基于碳酸钙寡聚体强化的焚烧飞灰高强度骨料制备方法技术

本发明专利技术涉及固废处理技术，旨在提供一种基于碳酸钙寡聚体强化的焚烧飞灰高强度骨料制备方法。包括：将垃圾焚烧飞灰依次经水洗、酸洗和干燥研磨，获得飞灰粉末、富含氯盐的水洗液及酸洗液；将酸洗液浓缩结晶获得的六水合氯化钙与乙醇和三乙胺混合均匀；通入CO2制得含有碳酸钙寡聚体的溶液后，用于制备碳酸钙寡聚体

【技术实现步骤摘要】
基于碳酸钙寡聚体强化的焚烧飞灰高强度骨料制备方法


[0001]本专利技术涉及固废处理技术，特别涉及基于碳酸钙寡聚体强化的焚烧飞灰高强度骨料制备方法。该技术涉及城市生活垃圾焚烧飞灰无害化处置和资源化利用，属于危险飞灰建材资源化利用


技术介绍

[0002]近年来，垃圾焚烧处置技术凭借无害化彻底和热能利用等优势得以迅速推广，大大缓解了“垃圾围城”问题。垃圾焚烧过程中产生3％～15％的飞灰，富含大量有毒污染物，如重金属和可溶性氯盐等，被列入危险废物名录，对环境产生巨大影响，且垃圾焚烧飞灰的成分复杂，处置难度大。由于飞灰中含有大量钙基成分，可以用来制备骨料、填料和建材等资源化产品，垃圾焚烧飞灰资源化处置受到广泛关注。
[0003]公开文献1为中国专利技术专利“免烧型垃圾焚烧飞灰陶粒及其制造方法”(CN200710058581.4)，介绍了一种通过向垃圾焚烧飞灰中添加硅酸盐水泥、粉煤灰、重金属稳定化药剂等，利用圆盘造粒机制备陶粒的方法，该方法通过添加不同原料实现飞灰中重金属稳定化和飞灰的资源化，但是需要添加30％～50％的水泥和粉煤灰，大大提高了试剂成本。公开文献2为中国专利技术专利“一种生活垃圾焚烧飞灰无害化处理系统”(CN201721652311.1)，介绍了一种通过圆盘造粒处置飞灰制备资源化产品的方法，通过向垃圾焚烧飞灰中添加3％～35％的SiO2和FeO进行造粒，并利用等离子熔融炉对造粒后的飞灰颗粒进行高温熔融处理，得到玻璃晶体。公开文献3为中国专利技术专利“一种利用垃圾焚烧飞灰制备压裂砂的方法”(CN201910923251.X)，介绍了一种将垃圾焚烧飞灰、铝矾土和锰矿粉混合球磨，随后在圆盘制粒机中喷雾成球，最后置于马弗炉中1200℃～1400℃烧结，得到高强度颗粒。上述各技术方案均使用到了大量添加剂以及高温热处置，大大提高了处置成本和能耗。
[0004]公开文献4为中国专利技术申请“基于无机寡聚体聚合反应的垃圾焚烧飞灰高效固化的方法”(CN202010658880.7)，介绍了将无机寡聚体聚合反应用于垃圾焚烧飞灰的处理技术，将金属阳离子、垃圾焚烧飞灰、封端剂乙醇溶液进行混合后，在通入CO2气体或加入H3PO4的条件下，经交联生成无机离子寡聚体，实现飞灰中的重金属和有机污染物固化。但是，该技术方案需要添加大量的化学试剂(硝酸钙、硝酸锰、硝酸铜等)，增加处理成本和废水处置压力，其目的是固化飞灰中的重金属和二噁英，最终产品呈现细小颗粒状，且含氯量较高，不具备作为骨料的利用潜力。
[0005]因此，有必要提出新的垃圾焚烧飞灰造粒资源化利用方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种基于碳酸钙寡聚体强化的焚烧飞灰高强度骨料制备方法。
[0007]为了解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0008]提供一种基于碳酸钙寡聚体强化的焚烧飞灰高强度骨料制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将垃圾焚烧飞灰倒入水洗槽内，进行水洗预处理；利用板框压滤机进行固液分离，获得水洗后飞灰和富含氯盐的水洗液；
[0010](2)将水洗后飞灰倒入酸洗槽内进行酸洗预处理，所用酸洗液pH在9～11之间；利用板框压滤机进行固液分离，获得酸洗后飞灰和富含氯化钙的酸洗液；将酸洗后飞灰进行干燥和研磨处理，获得含水率低于2％的飞灰粉末；
[0011](3)将酸洗液进行蒸发浓缩，结晶后获得六水合氯化钙；将六水合氯化钙与适量的乙醇和三乙胺混合，搅拌均匀；控制混合溶液中乙醇与六水合氯化钙的液固比为5︰1～10︰1(L/kg)，三乙胺与钙离子的摩尔比为5︰1～10︰1；
[0012](4)向混合溶液中通入CO2，按1kg六水合氯化钙︰150～200L控制CO2通入量，制得含有碳酸钙寡聚体的溶液；然后对溶液进行离心处理，获得半透明凝胶；
[0013](5)配制聚乙烯醇和海藻酸钠的混合水溶液，其中聚乙烯醇和海藻酸钠的质量比为5︰1～10︰1，两者的总质量浓度为10％～15％；然后按混合水溶液与半透明凝胶的液固比10︰1～20︰1(L/kg)，将半透明凝胶加入混合水溶液中，充分搅拌后再进行超声处理，获得碳酸钙寡聚体
‑
聚乙烯醇
‑
海藻酸钠溶液；
[0014](6)将步骤(2)中飞灰粉末加入圆盘造粒机内，向圆盘上喷入水蒸气以提供充足的水汽环境；启动造粒机后，向圆盘造粒机中持续添加步骤(5)中的碳酸钙寡聚体
