一种垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法技术

本申请涉及废物资源化利用和环境保护技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰地聚合物，由包括以下重量份的原料制成：垃圾焚烧飞灰60～90份、硅源水溶液11～23份、铝源水溶液7～13份、碱溶液5～8份、溶剂24～40份。本申请能够消耗利用更多的垃圾焚烧飞灰，大幅提升了垃圾焚烧飞灰的处理效率，降低了垃圾焚烧飞灰的存储和资源化应用成本,制备的垃圾焚烧飞灰地聚合物可用于制作无水泥混凝土路基块、挡沙墙、隔音墙和防护网。音墙和防护网。音墙和防护网。

A geopolymer of waste incineration fly ash and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法


[0001]本申请涉及废物资源化利用和环境保护
，尤其是涉及一种垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济社会的发展和人口的增加，生活垃圾的产生量也逐渐增加。面对日益紧张的土地资源，我国垃圾处理方式正在由传统的卫生填埋转向焚烧处理。垃圾焚烧可实现垃圾减量最大化，为了严格控制烟气中硫化物、氮氧化物和二噁英等污染物进入大气，各种烟气治理设施必不可少，随之产生了垃圾焚烧过程中最重要的污染物，即垃圾焚烧飞灰。由于垃圾焚烧飞灰中含有二噁英及重金属等污染物，易对周边生态环境和人民群众的身体健康产生巨大影响，因此被国家列为危险废物进行重点管理。越来越多的企业和科研机构开始投入到垃圾焚烧飞灰的处理之中。
[0003]为了能够对垃圾焚烧飞灰进行资源化利用，近年来，垃圾焚烧飞灰地聚合固化研究逐渐增多，由于地聚合结构具有优良的结构稳定性和持久性，利用硅氧键和铝氧键在碱性环境下发生断键重组，形成三维立体网状地聚合结构，可将垃圾焚烧飞灰中污染物牢固地固化于地聚合结构中，地聚合物能够被再次利用，这样便确保了垃圾焚烧飞灰处置的环境安全性和可靠性，因此相关研究备受瞩目。
[0004]目前，为了保证地聚合物固化体的成型效果，使用地聚合物固化垃圾焚烧飞灰的方法中，大多都会添加一些如矿渣、粉煤灰、煤矸石、粘土等辅助材料，使地聚合物中垃圾焚烧飞灰的添加比例下降，大幅降低了垃圾焚烧飞灰的处理效率，增大了垃圾焚烧飞灰的存储和资源化应用成本。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本申请提供一种垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种垃圾焚烧飞灰地聚合物，采用如下的技术方案：
[0007]一种垃圾焚烧飞灰地聚合物，由包括以下重量份的原料制成：垃圾焚烧飞灰60～90份、硅源水溶液11～23份、铝源水溶液7～13份、碱溶液5～8份、溶剂24～40份。
[0008]优选的，垃圾焚烧飞灰地聚合物由包括以下重量份的原料制成：垃圾焚烧飞灰60～80份、硅源水溶液12.5～13.9份、铝源水溶液7.6～9.1份、碱溶液7～8份、溶剂33～40份；优选的，所述垃圾焚烧飞灰地聚合物由包括以下重量份的原料制成：垃圾焚烧飞灰70份、硅源水溶液13.1份、铝源水溶液8.2份、碱溶液8份、溶剂33份。
[0009]优选的，所述硅源水溶液由硅酸钠溶于水制成，或所述硅源水溶液由二氧化硅、硅凝胶和活性白土中的一种或几种与氢氧化钠溶液反应制成；所述铝源水溶液由铝酸钠溶于水制成，或所述铝源水溶液由三氧化二铝、铝溶胶、硫酸铝和氢氧化铝中的一种或几种与氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液反应制成。
[0010]优选的，所述硅源水溶液由二氧化硅与氢氧化钠溶液反应制成，所述铝源水溶液
由三氧化二铝与氢氧化钠溶液制成；所述三氧化二铝与所述二氧化硅的摩尔比为1:2～4；优选的，所述三氧化二铝与所述二氧化硅的摩尔比为1:3～4；更优选的，所述三氧化二铝与所述二氧化硅的摩尔比为1:3.5。
[0011]优选的，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中的一种或两种混合；所述溶剂为水、垃圾渗滤液、垃圾浓缩液、废碱液和赤泥液中的一种或多种混合；优选的，所述溶剂为水。
[0012]优选的，所述垃圾焚烧飞灰地聚合物还包括细骨料和粗骨料；优选的，所述细骨料为粒径为0.5mm～0.25mm的中砂，所述粗骨料包括粒径为5～25mm的碎石和粒径为25～31.5mm的碎石。
[0013]第二方面，本申请提供一种垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，采用如下的技术方案：
[0014]一种垃圾焚烧飞灰地聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)按照重量份数称取各原料组分，将垃圾焚烧飞灰加入到溶剂中搅拌均匀，得混合物；
