利用全固废胶凝材料的飞灰制粒方法和充填集料技术

本发明专利技术公开了利用全固废胶凝材料的飞灰制粒方法和充填集料。所述飞灰制粒方法包括以下步骤：由一定比例的固体废弃物制备胶凝材料；将飞灰和所述胶凝材料分别从制粒装置的第一侧和第二侧加入所述制粒装置，并混合均匀；从所述制粒装置的第三侧喷洒入水，直至形成重量浓度为70～85％的料浆；在所述第三侧添加减水剂重量浓度为0％‑1％的水雾至形成飞灰颗粒。本发明专利技术的飞灰制粒方法协同处理了工业固体废弃物和垃圾焚烧飞灰，实现了以废治废，方法步骤简单易操作，能耗低，所用的设备简单，成本低，环保无污染。

Fly ash granulation method and filling aggregate with all solid waste cementitious material

【技术实现步骤摘要】
利用全固废胶凝材料的飞灰制粒方法和充填集料
本专利技术涉及固废利用和胶凝材料
，特别是涉及一种利用全固废胶凝材料的飞灰制粒方法。
技术介绍
随着我国经济高速发展、城市人口持续增多、居民消费结构逐渐多样化，城市生活垃圾的产生量和堆积量逐年增加。垃圾焚烧法具有减容、减量和能源回收等显著优点，成为我国生活垃圾无害化处理的主流方式之一。焚烧飞灰是采用焚烧法处理生活垃圾后产生的一种含有大量有害元素的危险固体废物，需要对其进行减量化和无害化处理。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18万吨，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。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、胶固粉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。胶结充填料一般含有一定比例的骨料，这样充填体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。但大部分煤矿和部分金属矿山的采空区容量远远大于采出废石的体量，周边又没有合适的充填骨料，为达到充填指标要求，只能采购石子或河沙作为骨料充填，导致充填成本居高不下。而这种情况下采用飞灰制粒作为骨料，不仅大量处理飞灰还能降低充填骨料成本。飞灰制粒所用的胶结料一般是普通硅酸盐水泥，因其成本高而产生巨大经济压力的同时，对环境造成较大危害。因此，寻找低成本、高性能且环境友好型的胶凝材料替代水泥成为矿山充填亟待解决的问题。中国专利CN107382239A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，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，其特点是用飞灰作为胶凝材料成分，对于充填骨料没有涉及。中国专利CN109772848A提供一种城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法，通过将垃圾焚烧灰渣及飞灰进行压缩、制粒、封粒、颗粒包装，然后再将其运送至矿山，将其作为矿山充填的主要骨料，将材料飞灰颗粒与灰渣颗粒通过速凝剂、水泥、水等其他充填材料按照充填体强度设置配比，进行搅拌后通过管道等充填成套设备等从地面运至采空区工作面进行充填，该方法特点是飞灰制作成骨料充填，但其缺点是使用的胶结料主要是水泥，成本高，对环境造成污染。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种利用全固废胶凝材料作为胶结剂与飞灰通过特殊配比工艺制备飞灰颗粒的方法，以及包括该飞灰颗粒的充填集料，该充填集料可以用作矿山采空区的充填骨料。该方法可以最大限度地处理飞灰，同时可以提高充填体强度、流动度等性能，采用根据本专利技术的充填集料，可以减少矿山充填胶凝材料的用量，从而降低矿山充填材料成本。本专利技术提供一种利用全固废胶凝材料的飞灰制粒方法，包括以下步骤：(2)将飞灰和所述胶凝材料分别从制粒装置的第一侧和第二侧加入所述制粒装置，并混合均匀；(3)从所述制粒装置的第三侧喷洒入水，直至形成重量浓度为70～85％的料浆；(4)在所述第三侧添加减水剂重量浓度为0％-1％的水雾至形成飞灰颗粒。优选地，步骤(4)中所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪酸系减水剂、聚羧酸盐系减水剂中的一种或多种。基于所述固体废弃物的总重量，所述固体废弃物包括：矿渣20％～70％、钢渣0％～50％、工业副产石膏％～30％、尾矿5％～20％、赤泥5％～20％。所述胶凝材料还包括熟料、粒化电炉磷渣、粒化铬铁渣、粉煤灰、电石渣、碱渣、煤矸石中的一种或多种。基于所述矿渣的总重量，所述矿渣包括以下化学成分：CaO38％～49％，SiO226％～42％，Al2O36％～17％，MgO1％～13％，MnO0.1％～2％，FeO0.07％～2.5％，S0.2％～1.5％。基于所述钢渣的总重量，所述钢渣包括以下化学成分：硅酸三钙5％～30％，硅酸二钙5％～30％，RO相10％～38％，三氧化二铁2％～8％，氢氧化钙0.5％～5％，氢氧化铁0.5％～5％，游离氧化钙0.01％～3％，碳酸钙0.01％～10％，碳酸镁0.01％～8％，碳酸铁0.01％～3％，其它0.01％～3％。步骤(2)中，所述飞灰和胶凝材料的重量比为1:1～3:1。优选地，飞灰和固体废弃物原材料均经过预先烘干至含水率为0.01％～0.1％。所述制粒装置为圆盘制粒机。所述圆盘制粒机的圆盘角度为60°～70°。本专利技术还提供一种充填集料，包括由上述制粒方法制得的飞灰颗粒。上述技术方案的有益效果如下：本专利技术实现了用固体工业废弃物制成的胶凝材料替代水泥来固化飞灰，进一步用于制备矿山用胶结充填集料；实现了协同固化处置垃圾焚烧产生的飞灰和固体工业废弃物。其中，根据本专利技术制得的飞灰颗粒浸出液二噁英浓度远低于美国饮用水标准所规定的30pg/L，重金属离子浓度及浸出液腐蚀性远低于《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别GB5085.1-200本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用全固废胶凝材料的飞灰制粒方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)由一定比例的固体废弃物制备胶凝材料；/n(2)将飞灰和所述胶凝材料分别从制粒装置的第一侧和第二侧加入所述制粒装置，并混合均匀；/n(3)从所述制粒装置的第三侧喷洒入水，直至形成重量浓度为70～85％的料浆；/n(4)在所述第三侧添加减水剂重量浓度为0％-1％的水雾至形成飞灰颗粒。/n

【技术特征摘要】
20190904 CN 20191083399331.一种利用全固废胶凝材料的飞灰制粒方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)由一定比例的固体废弃物制备胶凝材料；
(2)将飞灰和所述胶凝材料分别从制粒装置的第一侧和第二侧加入所述制粒装置，并混合均匀；
(3)从所述制粒装置的第三侧喷洒入水，直至形成重量浓度为70～85％的料浆；
(4)在所述第三侧添加减水剂重量浓度为0％-1％的水雾至形成飞灰颗粒。


2.根据权利要求1所述的飞灰制粒方法，其特征在于，步骤(4)中所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪酸系减水剂、聚羧酸盐系减水剂中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的飞灰制粒方法，其特征在于，基于所述固体废弃物的总重量，所述固体废弃物包括：矿渣20％～70％、钢渣0％～50％、工业副产石膏5％～30％、尾矿5％～20％、赤泥5％～20％。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的飞灰制粒方法，其特征在于，所述胶凝材料还包括熟料、粒化电炉磷渣、粒化铬铁渣、粉煤灰、电石渣、碱渣、煤矸石中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲效成，冯志，刘浩，季毛伟，熊威，
申请(专利权)人：中电建路桥集团有限公司，北京安科兴业科技股份有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11