用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料及制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料及制备方法，属于固废利用技术领域。该充填料包括胶结剂和集料，胶结剂包括矿渣、钢渣、工业副产石膏、垃圾焚烧飞灰等，集料包括山砂、河砂、尾砂或废石等。将胶结剂经活化处理后混料机中混匀，再按胶结剂/集料重量比为1/1～1/10，添加减水剂0％～1％，料浆质量分数为65％～82％，搅拌均匀就可得到合格的充填料。本发明专利技术利用全固废体系制备矿山用胶结充填料，同时稳定含二噁英垃圾焚烧飞灰，解决垃圾焚烧飞灰二噁英和填埋其所需大量土地所造成的环境问题。

For stable dioxins in full solid waste filling and preparation method of MSWI fly ash

The present invention provides a method for stable dioxins in incineration fly full solid waste filling and preparation method of ash, which belongs to the technical field of solid waste utilization. The filling material includes cementing agent and aggregate, cementing agent includes slag, steel slag, industrial by-product gypsum, waste incineration fly ash and so on. Aggregate includes mountain sand, river sand, tailings or waste rock, etc.. The cementing agent is mixed in the mixing machine after activation treatment, and then according to the binder / aggregate weight ratio is 1/1 ~ 1/10, adding water reducing agent 0% to 1%, slurry quality fraction is 65% to 82%, stirring evenly, the qualified filling material can be obtained. The invention is prepared by cement filling mining by solid waste system, and stable dioxins in incineration fly ash, waste incineration fly ash to solve the environmental problems and the required amount of dioxin landfill land caused by.

