一种利用生活垃圾焚烧飞灰制砖的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用生活垃圾焚烧飞灰制砖的方法。该方法包括如下步骤：(1)将飞灰、MgO、水泥和水制成的浆料进行养护，得到固化体；(2)将步骤(1)中所述固化体破碎，得到飞灰骨料；(3)将粉煤灰、NaOH、水与步骤(2)中所述飞灰骨料混合均质，得到砂浆；(4)将步骤(3)中所述砂浆进行养护、成型，得到建材砖。本发明专利技术方法配合使用了水化硅酸钙和土聚物两种不同晶体性质的凝胶制作建材，既实现了对飞灰中重金属的多级固化稳定化和对飞灰的建材利用资源化，又实现了对资源化建材机械性能的提升，工艺可靠，设备简易，原理简单，可安全、高效的利用不同地区、不同炉型的生活垃圾焚烧飞灰。

A method of making bricks by using MSW incineration fly ash

The invention discloses a method for making bricks by using municipal solid waste incineration fly ash. The method comprises the following steps: (1) curing the slurry made of fly ash, MgO, cement and water to obtain a solidified body; (2) crushing the solidified body described in step (1) to obtain fly ash aggregate; (3) homogenizing the fly ash, NaOH, water and the fly ash aggregate in step (2) to obtain mortar; (4) feeding the mortar described in step (3) Maintenance and molding, and building materials bricks. The method of the invention uses two kinds of gels with different crystal properties of calcium silicate hydrate and Geopolymer to make building materials, realizes the multi-stage solidification and stabilization of heavy metals in fly ash and the utilization of fly ash for building materials, and realizes the improvement of mechanical properties of the resourceful building materials. The process is reliable, the equipment is simple and the principle is simple. The MSW incineration fly ash with different areas and different furnaces can be safely and efficiently utilized.

