本發(fā)明屬于危險(xiǎn)廢物治理環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料及其修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)城市規(guī)模的擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)水平以及人民生活水平的提高，城市所產(chǎn)生的垃圾量也在日益增大，焚燒法因具有明顯的減容、減重、高效、可回收熱能等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。然而，在焚燒過程中所產(chǎn)生的飛灰，因含有大量的重金屬，二噁英，呋喃等有害物質(zhì)，被列為要控制的重金屬危險(xiǎn)廢物的范疇，在進(jìn)行必要的固化穩(wěn)定化處理之后才可運(yùn)輸，且須進(jìn)入安全填埋場(chǎng)進(jìn)行處置，但是安全填埋處理費(fèi)用很高，且廠址難尋。08年，國(guó)家環(huán)保部和國(guó)家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布了《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，為飛灰進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行處置提供了法律依據(jù)，但同時(shí)也對(duì)生活垃圾焚燒飛灰的固化穩(wěn)定化處理技術(shù)提出了更高的要求。

目前，使用最多的飛灰固化穩(wěn)定化基材仍是硅酸鹽水泥，且國(guó)內(nèi)外改進(jìn)型的硅酸鹽水泥也主要集中于四類：硅酸鹽水泥摻加混合材，硅酸鹽水泥和水玻璃添加復(fù)合系列，硅酸鹽水泥和還原劑添加復(fù)合系列以及石灰硅質(zhì)混合材復(fù)合系列。但是不管是硅酸鹽水泥還是改進(jìn)型的硅酸鹽水泥，都是通過發(fā)生水化反應(yīng)形成堅(jiān)硬固體使重金屬污染物趨于穩(wěn)定，要想達(dá)到《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)重金屬的滲透要求，其摻量均需高達(dá)40%～70%，這樣會(huì)導(dǎo)致飛灰固化體增容比的大幅度升高，填埋場(chǎng)容積的大幅增加，以及處理費(fèi)用的大大提高。而且此方法還存在對(duì)Zn²⁺、Pb²⁺等部分二價(jià)兩性重金屬陽離子和高價(jià)重金屬陰離子團(tuán)如CrO₄^2-等固化穩(wěn)定束縛效率低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述對(duì)垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化處理中存在的不足，提供一種固化效果好，無二次污染的生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料。

本發(fā)明的技術(shù)方法是提供了一種生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下組分：礦渣55～85%，熟料5～25%，氯化鈉0～10%，石膏0～10%，堿性激發(fā)劑2～8%。

優(yōu)化的，該生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下組分：礦渣60～80%，熟料10～20%，氯化鈉5～10%，石膏5～10%，堿性激發(fā)劑3～6%。

進(jìn)一步優(yōu)化的，該生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下組分：礦渣70%，熟料16%，氯化鈉5%，石膏5%，偏硅酸鈉4%。。

進(jìn)一步的，上述礦渣為水淬?；郀t礦渣，堿性激發(fā)劑為熟石灰、氫氧化鉀、氫氧化鈉、偏硅酸鈉、偏硅酸鉀中的一種或其中兩種及兩種以上的復(fù)合物。

進(jìn)一步的，上述礦渣和熟料兩者中二氧化硅和三氧化鋁的總含量不低于60%，二氧化硅和三氧化鋁的質(zhì)量比為2～5。

另外，本發(fā)明還提供了一種生活垃圾焚燒飛灰修復(fù)方法，包括如下步驟：

1)將凝膠材料的各組分按設(shè)計(jì)質(zhì)量百分比進(jìn)行混合均勻。

2)將步驟1)的膠凝材料和待處理的垃圾焚燒飛灰以干重1:3～1:6稱取混合，再按水灰比0.45～0.60加入水，室溫下攪拌均勻，形成稠狀均勻的灰漿混合物。

3)將步驟2)得到的灰漿混合物標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7～28天。

進(jìn)一步的，上述修復(fù)方法的膠凝材料中礦渣和熟料混合進(jìn)行機(jī)械球磨成粉末。

進(jìn)一步的，上述礦渣和熟料的混合粉末的比表面積大于或等于550m²/kg。

進(jìn)一步的，上述步驟2)中膠凝材料和待處理的垃圾焚燒飛灰的干重比為1:3～1:6，加入的水灰比為0.45～0.60。

進(jìn)一步的，上述修復(fù)方法中標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的條件是溫度為25±3℃，相對(duì)濕度為99%。

