对不同价态重金属有着强大的吸附和交换作用，对飞灰中除As以外的其他元素，尤其是Pb污染元素有较好的稳定能力。(2)矿渣是具有潜在水硬性的玻璃态物质，在存有化学激发剂的情况下，可以依靠自身的化学组成从而发生水化反应生成胶凝物质，还可与焚烧飞灰中的氯化物和硫酸盐生成氯铝酸钙以及钙矾石，最终形成水化硅酸钙，氯铝酸钙，钙矾石，水化硅铝酸钙以及氢氧化钙等矿物体系，此矿物体系可通过物理包裹，化学吸附沉淀形成新相以及离子交换形成固溶等方式实现对As的有效束缚；另外其还可改变飞灰的理化性质，增强对重金属污染的缓冲能力。(3)羟基磷灰石与矿渣两者相结合，作用互补，为垃圾焚烧飞灰中重金属的固化稳定化提供了保障。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的这种生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂的原材料来源于典型的工业固体废物，原材料廉价易得，达到了利废治污的目的，有利于降低成本，具有显著的经济和环境效益。(2)本专利技术提供的这种生活垃圾焚烧飞灰修复方法主要通过矿物水化的凝胶相对重金属进行固化稳定化，对生活垃圾焚烧飞灰中重金属阴离子团和两性重金属阳离子固化稳定化效果明显，固化早期即能降低重金属浸出浓度，中长期能持续进行反应，重金属浸出浓度保持降低趋势。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1处理对象为广州某生活垃圾焚烧发电厂飞灰，其TCLP浸出数据表明，该生活垃圾焚烧飞灰中的铅（12.32mg/L），钡（31.43mg/L），铬（11.27mg/L）严重超出阈值。配制本专利技术的生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂，以质量百分比含量计，矿渣77%，熟料14%，偏硅酸钠4%，羟基磷灰石5%，其中，矿渣为具有活性的水淬粒化高炉矿渣，熟料为达到水泥熟料国家标准产品，矿渣和熟料中二氧化硅和三氧化铝的总含量占矿渣和熟料两者总质量的78%；上述生活垃圾焚烧飞灰与该复合钝化剂质量比3:1。按照本专利技术所述修复方法，首先将上述矿渣和熟料均匀混合，再将混合料进行球磨成粉末，控制混合料粉末的比表面积大于或等于600m2/kg；然后，根据上述所要处理的生活垃圾焚烧飞灰最优含水率所需水量，配制pH为2.2的盐酸溶液，将上述羟基磷灰石溶于该盐酸溶液，然后均匀加入上述生活垃圾焚烧飞灰，强力搅拌3min，静置30min，得到混合物1；最后，将上述混合料粉末和偏硅酸钠混合加入到混合物1中，搅拌混合均匀，并进行机械压实成型，压实系数达0.9以上，养护7d。按照《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300)程序制备的浸出液，对固化稳定化后的生活垃圾焚烧飞灰进行毒性测试，其结果表明，生活垃圾焚烧飞灰中各重金属浓度均可以达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中的污染浓度限值。实施例2处理对象为武汉某垃圾焚烧发电厂飞灰，其TCLP浸出数据表明，该生活垃圾焚烧飞灰中的铬，砷和铅的TCLP浸出浓度分别为13.43mg/L，6.12mg/L和8.32mg/L，超出阈值。配制本专利技术的生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂，以质量百分比含量计，矿渣65%，熟料20%，熟石灰8%，羟基磷灰石7%，其中，矿渣为具有活性的水淬粒化高炉矿渣，熟料为达到水泥熟料国家标准产品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂，其特征在于：包括按质量百分比计的如下组分：矿渣65～85%，熟料8～20%，碱性激发剂2～8%，羟基磷灰石3～10%。

【技术特征摘要】
1.一种生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂，其特征在于：包括按质量百分比计的如下组分：矿渣65～85%，熟料8～20%，碱性激发剂2～8%，羟基磷灰石3～10%。2.如权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂，其特征在于：所述矿渣为水淬粒化高炉矿渣。3.如权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂，其特征在于：所述矿渣和熟料两者中的二氧化硅和三氧化铝的总含量占矿渣和熟料两者总质量不低于70%，二氧化硅和三氧化铝的质量比为2～5。4.如权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰复合钝化剂，其特征在于：所述碱性激发剂为熟石灰、氢氧化钾、氢氧化钠、偏硅酸钠、偏硅酸钾中的一种或其中两种及两种以上的复合物。5.基于权利要求1～4任一项所述复合钝化剂的生活垃圾焚烧飞灰修复方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将65～85%的矿渣，8～20%的熟料均匀混合，再将混合料进行球磨成粉末，备用；2)根据所要处理的生活垃圾焚烧飞灰最优含水率所需水量，配制pH为2.2的盐酸溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵雁，李社锋，王文坦，陶玲，赵波，郭华军，陈堃，刘子豪，覃慧，徐秀英，
申请(专利权)人：武汉都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42