[0016](2)向混合物中加入碱溶液并搅拌均匀，得到含碱混合物；
[0017](3)向含碱混合物中加入硅源水溶液和铝源水溶液，搅拌均匀经过地聚合反应之后得到地聚合物。优选的，所述步骤(3)中，向含碱混合物中先加入铝源水溶液进行搅拌，待搅拌均匀后再加入硅源水溶液进行搅拌，搅拌均匀经过地聚合反应之后得到地聚合物，所述地聚合物的粘度为8000～25000Pa.s。
[0018]第三方面，本申请提供一种垃圾焚烧飞灰地聚合物混凝土制备方法，采用如下的技术方案：
[0019]一种垃圾焚烧飞灰地聚合物混凝土，包括以下步骤：
[0020](1)按照重量份数称取各原料组分，将垃圾焚烧飞灰加入到溶剂中搅拌均匀，得混合物；
[0021](2)向混合物中加入碱溶液并搅拌均匀，得到含碱混合物；
[0022](3)向含碱混合物中加入硅源水溶液和铝源水溶液，搅拌均匀经过地聚合反应之后得到地聚合物；
[0023](4)向所述地聚合物中加入细骨料和粗骨料，得到地聚合物混凝土。
[0024]第四方面，本申请提供一种垃圾焚烧飞灰地聚合物混凝土的应用，按照上述方法制备的垃圾焚烧飞灰地聚合物混凝土可用于制作无水泥混凝土路基块、挡沙墙、隔音墙和防护网。
[0025]本申请具有以下有益技术效果：
[0026]1.本申请通过垃圾焚烧飞灰、硅源水溶液、铝源水溶液、碱溶液、溶剂制备垃圾焚烧飞灰地聚合物；通过调节溶剂的添加量降低垃圾焚烧飞灰地聚合物中铅和镉的浸出浓度；当溶剂的重量份数低于24份时，垃圾焚烧飞灰地聚合物中铅和镉的浸出浓度超出标准浸出浓度，达不到处理要求；当溶剂含量高于24份时，硅源水溶液和铝源水溶液能够始终以水溶液形式存在，硅源和铝源物质之间的地聚合反应能够更加充分和剧烈，可以更好地形成地聚合物并增强铅和镉的固化效果，使铅和镉浸出浓度低于国家标准限值，从而能够固化更多的垃圾焚烧飞灰。本申请中形成的地聚合物能够消耗利用更多的垃圾焚烧飞灰，大
幅提升了垃圾焚烧飞灰的处理效率，降低了垃圾焚烧飞灰的存储和资源化应用成本。
[0027]2.本申请在制备垃圾焚烧飞灰地聚合物时，通过调节制备工艺步骤能够提升垃圾焚烧飞灰地聚合物的抗压强度；同时还能够降低垃圾焚烧飞灰地聚合物中的重金属浸出浓度。
附图说明
[0028]图1是实施例2放入模具之后的垃圾焚烧飞灰地聚合物；
[0029]图2是实施例2养护成型拆模后的垃圾焚烧飞灰地聚合物固化体；
[0030]图3是实施例15放入模具之后的垃圾焚烧飞灰地聚合物混凝土；
[0031]图4是实施例15养护成型拆模后的垃圾焚烧飞灰地聚合物混凝土固化体。
具体实施方式
[0032]目前，对垃圾焚烧飞灰的处理方式大多采用地聚合物固化垃圾焚烧飞灰中的有害物质。该方法能够有效处理垃圾焚烧飞灰，但是由于其需要添加一些如矿渣、粉煤灰、煤矸石、粘土等辅助材料使地聚合物保持一定的抗压强度，导致该方法能够处理的垃圾焚烧飞灰数量降低，大幅降低了垃圾焚烧飞灰的处理效率，增大了垃圾焚烧飞灰的存储和资源化应用成本。专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：垃圾焚烧飞灰60～90份、硅源水溶液11～23份、铝源水溶液7～13份、碱溶液5～8份、溶剂24～40份。2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，所述垃圾焚烧飞灰地聚合物由包括以下重量份的原料制成：垃圾焚烧飞灰60～80份、硅源水溶液12.5～13.9份、铝源水溶液7.6～9.1份、碱溶液7～8份、溶剂33～40份；优选的，所述垃圾焚烧飞灰地聚合物由包括以下重量份的原料制成：垃圾焚烧飞灰70份、硅源水溶液13.1份、铝源水溶液8.2份、碱溶液8份、溶剂33份。3.根据权利要求1或2所述的垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，所述硅源水溶液由硅酸钠溶于水制成，或所述硅源水溶液由二氧化硅、硅凝胶和活性白土中的一种或几种与氢氧化钠溶液反应制成；所述铝源水溶液由铝酸钠溶于水制成，或所述铝源水溶液由三氧化二铝、铝溶胶、硫酸铝和氢氧化铝中的一种或几种与氢氧化钠溶液反应制成。4.根据权利要求3所述的垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，所述硅源水溶液由二氧化硅与氢氧化钠溶液反应制成，所述铝源水溶液由三氧化二铝与氢氧化钠溶液制成；所述三氧化二铝与所述二氧化硅的摩尔比为1:2～4；优选的，所述三氧化二铝与所述二氧化硅的摩尔比为1:3～4；更优选的，所述三氧化二铝与所述二氧化硅的摩尔比为1:3.5。5.根据权利要求1或2所述的垃圾焚烧飞灰地聚合物，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中的一种或两种混合；所述溶剂为水、垃圾渗滤液、垃圾浓缩液、废碱液和赤泥液中的一种或多种混合；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋军，孔德勇，杨月，刘喜，叶汉峰，车彤，王炳凯，魏东，张洪波，彭勇，韩舒飞，杨林，王立中，刘滨，
申请(专利权)人：光大环保中国有限公司，
类型：发明
国别省市：