一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法，包括以下步骤：(1)将水与磷酸混合，搅拌均匀，配制成磷酸水溶液；(2)将磷酸水溶液与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，搅拌，得到磷载飞灰浆；(3)将磷载飞灰浆导入电解槽样品区，然后接通电源进行电动去除，电解槽样品区倒出灰浆得到脱氯飞灰，电解槽阴极室排出电解液得到阴极液；(4)将步骤(3)得到的阴极液与铝灰混合，搅拌，得到铝碱浆；(5)将铝碱浆与步骤(3)得到的脱氯飞灰混合，依次搅拌，烘干，烧制，冷却至常温后，研磨，得到磷改性铝酸钙水泥。本发明专利技术制备过程简单，所需原料种类少且易得，包括城市生活垃圾焚烧飞灰、磷酸、铝灰。铝灰。铝灰。

【技术实现步骤摘要】
一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法


[0001]本专利技术属于城市生活垃圾焚烧飞灰无害化处置与资源化利用
，尤其涉及一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法。

技术介绍

[0002]水泥是各领域工程建设的主要原材料之一。铝酸盐水泥具有早期强度高和凝结时间短的特点，其在浇筑施工中被广泛应用。铝酸钙水泥也称为矾土水泥和铝酸盐水泥，是由矾土质和石灰质物料按照适当配比进行混合，经烧结、研磨后得到的具有胶凝活性的细粉。铝酸钙水泥早期主要用于耐火材料结合剂，于1916年左右就开始正式商业生产。铝酸钙水泥的主要矿物包括铝酸一钙、二铝酸钙、七铝酸十二钙等。将铝酸钙水泥与水混合后，其所含的铝酸一钙和二铝酸钙可发生水化反应生成多种水化产物。水化产物相互作用，形成晶体-凝胶体网络结构，从而可将集料和细粉联结起来，使得交接体获得强度。现今，铝酸钙水泥主要被应用于耐硫酸盐腐蚀、抢修抢建、冬季施工等特殊工程。同时由于其具有较好的耐高温性，可用来配制耐热混凝土和不定形耐火材料。但是，随着对矿山的不断开采，矾土质和石灰质矿物越来越少。研发利用工业固体废物替代矿物材料制备铝酸盐水泥符合绿色发展和可持续发展理念。城市生活垃圾焚烧飞灰属CaO-SiO
2-Al2O
3-Fe2O3体系，主要含有CaO、SiO2、Al2O3等成分，具有一定的胶凝活性。但城市生活垃圾焚烧飞灰含有大量的氯化盐、微量重金属污染物、极微量的二噁英类污染物，具有致畸、致癌、致突变特性，可对人体健康和周边生态环境带来危害。同时，利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备铝酸钙水泥不仅需充分利用飞灰自身的胶凝特性同时需有效解决飞灰所含有的高氯及重金属和二噁英污染问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法，以充分利用飞灰自身的胶凝特性，同时解决飞灰所含有的高氯及重金属和二噁英污染问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法，包括以下步骤：
[0006](1)将水与磷酸混合，搅拌均匀，配制成磷酸水溶液；
[0007](2)将磷酸水溶液与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，搅拌，得到磷载飞灰浆；
[0008](3)将磷载飞灰浆导入电解槽样品区，然后接通电源进行电动去除，电解槽样品区倒出灰浆得到脱氯飞灰，电解槽阴极室排出电解液得到阴极液；
[0009](4)将步骤(3)得到的阴极液与铝灰混合，搅拌，得到铝碱浆；
[0010](5)将铝碱浆与步骤(3)得到的脱氯飞灰混合，依次搅拌，烘干，烧制，冷却至常温后，研磨，得到磷改性铝酸钙水泥。
[0011]优选的，所述步骤(1)中，配制成质量分数为2.5％～17.5％的磷酸水溶液。
[0012]优选的，所述步骤(2)中，磷酸水溶液与城市生活垃圾焚烧飞灰的液体固体比为0.5～1.5:1mL:mg，搅拌时间为1～3小时。
[0013]优选的，所述步骤(3)中，电动去除3～9小时，电动去除过程中初始电压设置为50～250V，初始电流设置为100～500A。
[0014]优选的，所述步骤(4)中，阴极液与铝灰的液体固体比为1～4:1mL:mg，搅拌时间为1～3小时。
[0015]优选的，所述步骤(5)中，铝碱浆与脱氯飞灰的质量比为0.5～2.5:1，搅拌时间为搅拌1～3小时。
[0016]优选的，所述步骤(5)中，烘干温度为100～200℃。
[0017]优选的，所述步骤(5)中，烧制温度为500～700℃，烧制时间为0.5～1.5小时。