【技术实现步骤摘要】
用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料及制备方法
本专利技术涉及固废利用
，特别是指一种用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料及制备方法。
技术介绍
目前的工业体系实际上是一个开采资源和排放废物的过程。采矿活动是向环境排放废弃物的主要来源，其固废排放量占工业废物排放量的80％～85％。国内矿产资源开发利用过程中产生的尾砂、废石、煤矸石、粉煤灰和冶炼渣已成为排放量最大的工业固体废弃物，占全国固体废弃物排放总量的85％。矿井开采留下大面积的采空区、堆放的废石、废渣场和构筑的尾砂坝带来严重的安全区隐患和环境负荷。各类工业废弃物有效进行联合协同处置，是实现环境治理和资源化利用的有效措施和大趋势。胶结充填料一般采用以碎石、河砂或戈壁集料或尾砂为骨料并与水泥等胶结剂加水混合搅拌形成浆体或膏体，以管道泵送或重力自流方式输送到充填区。胶结充填料含有一定比例的胶结剂，具有较高的强度和整体性，具有较高的作业安全性，在满足各种井下支撑需求的同时可以提高矿石的回采率和采场的作业效率。随着矿山充填采矿技术的推广与应用，充填用胶结剂也在不断更新换代，为大宗工业固体废弃物资源化利用提供了有效途径。水泥作为建筑行业最为普通的胶结剂，其生产工艺本身具有能耗高，污染严重的特点。近年来，出现的大量新型胶凝材料，基本上都是在普通硅酸盐水泥或矿渣水泥的基础上进行改进，即使用具有高热历史的矿渣、粉煤灰替代部分水泥熟料，但由于原材料的限制、取代熟料量低、胶结结果不理想等方面制约其推广应用。二噁英是多氯二苯并-对-二噁英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)两类近似平面状芳香族杂环化合物的统称。二噁英在标准状态下一般呈白色固体，无色无味；熔点约为303～305℃，当温度达到705℃以上时开始分解；难溶于水，美国环保局(USEPA，1900)推荐2，3，7，8—TCDD的水溶解度为19.3ng/L，易溶于有机溶剂和脂肪；二噁英的蒸气压很低，查阅资料可知其蒸汽压大致为8.3×10-13～4.8×10-8mmHg，一般随取代氯原子数目的增加而降低，在大气环境中超过80％的二噁英分布在大气颗粒物中。大部分的二噁英在生物体内不易被代谢，具有生物蓄积与生物放大作用。其污染来源主要有两类：一类是含氯碳氢化合物的燃烧，环境中95％的二噁英来源于这些化合物的燃烧，主要是城市生活垃圾和医院废弃物的燃烧，还有部分来自汽车尾气及森林火灾与火山爆发；第二类是与氯有关的许多工业生产中一些化学品的副产物，如聚氯乙烯塑料、三氯苯、五氯酚的生产，还有造纸工业使用的氯漂白等。国内外的科研机构在垃圾焚烧飞灰处置及资源化利用方面进行了深入的研究，并且部分技术已成功实现了商业应用。在加拿大，大多数情况下飞灰被运往危险废物处置场进行无害化处置；在丹麦，干法或半干法烟气净化系统飞灰属于危险废物，一般装在聚乙烯袋中再置于专用填埋场(含渗滤液收集系统和底衬，常有不可渗透的覆盖层)单独填埋；瑞典在2006年共产生垃圾焚烧飞灰18万t，主要采用两种无害化处理方式：稳定化后填埋和出口到挪威，用于酸性废物的中和剂使用；在荷兰大部分烟道灰在非危险废弃物填埋场填埋，但有约40％的静电除尘器飞灰被用做沥青混凝土的填料(掺入比例很小)，但是从1998年之后，飞灰未经处理不得直接填埋；在德国，烟道灰和烟气净化系统飞灰属于危险废物，在指定的危险废物填埋场或地下处置场(如旧的盐矿或者用于处置垃圾的专用井)处置，为减少粉尘从存放物料表面释放出来，通常将飞灰打包或润湿。在日本，飞灰被归类为“需专门管理的生活垃圾”，不可直接填埋，只有经过由健康福利部制定的飞灰处理方法(水泥固化法、化学药剂稳定法、熔融法和酸或其它溶剂提取法4种)处理并通过浸出测试后，方可进入填埋场填埋处理。此外，欧美发达国家生活垃圾焚烧飞灰中碱金属氯化物含量较低，研究主要集中在利用水泥窑煅烧将飞灰固化作为建筑材料。而亚洲国家由于生活垃圾塑料类物质含量较高，焚烧飞灰中氯化物，尤其是碱金属氯化物含量高，水泥固化法得到的固化体强度与浸水持久性较差，重金属长期固定效果差。我国目前对于垃圾焚烧飞灰主要采取水泥窑协同处置和固化安全填埋两种处置方式。水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰前处理需要脱氯处理，成本较高，处置量有限；在生活垃圾焚烧飞灰安全填埋之前，大多需要进行固化/稳定化处理。固化/稳定化技术是通过添加固化剂或稳定剂，减少危险废物的毒性和可迁移性，目前比较成熟的固化/稳定化技术有：水泥固化法、石灰固化法、塑性固化法、熔融固化法、自胶结固化法和药剂稳定化技术等。现有技术中固化/稳定化技术面临着成本高、增容比大、后续安全填埋占地面积大的问题。社会对于生活垃圾焚烧飞灰的安全处置问题迫切地需要解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料及制备方法，以解决现有胶结充填采矿成本高、水泥用量大、早期强度低；大宗工业固体废弃物，如尾砂、矿渣、钢渣、工业副产石膏的大量堆存造成资源浪费和环境污染以及垃圾焚烧飞灰安全处置过程中成本高、增容比大、安全填埋场占地面积大等问题。该全固废充填料包括胶结剂和集料，胶结剂和集料的重量比为1/1～1/10，且含0％～1％的减水剂；其中，胶结剂以重量百分比计，包括矿渣20％～70％、钢渣0％～50％、工业副产石膏5％～20％、垃圾焚烧飞灰10％～60％。胶结剂可能还包括水泥、尾矿、粒化电炉磷渣、粒化铬铁渣、粉煤灰、电石渣、赤泥、碱渣、煤矸石中的一种或多种。集料包括山砂、河砂、尾砂或废石的一种或多种。工业副产石膏是指工业生产中由化学反应生成的以硫酸钙(主要为无水和二水硫酸钙)为主要成分的工业副产品，包括脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬石膏、废陶模石膏中的一种或多种。矿渣为冶金高炉炼铁过程产生的炉渣用水急速冷却后形成的粒状高炉渣，也称为水渣或水淬渣，主要化学成份范围为：CaO38％～49％，SiO226％～42％，Al2O36％～17％，MgO1％～13％，MnO0.1％～2％，FeO0.07％～2.5％，S0.2％～1.5％。其他指标满足GB/T18046-2008的要求。钢渣为炼钢过程中产生的炉渣，其中硅酸三钙含量C3S5％～30％，硅酸二钙含量C2S5％～30％，RO相含量10％～38％，三氧化二铁含量2％～8％，氢氧化钙含量0.5％～5％，氢氧化铁含量0.5％～5％，游离氧化钙含量0.01％～3％，碳酸钙含量0.01％～10％，碳酸镁含量为0.01％～8％，碳酸铁含量为0.01％～3％，其它0.01％～3％。其他指标满足GB/T20491-2006的要求。该胶结剂的作用机理如下：充填料能够取得良好的强度，使其中的胶结剂水化产生足够的C-S-H凝胶是核心问题。而对充填料强度贡献最大的C-S-H凝胶中(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)的摩尔比在0.6～0.8的范围以内。已有足够的研究结果表明在这个范围内C-S-H凝胶中的该比值越高，其对充填料的强度贡献越大。C-S-H凝胶是由硅氧四面体连接而成的链状构造硅酸盐，而水淬粒化高炉矿渣中(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)的摩尔比在0.9以上。钢渣中(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO+FeO)比值很低，一般低于0.15。因此若把钢渣磨成微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料，其特征在于：包括胶结剂和集料，胶结剂和集料的重量比为1/1～1/10，且含0％～1％的减水剂；其中，胶结剂以重量百分比计，包括矿渣20％～70％、钢渣0％～50％、工业副产石膏5％～20％、垃圾焚烧飞灰10％～60％。

【技术特征摘要】
1.一种用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料，其特征在于：包括胶结剂和集料，胶结剂和集料的重量比为1/1～1/10，且含0％～1％的减水剂；其中，胶结剂以重量百分比计，包括矿渣20％～70％、钢渣0％～50％、工业副产石膏5％～20％、垃圾焚烧飞灰10％～60％。2.根据权利要求1所述的用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料，其特征在于：所述胶结剂还包括水泥、尾矿、粒化电炉磷渣、粒化铬铁渣、粉煤灰、电石渣、赤泥、碱渣、煤矸石中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料，其特征在于：所述集料包括山砂、河砂、尾砂或废石的一种或多种。4.根据权利要求1所述的用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料，其特征在于：所述工业副产石膏包括脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬石膏、废陶模石膏中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的用于稳定含二噁英焚烧飞灰的全固废充填料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将矿渣、钢渣、工业副产石膏、垃...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪文，高巍，李云云，王珂，鄢琪慧，张钰莹，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11