垃圾焚化飞灰再生利用作为水泥材料的方法技术

本发明专利技术是一种垃圾焚化飞灰再生利用作为水泥材料的方法，所述的方法包括下列步骤：（ａ）使垃圾焚化飞灰以水进行萃取，以移除其内所含的盐类，（ｂ）接着使步骤（ａ）所得物质进行湿式研磨使其内所含的重金属稳定化，（ｃ）步骤（ｂ）所得之经处理飞灰固体与水泥混合，其中所述的经处理的飞灰与水泥的混合重量比例为经处理的飞灰∶水泥为１～２０∶８０～９９。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种垃圾焚化的飞灰再生利用作为水泥材料的方法，尤其涉及一 种使垃圾焚化飞灰经水萃取、湿研磨后替代部分水泥的再生利用的方法。
技术介绍
都市固体废弃物经过焚化后，残留在焚化炉床或者焚化过程中由炉床所产生的东西称为底渣(BottomAsh);而焚化过程中产生的大量废气，由空气污染控制设 备所收集产生的物质一般称为飞灰。而底渣可细分为炉床灰(GrateAsh)与筛灰 (Grate Siftings or Riddling)。炉床灰为垃圾焚化后在炉床上的残留物，主要为不可 燃的无机物质，如玻璃、沙土、陶瓷等，从炉床产出后经调湿淬火，故含水量高， 黑色并呈现异味，颗粒分布范围广。筛灰则是在焚化过程中，炉床条缝所落下的 细渣，其粒径会依炉床条缝大小而有所不同。飞灰又可细分为锅炉灰与反应灰。 锅炉灰是因为焚化炉的废热回收设备上会附着废气中的颗粒， 一般大小都低于30 mesh，平常是利用吹灰器将锅炉壁上的颗粒吹落所产生。反应灰则是自集尘设备 或洗烟设备所收集的飞灰，是焚化厂中空气污染防治设备所收集的颗粒物质和重 金属，其另含一些反应物(CaC12、 CaS04等)，与一些未反应的碱剂，例如 Ca(OH)2等。都市焚化飞灰为有害事业废弃物，目前主要以固化处理再进行掩埋处置，而学术上研究则有许多稳定金属的方法，但无法达到再生利用的程度；也有许多有 关移除飞灰中重金属的研究，但仍有二次污染有待解决；以高温熔融法转化形成 水泥生料的研究则面临熔融温度过高的困境；日本已有飞灰制造环保水泥的实例， 但仍有氯盐影响其应用范围的限制(，此外，目前在中国焚化飞灰的处理中以固化技术为主，固化后须以掩埋处置 作为最终处理，其每吨处理约为8,000元，就废弃物处理与资源再利用的角度而 言，若能将原本有害的飞灰转为无害化，再进而搭配其他技术将飞灰资源化，使 产品有经济价俏.，应是未来可行的飞灰处理方式之一 。据此，本专利技术人等鉴于上述而对垃圾焚化所产生的飞灰进行广泛的研究，期 能使原本无用的废弃物得以再利用成新的资源，因而完成本专利技术。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种垃圾焚化飞灰再生利用 作为水泥材料的方法，以减少环境污染，合理利用废弃资源。本专利技术有关一种，所述的方法包 括下列步骤(a)将垃圾焚化飞灰以水进行萃取，以移除其内所含的盐类，(b)接着 使步骤(a)所得物质进行湿式研磨使其内所含的重金属稳定化，(C)于步骤(b)所得之 经处理飞灰固体与水泥材料混合，其中所述的经处理的飞灰与水泥材料的混合重 量比例为经处理的飞灰水泥为1~20: 80~99。本专利技术的中，湿研磨步骤中是使 用选自水、醇类中的至少一种作为研磨分散剂。本专利技术中所谓的"水泥材料"，泛指一般市售的水泥，其品牌以及制造商等 并不限制，只要是用于泥作等工艺中所使用的水泥即可。与现有技术相比较，本专利技术具有的有益效果是将有害废弃物的飞灰转变为 可再利用的无害化物质。添加至水泥产品中不影响原本水泥产品品质，达到废弃 资源再利用目标。附图说明图1显示实施例1中以多段水萃取处理程序条件下飞灰盐类去除效益的图表； 图2显示实施例2中不同研磨时间条件下都市焚化飞灰粒径縮减变化图； 图3显示实施例3中水萃与湿式研磨对飞灰重金属铅TCLP溶出变化的影响； 图4(a)显示添加5-10%处理后飞灰的水泥浆体凝结时间试验结果(水胶比w/b=0.38);图4(b)显示添加5-10%处理后飞灰的水泥浆体凝结时间试验结果(水胶比 w/b=0.45);图5(a)添加5-10X处理后飞灰的水泥浆体抗压试验结果(w/bi.38); 图5(b)添加5-10X处理后飞灰的水泥浆体抗压试验结果(w/b^0.45)。