【技术实现步骤摘要】
一种利用生活垃圾焚烧飞灰制砖的方法
本专利技术涉及一种利用生活垃圾焚烧飞灰制砖的方法，属于危险废物建材资源化利用

技术介绍
生活垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)是指在烟气净化系统和热回收利用系统(如节热器、余热锅炉等)中收集而得的残余物。由于焚烧过程中重金属的挥发和迁移，使飞灰中富集了大量重金属，如Hg、Pb、Cd、Cu、Cr、Zn、Ni等。在现有文献报道中，我国飞灰中，Zn最高可达17000mg/kg，Cu最高可达12000mg/kg，Pb最高可达30000mg/kg，Cd最高可达5000mg/kg，Cr最高可达3500mg/kg，Ni最高可达1500mg/kg。重金属一旦进入人体将很难排出体外，富集到一定程度，会直接伤害人体的神经系统、消化系统、生殖系统、免疫系统和骨骼，引起人体酶活性降低、语言及运动障碍、肝肾损害、骨质流失、致癌、致畸、致突变、神经衰弱、贫血、甚至死亡。飞灰早在2008年被列入《国家危险废物名录》，并仍出现在2016年版的《国家危险废物名录》，属危险工业固体废物。近年来，我国生活垃圾焚烧发电得到快速发展。截止2015年底，全国已建成生活垃圾焚烧厂219座，年处理垃圾量8000万吨。焚烧技术发展的同时，也带来了每年近500万吨飞灰，占我国每年各类危险废物产生总量的近12％。飞灰，这一危险工业固体废物的处理问题，是目前亟待的环境问题之一。目前，飞灰这一危险工业固体废物的主要处理方式是固化稳定化后进行填埋。虽然2016年版的《国家危险废物名录》对稳定化后的飞灰进入生活垃圾填埋场实施了豁免管理，但是在垃圾围城的现状下，填埋只是权宜之计。在我国，一般工业固体废物的主要去向是进行再利用，由于工业固废富含Si、Al、Ca等元素，所以建材生产行业是工业固废的最大消纳和利用行业。依据中国环保产业协会的统计，2013年，我国43％的尾矿、68％的煤矸石、93％的粉煤灰、绝大部分的钢铁冶炼渣都用于建材生产、筑路等方面。而飞灰这一危险工业固体废物的主要元素亦为Si、Al、Fe、Mg、Ca、K、Na和Cl，SiO2、A12O3、CaO、Fe2O3、Na2O、K2O在飞灰中普遍存在，SiO2含量6.35-35.5％，A12O3含量0.92-13.7％，Fe2O3含量0.63-10.5％，CaO含量16.6-45.4％，MgO、Na2O、K2O各占1％-5％。这样的元素组成，为飞灰的建材资源化提供了必要的物质基础。飞灰通过建材利用进行资源化，是未来的主要研究和应用方向。目前，飞灰通过建材化进行资源化利用的途径主要有生产水泥、制作混凝土、制砖、铺设路基、建设堤坝等，虽然途径较多，但利用飞灰所生产的建材，其绝大部分为硅酸盐类建材，尤其用于制砖资源化时，产品多为以硅酸钙晶体为主要组成的建材砖产品，机械性能和环境友好性不稳定，尤其是对重金属的稳定化固化效果有待提高，这就限制了飞灰资源化砖的使用范围，也限制了飞灰资源化砖的市场和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰制砖的方法，该方法配合使用了水化硅酸钙和土聚物两种不同晶体性质的凝胶制作建材，既实现了对飞灰中重金属的多级固化稳定化和对飞灰的建材利用资源化，又实现了对资源化建材机械性能的提升。本专利技术提供的一种利用生活垃圾焚烧飞灰的制砖方法，包括如下步骤：(1)将飞灰、MgO、水泥和水制成的浆料进行养护，得到固化体；(2)将步骤(1)中所述固化体破碎，得到飞灰骨料；(3)将粉煤灰、NaOH、水与步骤(2)中所述飞灰骨料混合均质，得到砂浆；(4)将步骤(3)中所述砂浆进行养护、成型，得到建材砖。上述的制备方法，步骤(1)中，所述MgO的质量可为所述飞灰质量的10％～15％，具体可为10％。所述MgO可以轻烧氧化镁的形式进行添加，如85#轻烧氧化镁(氧化镁含量为85％)。所述MgO作用有二，一是与飞灰中MgCl2生成氯氧镁胶凝，二是MgO碳化生成的棒状MgCO3·2H2O和针簇状MgCO3·3H2O会进一步增强固化体强度，同时提高对重金属的稳定化效果。所述水泥的质量可为所述飞灰质量的2～4％，具体可为2％或4％。所述水泥具体可为52.5#水泥。所述水泥主要作用在于激活飞灰中的Ca(OH)2(由飞灰中的CaO反应得到)和具有火山灰性质的介稳态物质，发生水化反应得到水化硅酸钙凝胶，固化稳定化重金属，并增加固化体强度。所述水的质量可为所述飞灰、所述MgO和所述水泥的质量之和的50％～60％，具体可为50％～55％、55％～60％、50％、60％或55％。所述浆料通过如下步骤制备得到：1)将飞灰、MgO和水泥进行混合均质，得到混合物料；2)将步骤1)中所述混合物料与水混合，搅拌均匀，得到所述浆料；步骤2)中，所述搅拌的时间可为5～10min，具体可为10min。上述的制备方法，步骤(1)中，所述养护的条件可如下：温度为20～25℃(如25℃、22℃)，通风、避雨的环境中；所述养护的时间可为2～3天，具体可为3天。所述养护过程中，氯氧镁和水化硅酸钙凝胶的形成会完成对重金属的第一次固化稳定化。固化体发育3天后，抗压强度可以达到7～12MPa。上述的制备方法，步骤(2)中，所述破碎为破碎至5目筛下(粒径＜4mm)。上述的制备方法，步骤(3)中，所述粉煤灰、所述飞灰骨料、所述NaOH和所述水的质量比可为(30～50):50:(3～5):50，具体可为(30～40):50:(3～5):50、(40～50):50:(3～5):50、(30～50):50:5:50、(30～40):50:5:50、(40～50):50:5:50、30:50:5:50、40:50:5:50或50:50:5:50。所述飞灰骨料起支撑的作用，所述粉煤灰富含Si、Al元素，在NaOH激活下发生土聚反应，形成胶凝材料。上述的制备方法，步骤(4)中，所述养护的条件可如下：温度为60～75℃(如70℃、60℃、65℃或75℃)，相对湿度＜50％(如20～25％、20％或25％)；所述养护可为先在所述条件下养护3天后开模，开模后再在所述条件下养护4天。在所述养护过程中，所述粉煤灰在NaOH的激活下，发生土聚反应，即粉煤灰中的Si和Al元素在强碱性环境中溶出，并在Na离子的桥联作用下发生聚合反应，形成Si-Al-O长链的网络状聚合物。所得到土聚凝胶为非晶体凝胶，产生机械强度，并主要通过包裹作用完成对重金属的第二次固化稳定化。所述砖块的机械强度＞10MPa。本专利技术进一步提供了上述的制备方法制备得到的建材砖。本专利技术还提供了上述建材砖在下述1)-4)中的至少一种的应用：1)建设市政工程；2)铺设人行道路面；3)铺设路肩；4)搭建花坛或花台。本专利技术所制备得到的建材砖的晶体结构为水化硅酸钙凝胶和土聚凝胶两种不同晶形性质的凝胶，与现有技术中的硅酸盐结构的建材砖相比，具有更好的抗酸性、更强的抗风化能力、更稳定的热学及力学特性；更具环境友好性，对重金属具有更优的固化稳定化效果，且直接利用生活垃圾焚烧飞灰，消纳了危险废物，实现了物料的循环利用，节能降耗。本专利技术具有如下有益效果：1、广谱性。该种生活垃圾焚烧飞灰制砖技术，可针对不同地区、不同炉型的生活垃圾焚烧飞灰进行资源化。2、工艺简单。该种生活垃圾焚烧飞灰制砖技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用生活垃圾焚烧飞灰的制砖方法，包括如下步骤：(1)将飞灰、MgO、水泥和水制成的浆料进行养护，得到固化体；(2)将步骤(1)中所述固化体破碎，得到飞灰骨料；(3)将粉煤灰、NaOH、水与步骤(2)中所述飞灰骨料混合均质，得到砂浆；(4)将步骤(3)中所述砂浆进行养护、成型，得到建材砖。

【技术特征摘要】
1.一种利用生活垃圾焚烧飞灰的制砖方法，包括如下步骤：(1)将飞灰、MgO、水泥和水制成的浆料进行养护，得到固化体；(2)将步骤(1)中所述固化体破碎，得到飞灰骨料；(3)将粉煤灰、NaOH、水与步骤(2)中所述飞灰骨料混合均质，得到砂浆；(4)将步骤(3)中所述砂浆进行养护、成型，得到建材砖。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述MgO的质量为所述飞灰质量的10％～15％；所述水泥的质量为所述飞灰质量的2～4％；所述水的质量为所述飞灰、所述MgO和所述水泥的质量之和的50％～60％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述浆料通过如下步骤制备得到：1)将飞灰、MgO和水泥进行混合均质，得到混合物料；2)将步骤1)中所述混合物料与水混合，搅拌均匀，得到所述浆料；步骤2)中，所述搅拌的时间为5～10min。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金惠，李扬，谭全银，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11