礦渣是具有潛在水硬性的玻璃態(tài)物質(zhì)，在存有化學(xué)激發(fā)劑的情況下，可以依靠自身的化學(xué)組成從而發(fā)生水化反應(yīng)生成膠凝物質(zhì)，具備一定的水硬性；其原理是打破原有的聚合程度比較高的鋁氧四面體，鋁氧八面體以及硅氧四面體等這些玻璃體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其解體，解體后的離子團(tuán)與體系中的水會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)從而生成水化產(chǎn)物，這些水化產(chǎn)物在含有氯化物和硫酸鹽的情況下，還可生成氯鋁酸鈣和鈣礬石。就整個(gè)體系而言，水化產(chǎn)物可以有水化硅酸鈣，氯鋁酸鈣，鈣礬石，水化硅鋁酸鈣以及氫氧化鈣等。該膠凝材料與垃圾焚燒飛灰水化反應(yīng)所形成的固化體系中存在如下固化穩(wěn)定化機(jī)理：(1)物力包裹：該固化體系中含有大量水化硅酸鈣，此結(jié)構(gòu)可降低整體固化體的滲透性，把重金屬污染顆粒包裹固定其中，降低其浸出濃度；(2)物理吸附：該固化體系內(nèi)部水化產(chǎn)物呈微孔結(jié)構(gòu)，且具有很大的比表面積，不僅可以吸附以大量的陽離子重金屬，還可以吸附很多陰離子形式污染物；(3)化學(xué)吸附沉淀：該固化體系呈高堿環(huán)境，重金屬離子（Cd²⁺，Pb²⁺和Cr³⁺等）可以在固化顆粒表面，利用微孔隙中的溶液發(fā)生沉淀反應(yīng)，形成低溶解度的氫氧化物沉淀或者其他共沉淀，從而降低了重金屬的浸出性能；(4)離子交換：該固化體系中水化硅酸鈣凝膠，水化氯鋁酸鈣，鈣礬石以及氯鋁酸鈣等水化產(chǎn)物組分，均可承受組分的微小變化，而其結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，許多重金屬陽離子和重金屬陰離子團(tuán)均能替代其晶格中的Ca²⁺，Al³⁺， SO₄^2-以及Cl^-等，從而被牢固束縛。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的這種生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料的原材料廉價(jià)、易得，且修復(fù)方法簡(jiǎn)單、易行，對(duì)垃圾焚燒飛灰本身成分不敏感，可用于絕大部分飛灰的固化穩(wěn)定化處理處置，且固化效果明顯，無二次污染，解決了當(dāng)前垃圾焚燒廠面臨的最緊迫問題，以及飛灰對(duì)生態(tài)環(huán)保和人體健康產(chǎn)生的危害問題。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

取 100g廣州某垃圾焚燒發(fā)電廠正常運(yùn)行期間不同時(shí)段的飛灰混合物，加入20g配制的生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料，以質(zhì)量百分比含量計(jì)，礦渣70%，熟料16%，氯化鈉5%，石膏5%，偏硅酸鈉4%，室溫下邊攪拌邊加入水60g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)（溫度為25±3℃，相對(duì)濕度為99%）7天。其中，礦渣為具有活性的水淬粒化高爐礦渣，熟料為達(dá)到水泥熟料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，兩者混合進(jìn)行機(jī)械球磨后，其比表面積大于等于550m²/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為81%，二氧化硅和三氧化鋁的質(zhì)量比為4。

對(duì)固化穩(wěn)定化后的生活垃圾焚燒飛灰進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)，超標(biāo)元素Pb（11.37mg/L）的浸出濃度為0.23 mg/L，Cd（6.37mg/L）的浸出濃度為0.13 mg/L，Cr（9.23mg/L）的浸出濃度為1.42 mg/L，均滿足《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例的處理對(duì)象為武漢某垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰，其飛灰中Cr、As和Pb的浸出濃度分別為13.43mg/L，6.12mg/L和8.32mg/L，超出了其浸出濃度的閾值。

取100g上述武漢某垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰，加入25g配制的生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料，以質(zhì)量百分比含量計(jì)，礦渣60%，熟料20%，氯化鈉4%，石膏10%，熟石灰6%，室溫下邊攪拌邊加入水75g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)（溫度為25±3℃，相對(duì)濕度為99%）7天。其中，礦渣為具有活性的水淬?；郀t礦渣，熟料為達(dá)到水泥熟料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，兩者混合進(jìn)行機(jī)械球磨后，其比表面積大于等于550m²/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為68%，二氧化硅和三氧化鋁的質(zhì)量比為2。

對(duì)固化穩(wěn)定化后的生活垃圾焚燒飛灰進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，固化穩(wěn)定化后的垃圾焚燒飛灰中所有重金屬浸出濃度均可以達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。

