一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法技术

本发明专利技术公开了一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法，在含有氯盐、钙离子及重金属的危害废弃物焚化飞灰中加入碱性活化液得到混和泥浆，将制得的混和泥浆搅拌后于室温环境条件下固定化至少5天，即可得到焚化飞灰固化物；其中，碱活化液包括碱金属铝酸盐以及至少一种碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐或硅酸胶，碱金属铝酸盐的含量为危害废弃物焚化飞灰重量的5‑10wt％，经固化后的焚化飞灰固化物的氯离子固化率大于70％。本发明专利技术采用焚化飞灰，当作反应的无机粉体，透过添加碱活化液与其进行反应后，形成一种可自身固定重金属及氯盐之材料。无须额外添加水泥及重金属螯合剂，可大幅度减少二氧化碳之排放量。

【技术实现步骤摘要】
一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法
本专利技术属于环境保护材料
，具体涉及一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法。
技术介绍
随着国内经济的发展以及国人生活水平的提升，每年的垃圾生产量更是屡创新高，垃圾掩埋的方法无法满足国内垃圾处理的需求，且容易造成环境污染，病媒孳生的问题，因此，都市垃圾处理由掩埋方式转以焚化处理为主，但是，经过焚化处理的垃圾因为仍会产生一定比例的焚化飞灰及焚化底渣等废弃物，而其中焚化飞灰因为铅、镉等重金属的溶出浓度多超出危害废弃物的认定标准，因此被认为是危害废弃物而不可径行掩埋处理。目前处理前述焚化飞灰的方式主要是利用卜特兰水泥进行焚化飞灰的固定化/稳定化后再予以掩埋。但是，水泥固化体掩埋后于酸性环境中铅、镉等重金属仍有溶出之虞，且因为水泥固化体长期于酸性环境下易崩解，使得其中的重金属更易溶出。而为了有效降低重金属自水泥固化物中溶出，一般还会辅以螯合剂或是利用高温热处理法，以减少重金属的溶出。利用螯合剂虽然可有效减少重金属溶出，然而得到的固化体强度却无法达到法规的要求；此外，因为螯合剂多为专利产品单价高，因此，处理成本高于仅以水泥固化处理的成本的2倍以上，而其中部分螯合剂又具臭味，且与空气接触时可能会产生裂化或腐败分解现象，不仅会减低处理后之焚化飞灰固化体的机械强度，且对重金属长期的稳定性亦有影响。而高温热处理法虽然可将重金属包匣于烧结的结构或玻璃质熔渣中，可有效避免金属溶出，但是烧结或熔融过程须耗费大量的能量成本较高，且重金属易于高温处理过程中挥发，故须再有空气污染处理设备以避免二次污染。此外，由于一般焚化飞灰中均含有大量的氯盐，而一般固化体因为无法有效固定化氯离子，所以容易再溶出氯离子，造成排放到水中的氯离子含量过高的问题。因此，如何开发可有效固定焚化飞灰中重金属的新型固化剂，并减低焚化飞灰处理过程的耗能，成为当前亟需解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法，包括如下步骤：在含有氯盐、钙离子及重金属的危害废弃物焚化飞灰中加入碱性活化液得到混和泥浆，将制得的混和泥浆搅拌后于室温环境条件下固定化至少5天，即可得到焚化飞灰固化物；其中，所述碱活化液包括碱金属铝酸盐，以及至少一种碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐或硅酸胶，所述碱活化液的二氧化硅与金属氧化物的莫耳比值介于0.96-2.0，所述碱金属铝酸盐的含量为危害废弃物焚化飞灰重量的5-10wt％，且经固化后的所述焚化飞灰固化物的氯离子固化率大于70％。进一步地，所述混和泥浆中的氯离子与钙、铝离子形成弗氏盐，所述危害废弃物焚化飞灰的重金属经由离子交换被固定于弗氏盐之层状双金属结构中。进一步地，所述危害废弃物焚化飞灰中的重金属包括铅、镉、铬或铜，且所述危害废弃物焚化飞灰中氯盐的含量大于20％。进一步地，所述碱性活化液与所述危害废弃物焚化飞灰的重量比介于0.6-1.4。进一步地，在制得的所述混合泥浆中加入水淬高炉石粉，且所述水淬高炉矿渣粉的含量不大于所述危害废弃物焚化飞灰重量的30％。进一步地，经固化后的所述焚化飞灰固化物的抗压强度大于160kgf/cm2。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法，采用焚化飞灰，当作反应的无机粉体，透过添加碱活化液与其进行反应后，形成一种可自身固定重金属及氯盐之材料。因为无须额外添加水泥及重金属螯合剂，因此可大幅度减少二氧化碳之排放量，且反应的无机粉体为废弃物本身，因此，透过此技术之发展，不仅能减少天然资源之消耗，减少二氧化碳之排放量，更能有效达到更好的固定化危害废弃物的办法。