[0018]优选的，所述步骤(5)中，研磨过200～400目筛。
[0019]本专利技术的原理是：将磷酸水溶液与城市生活垃圾焚烧飞灰混合后，搅拌过程中磷酸水解释放的氢离子可促进飞灰中的氯离子和重金属离子溶解到液相中。磷酸根可与重金属离子结合生成磷酸盐沉淀。对磷载飞灰浆进行电动去除，灰浆中的氯离子在电迁移作用下迁移至阳极室转化成氯气和次氯酸，灰浆中的游离态磷酸根在电迁移作用下转移至阳极室从而避免灰浆中残余游离态磷酸根过多而影响铝酸钙水泥质量。水在阴极表面发生水解生成氢氧根离子。阴极室的氢氧根离子与从样品区迁移过来的钠和钾离子结合生成氢氧化钠和氢氧化钾。将阴极液与铝灰混合后，搅拌过程中铝灰发生溶解，转化为铝酸盐。将铝碱浆与脱氯飞灰混合后，铝酸盐、钙离子、磷酸根可部分结合，生成铝钙系矿物、羟基凝灰岩、铝钙磷系胶体。铝钙系矿物、羟基凝灰岩、铝钙磷系胶体均可通过化学吸附和物理包裹方式增加氯离子和重金属离子的稳定性，降低氯离子和重金属离子的可浸出活性。在合适的烧制温度条件下烧制飞灰制铝钙混合物可实现氢氧化钙分解以提高所制备铝酸钙水泥的活性同时避免钠盐与钾盐发生熔融。
[0020]有益效果：本专利技术制备过程简单，所需原料种类少且易得，包括城市生活垃圾焚烧飞灰、磷酸、铝灰。本专利技术通过磷酸调节、电动、铝碱浆混合、烧制环节实现将生活垃圾焚烧飞灰转化为磷改性铝酸钙水泥。本专利技术制备的磷改性铝酸钙水泥重金属锌、铅、镉浸出浓度0.781mg/L、0.312mg/L、0.026mg/L，氯含量最低为0.019％、二噁英含量最低为9.23ng-TEQ/kg、单轴抗压强度最高为34.71MPa。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。
[0023]如图1所示，本专利技术的一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法，包括以下步骤：
[0024](1)将水与磷酸混合，搅拌均匀，配制成质量分数为2.5％～17.5％的磷酸水溶液；
[0025](2)将磷酸水溶液与城市生活垃圾焚烧飞灰按照液体固体比为0.5～1.5:1mL:mg
混合，搅拌1～3小时，得到磷载飞灰浆；
[0026](3)将磷载飞灰浆导入电解槽样品区，然后接通电源进行电动去除3～9小时，电解槽样品区倒出灰浆得到脱氯飞灰，电解槽阴极室排出电解液得到阴极液；其中，电动去除过程中初始电压设置为50～250V，初始电流设置为100～500A；
[0027](4)将步骤(3)得到的阴极液与铝灰按照液体固体比为1～4:1mL:mg混合，搅拌1～3小时，得到铝碱浆；
[0028](5)将铝碱浆与步骤(3)得到的脱氯飞灰按照质量比为0.5～2.5:1混合，搅拌1～3小时，在温度100～200℃下烘干，在温度500～700℃烧制0.5～1.5小时，冷却至常温后，研磨过200～400目筛，得到磷改性铝酸钙水泥。
[0029]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。根据下述实施例，可以更好的理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将水与磷酸混合，搅拌均匀，配制成磷酸水溶液；(2)将磷酸水溶液与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，搅拌，得到磷载飞灰浆；(3)将磷载飞灰浆导入电解槽样品区，然后接通电源进行电动去除，电解槽样品区倒出灰浆得到脱氯飞灰，电解槽阴极室排出电解液得到阴极液；(4)将步骤(3)得到的阴极液与铝灰混合，搅拌，得到铝碱浆；(5)将铝碱浆与步骤(3)得到的脱氯飞灰混合，依次搅拌，烘干，烧制，冷却至常温后，研磨，得到磷改性铝酸钙水泥。2.根据权利要求1所述的利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，配制成质量分数为2.5％～17.5％的磷酸水溶液。3.根据权利要求1所述的利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，磷酸水溶液与城市生活垃圾焚烧飞灰的液体固体比为0.5～1.5:1mL:mg，搅拌时间为1～3小时。4.根据权利要求1所述的利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，宋东平，杜晶，金春兴，冯迪峰，
申请(专利权)人：浙江中陶环保科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：