實(shí)施例3：

配制生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料，以質(zhì)量百分含量計(jì)，礦渣80%，熟料10%，氯化鈉3%，石膏3%，氫氧化鈉4%，取該膠凝材料17g加入到100g深圳某生活垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰中，室溫下邊攪拌邊加入水55g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)（溫度為25±3℃，相對(duì)濕度為99%）28天。其中，礦渣為具有活性的水淬?；郀t礦渣，熟料為達(dá)到水泥熟料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，兩者混合進(jìn)行機(jī)械球磨后，其比表面積大于等于550m²/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為74%，二氧化硅和三氧化鋁的質(zhì)量比為2。

對(duì)固化穩(wěn)定化后的飛灰進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)，超標(biāo)元素Cr（26.43mg/L）的浸出濃度為4.16mg/L，Cd（6.13mg/L）的浸出濃度為0.23 mg/L，均滿足了《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例的處理對(duì)象為武漢某垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰，其飛灰中Cr、As和Pb的浸出濃度分別為10.27mg/L，5.32mg/L和11.43mg/L，超出了其浸出濃度的閾值。

配制生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料，以質(zhì)量百分含量計(jì)，礦渣85%，熟料5%，石膏8%，偏硅酸鉀2%，取該膠凝材料25g加入到100g上述武漢某生活垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰中，室溫下邊攪拌邊加入水65g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)（溫度為25±3℃，相對(duì)濕度為99%）28天。其中，礦渣為具有活性的水淬粒化高爐礦渣，熟料為達(dá)到水泥熟料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，兩者混合進(jìn)行機(jī)械球磨后，其比表面積大于等于550m²/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為62%，二氧化硅和三氧化鋁的質(zhì)量比為5。

對(duì)固化穩(wěn)定化后的飛灰進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，固化穩(wěn)定化后的垃圾焚燒飛灰中所有重金屬浸出濃度均可以達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例的處理對(duì)象為深圳某垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰，其飛灰中鉛和鎘的TCLP浸出濃度分別為46.43mg/L和12.13mg/L，超出了其浸出濃度的閾值。

配制生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料，以質(zhì)量百分含量計(jì)，礦渣66%，熟料16%，氯化鈉10%，氫氧化鉀8%，取該膠凝材料25g加入到100g上述深圳某生活垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰中，室溫下邊攪拌邊加入水65g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)（溫度為25±3℃，相對(duì)濕度為99%）28天。其中，礦渣為具有活性的水淬粒化高爐礦渣，熟料為達(dá)到水泥熟料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，兩者混合進(jìn)行機(jī)械球磨后，其比表面積大于等于550m²/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為67%，二氧化硅和三氧化鋁的質(zhì)量比為4。

對(duì)固化穩(wěn)定化后的飛灰進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，固化穩(wěn)定化后的垃圾焚燒飛灰中所有重金屬浸出濃度均可以達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例的處理對(duì)象為武漢某垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰，其飛灰中Cr、As和Pb的浸出濃度分別為11.46mg/L，7.83mg/L和9.74mg/L，超出了其浸出濃度的閾值。

配制生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料，以質(zhì)量百分含量計(jì)，礦渣55%，熟料25%，氯化鈉7%，石膏10%，堿性激發(fā)劑3%，其中，堿性激發(fā)劑為氫氧化鈉和偏硅酸鈉按質(zhì)量比1:1的混合物，取該膠凝材料30g加入到100g上述武漢某生活垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰中，室溫下邊攪拌邊加入水59g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)（溫度為25±3℃，相對(duì)濕度為99%）28天。其中，礦渣為具有活性的水淬?；郀t礦渣，熟料為達(dá)到水泥熟料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，兩者混合進(jìn)行機(jī)械球磨后，其比表面積大于等于550m²/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為79%，二氧化硅和三氧化鋁的質(zhì)量比為3。

對(duì)固化穩(wěn)定化后的飛灰進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，固化穩(wěn)定化后的垃圾焚燒飛灰中所有重金屬浸出濃度均可以達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。

綜上所述，本發(fā)明提供的這種生活垃圾焚燒飛灰固化穩(wěn)定化膠凝材料的原材料廉價(jià)、易得，且修復(fù)方法簡(jiǎn)單、易行，對(duì)垃圾焚燒飛灰本身成分不敏感，可用于絕大部分飛灰的固化穩(wěn)定化處理處置，且固化效果明顯，使飛灰中重金屬具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性，有效避免了飛灰對(duì)環(huán)境的二次污染，解決了當(dāng)前垃圾焚燒廠面臨的最緊迫問題，以及飛灰對(duì)生態(tài)環(huán)保和人體健康產(chǎn)生的危害問題。

以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。