具体实施方式本专利技术方法中的水萃取处理程序可有效降低飞灰中不利后续资源再利用的盐 类含量，降低重金属溶出，且所利用的湿研磨程序，凭借适当的研磨条件，可使 研磨后飞灰重金属的溶出浓度远低于法规限定的浓度，将原本为有害废弃物的飞 灰无害化，达到稳定飞灰内重金属的目标。本专利技术所采用的湿式研磨，能变化较 多的研磨操作参数，在选用适当的研磨液条件或足够的研磨时间下，发现仅有极 微量的重金属溶入至研磨液中，因此研磨浆体进行固液分离之后，液体的重金属 浓度将非常低，不容易有重金属废液产生的问题。目前研磨技术水平可有效的縮减飞灰粉体的颗粒粒径，縮小至2/mi左右，因此经过本专利技术的湿式研磨程序后， 将有助于以有害废弃物转换为无害资源再利用的品质提升。以本专利技术的水萃取处 理与湿式研磨程序，可有效降低飞灰中不利后续资源再利用的氯盐含量与降低飞 灰的重金属溶出，通过适当的研磨条件，更可使研磨后都市焚化飞灰的重金属的 溶出浓度远低于中国法规限定的浓度限值，成功将有害废弃物的飞灰转变为可再 利用的无害化物质。添加至水泥产品中不影响原本水泥产品品质，达到废弃资源 再利用目标。目前每年所产生大量都市焚化飞灰，凭借本专利技术方法首先解决垃圾焚化后产 生的有害废弃物飞灰的重金属污染问题，通过水萃取与研磨技术，使原本为有害 废弃物的飞灰经过处理后，重金属稳定化而不易溶出，因此本专利技术除可解决垃圾 焚化后产生的有害废弃物飞灰的重金属污染问题，并可开创飞灰后续再利用方向， 达到废弃物资源化的目标。本专利技术有关的包含(a)水萃取方式利用较低液固重量比与多段水萃取大量去除焚化飞灰氯盐含量；(b)进行湿式 研磨以使焚化飞灰中之重金属稳定化；(c)步骤(b)所得之经湿研磨处理的飞灰作为 水泥替代物添加至水泥材料中，由于步骤(a)的水萃取可充分降低飞灰内所含的氯 盐含量，故添加至水泥中作为水泥替代物不致影响水泥的品质。且本专利技术方法中 由于经过适当条件的湿研磨，使得飞灰的重金属溶出浓度可降低至非常安全的程 度，以适当比例添加在水泥产品中，将不影响水泥应有的品质。本专利技术的方法利用经水萃取与研磨稳定的都市垃圾焚化飞灰做为水泥的替代 物，达到飞灰资源回收再利用的最大价值。依据本专利技术的方法，凭借控制研磨条 件可大幅降低有害重金属溶出量，远低于环保署公告有害事业废弃物的判定标准;且水泥产品中添加1-20 %重量，较好5-10%重量的所述的经处理后的焚化飞灰， 由其初凝、终凝与抗压条件等试验结果显示，并无影响原有水泥产品性质，并可 符合CNS规范标准。依据本专利技术方法，可达到下列效果；第一是将焚化灰渣内含的大量溶解性盐 类，尤其为氯盐，以经济有效的方式萃取出来；以飞灰而言，内含的盐类对于再 资源化应用有许多不利的影响，主要为两个影响，第一是盐类会与重金属络合增 加其溶出的趋势，第二是盐类对于将飞灰应用烧结技术的再利用处理有不利的作 用，会使得飞灰烧结体容易溶解崩坏，也无法添加在水泥熟料中使用，因大量的 盐类将会造成钢筋混凝土的钢铁腐蚀，影响结构体安全；故预先将盐类萃出，对 于后续飞灰资源再利用是一个必要的程序。而焚化底渣的氯盐含量也相当高，同 样的会增加重金属溶出，也不利于资源再利用，因此也有必要去除。依据本专利技术的方法，凭借湿研磨处理程序可稳定焚化灰渣中的重金属，尤其 是处理可能溶出超过TCLP标准的飞灰。根据中国焚化厂营运资料、研究论文与 本专利技术人等的研究发现，铅为飞灰中最易大量溶出的重金属，以TCLP进行测试 时，铅经黹是严重超过溶出标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垃圾焚化飞灰再生利用作为水泥材料的方法，其特征在于，所述的方法包括下列步骤：　（ａ）对垃圾焚化飞灰以水进行萃取，以移除其内所含的盐类；　（ｂ）接着使步骤（ａ）所得物质以液－固重量比在２～２０的范围进行湿式研磨，使其内所含的重金属稳定化；　（ｃ）步骤（ｂ）中所得之经处理飞灰与水泥混合；　其中所述的经处理的飞灰与水泥的混合重量比例为：　经处理的飞灰∶水泥材料＝１～２０∶８０～９９。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高思怀，孙常荣，何志轩，李明国，庄家荣，陈佑伦，
申请(专利权)人：私立淡江大学，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]