‑
聚乙烯醇
‑
海藻酸钠溶液，并控制最终的液固比为0.1～0.2︰1(L/kg)；完成造粒后，获得湿骨料；
[0015](7)将湿骨料置于烘箱内进行干燥处理，获得骨料产品，其压碎指标范围为10％～20％。
[0016]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(1)中的水洗预处理时，设定水洗槽内的液固比为3︰1(L/kg)；经固液分离得到水洗后飞灰，其含水率为20％～30％。
[0017]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(2)中的酸洗预处理时，酸洗液与水洗后飞灰的液固比为3︰1～5︰1(L/kg)；所述酸洗液通过加入0.5～1M浓度的盐酸获得；经固液分离得到酸洗后飞灰，其含水率为20％～30％。
[0018]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(3)中，搅拌方式选择磁力搅拌，搅拌速率为100～500rpm。
[0019]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(3)中，将酸洗液蒸发浓缩时产生的水蒸气喷入圆盘造粒机的圆盘上，用于提供水汽环境。
[0020]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(4)中，控制离心处理时的转速为8000～10000rpm，时间为5～10分钟；离心脱除所得的乙醇和三乙胺通过蒸发冷凝工艺回收，并进行循环使用。
[0021]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(5)中，搅拌方式选择磁力搅拌，搅拌速率为100～500rpm，搅拌时间为30～60分钟；设置超声处理的功率为28～40kHz，时间为10～30分钟。
[0022]作为本专利技术的优选方案，所述步骤(7)中，设置烘箱的干燥温度为60～100℃，干燥时间12～24小时。
[0023]本专利技术中，水洗后飞灰的主要成分是氢氧化钙、碳酸钙、硫酸钙、二氧化硅和氧化铝；富含氯盐的水洗液中主要有效成分是氯化钠和氯化钾。酸洗后飞灰的主要成分是硫酸
钙、二氧化硅和氧化铝；酸洗液中重金属含量极低，符合污水排放标准GB 8978。造粒时所用圆盘造粒机可根据拟生产骨料的单位时间产量以及产品粒径来选择合适的功率，比如：生产30～50kg，粒径为3～5mm的骨料可以选择兴达机械型号为YPZL功率为0.75～1.5kw的圆盘造粒机。最后制得的高强度骨料产品可用作制备混凝土骨料、路基骨料、阻燃填料等。
[0024]专利技术原理描述：
[0025]本专利技术通过提取飞灰中的钙源，制备碳酸钙寡聚体，利用少量聚乙烯醇和海藻酸钠改性碳酸钙寡聚体，并将改性后的碳酸钙寡聚体作为飞灰造粒过程的绿色复合粘结剂，制备高强度粘结性好的飞灰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳酸钙寡聚体强化的焚烧飞灰高强度骨料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将垃圾焚烧飞灰倒入水洗槽内，进行水洗预处理；利用板框压滤机进行固液分离，获得水洗后飞灰和富含氯盐的水洗液；(2)将水洗后飞灰倒入酸洗槽内进行酸洗预处理，所用酸洗液pH在9～11之间；利用板框压滤机进行固液分离，获得酸洗后飞灰和富含氯化钙的酸洗液；将酸洗后飞灰进行干燥和研磨处理，获得含水率低于2％的飞灰粉末；(3)将酸洗液进行蒸发浓缩，结晶后获得六水合氯化钙；将六水合氯化钙与适量的乙醇和三乙胺混合，搅拌均匀；控制混合溶液中乙醇与六水合氯化钙的液固比为5︰1～10︰1(L/kg)，三乙胺与钙离子的摩尔比为5︰1～10︰1；(4)向混合溶液中通入CO2，按1kg六水合氯化钙︰150～200L控制CO2通入量，制得含有碳酸钙寡聚体的溶液；然后对溶液进行离心处理，获得半透明凝胶；(5)配制聚乙烯醇和海藻酸钠的混合水溶液，其中聚乙烯醇和海藻酸钠的质量比为5︰1～10︰1，两者的总质量浓度为10％～15％；然后按混合水溶液与半透明凝胶的液固比10︰1～20︰1(L/kg)，将半透明凝胶加入混合水溶液中，充分搅拌后再进行超声处理，获得碳酸钙寡聚体
‑
聚乙烯醇
‑
海藻酸钠溶液；(6)将步骤(2)中飞灰粉末加入圆盘造粒机内，向圆盘上喷入水蒸气以提供充足的水汽环境；启动造粒机后，向圆盘造粒机中持续添加步骤(5)中的碳酸钙寡聚体
‑
聚乙烯醇
‑
海藻酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晓青，陈杰，沈轶哲，余泓，黄群星，李晓东，严建华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：