2、本专利技术一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法，由于焚化飞灰具有重金属且氯盐含量高，不可直接掩埋处理，经过本专利技术之固定化处理方法而得的焚化飞灰固化体，可有效的减低其重金属及氯离子溶出量，且不影响该固化体的机械强度，因此可直接进行掩埋处理不须担心掩埋后重金属或是氯离子溶出的问题。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法，包括如下步骤：在含有氯盐、钙离子及重金属的危害废弃物焚化飞灰中加入碱性活化液得到混和泥浆，碱性活化液与危害废弃物焚化飞灰的重量比介于0.6-1.4。将制得的混和泥浆搅拌后于室温环境条件下固定化至少5天，即可得到焚化飞灰固化物；且经固化后的焚化飞灰固化物的氯离子固化率大于70％，经固化后的焚化飞灰固化物的抗压强度大于160kgf/cm2。混和泥浆中的氯离子与钙、铝离子形成弗氏盐，危害废弃物焚化飞灰的重金属经由离子交换被固定于弗氏盐之层状双金属结构中。危害废弃物焚化飞灰是一般家庭或工业垃圾焚烧后的残余物，其中含有钙离子、以及铅、镉、铬、铜等重金属，且氯盐含量大于20％。碱性活化液是由碱活化剂与水混合后而得，碱活化剂包括碱金属铝酸盐，及至少一种碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐或硅酸胶。较佳地，碱金属铝酸盐是选自铝酸钠或铝酸钾，碱金属氢氧化物及碱金属硅酸盐是选自硅酸钠、硅酸钾、及氢氧化钠、氢氧化钾，且碱金属铝酸盐的含量为危害废弃物焚化飞灰重量的5-10wt％。在常温下只有碱对硅酸盐物质的网状结构具有直接的破坏作用；碱性越强、温度越高，越易造成硅酸盐网状结构的断链。一般来说，结晶物质的活性较低，而非晶物质因结构不完整所以活性较高，因此，为了有效地使晶质或非晶质硅酸盐产生化学活性，必须以高碱性溶液破坏Si-O-Si及/或Si-O-Al网状结构，使颗粒表面网状聚集体解聚、瓦解，形成硅氧四面体、铝氧四面体之单体或寡聚体等活性物，造成其化学活性提升，而此等SiO4、AlO4四面体则会再度经过脱水、缩合、硬化等过程，重新聚合键结而形成胶结材料，因此，较佳地，碱性活化液的二氧化硅与碱金属氧化物的莫耳比值(SiO2/M2O，M为碱金属元素)介于0.96-2.0。要说明的是，本专利技术固定危害废弃物焚化飞灰中之重金属及氯盐之方法还可以再添加水淬高炉石粉于该混合浆料中，在制得的混合泥浆中加入水淬高炉石粉，且水淬高炉矿渣粉的含量不大于所述危害废弃物焚化飞灰重量的30％。利用高炉炉石粉的活性及其所提供大量的硅、钙离子，更容易形成聚合胶结材料及形成不溶解的弗氏盐。添加变高岭土为反应活性剂，固定焚化飞灰主要是利用经过培烧后的高岭土因为-OH键结已被打断，因此会产生层间空隙使活性增加，所以将变高岭土、碱性液与焚化飞灰掺混后，仅可将焚化飞灰胶结固定于变高岭土中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法，其特征在于：包括如下步骤：/n在含有氯盐、钙离子及重金属的危害废弃物焚化飞灰中加入碱性活化液得到混和泥浆，将制得的混和泥浆搅拌后于室温环境条件下固定化至少5天，即可得到焚化飞灰固化物；其中，/n所述碱活化液包括碱金属铝酸盐，以及至少一种碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐或硅酸胶，所述碱活化液的二氧化硅与金属氧化物的莫耳比值介于0.96-2.0，所述碱金属铝酸盐的含量为危害废弃物焚化飞灰重量的5-10wt％，且经固化后的所述焚化飞灰固化物的氯离子固化率大于70％。/n

【技术特征摘要】
1.一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法，其特征在于：包括如下步骤：
在含有氯盐、钙离子及重金属的危害废弃物焚化飞灰中加入碱性活化液得到混和泥浆，将制得的混和泥浆搅拌后于室温环境条件下固定化至少5天，即可得到焚化飞灰固化物；其中，
所述碱活化液包括碱金属铝酸盐，以及至少一种碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐或硅酸胶，所述碱活化液的二氧化硅与金属氧化物的莫耳比值介于0.96-2.0，所述碱金属铝酸盐的含量为危害废弃物焚化飞灰重量的5-10wt％，且经固化后的所述焚化飞灰固化物的氯离子固化率大于70％。


2.根据权利要求1所述的一种固定化危害废弃物焚化飞灰中重金属及氯盐的方法，其特征在于，所述混和泥浆中的氯离子与钙、铝离子形成弗氏盐，所述危害废弃物焚化飞灰的重金属经由离子交换被固定于弗氏盐之层状双金属结构中。

【专利技术属性】
技术研发人员：李韦皞，郑大伟，
申请(专利权)人：李韦皞，
类型：发明
国别省市：山东;37