專(zhuān)利名稱(chēng):城市生活垃圾焚燒飛灰的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市生活垃圾焚燒飛灰的處理方法，屬環(huán)境保護(hù)及粉體表面改性化學(xué)工藝技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
危險(xiǎn)有害廢物的管理是全球環(huán)境問(wèn)題的一個(gè)組成部分，也是我國(guó)環(huán)境保護(hù)的一個(gè)突出問(wèn)題，城市垃圾焚燒是城市生活垃圾處置的一個(gè)重要手段，焚燒過(guò)程將產(chǎn)生大量的飛灰。垃圾焚燒飛灰中含有許多有害的鉛、鎘、鋅等重金屬，更重要的是，焚燒飛灰將同時(shí)富集對(duì)人體有致癌作用的二噁英和呋喃等毒性組分，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的環(huán)境法規(guī)已將它歸類(lèi)為危險(xiǎn)廢物，強(qiáng)調(diào)必須予以安全處置。
根據(jù)上海市政府批準(zhǔn)的上海固體廢棄物處置規(guī)劃，到2010年，上海將形成中心城區(qū)生活垃圾以焚燒處理為主體的發(fā)展格局，目前，上海60萬(wàn)噸垃圾焚燒每年將產(chǎn)生近2萬(wàn)噸MSW飛灰，2010年上海焚燒飛灰產(chǎn)生量將達(dá)到7~8萬(wàn)噸/年。
目前上海采用安全填埋法來(lái)處置飛灰，不但填埋處置費(fèi)用很高，同時(shí)安全填埋法占用了大量的土地資源，顯然，這與現(xiàn)有的上海土地資源、財(cái)政資源相矛盾的。同時(shí)安全填埋法與了循環(huán)經(jīng)濟(jì)和能源可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)相背離。
另一方面，我國(guó)塑料制品的總產(chǎn)量猛增，已超過(guò)1500萬(wàn)噸，其中用于填充改性的無(wú)機(jī)非金屬礦物粉體材料，年消費(fèi)量已超過(guò)200萬(wàn)噸。如果將改性后的飛灰作高分子聚合物的填料。不但可以降低塑料制品的生產(chǎn)成本，而且具有重大的環(huán)境保護(hù)意義。
一般說(shuō)來(lái)，飛灰改性作塑料的填料是目前安全處理和資源化利用最佳的方法之一，國(guó)內(nèi)外飛灰資源化利用主要集中在以下幾個(gè)方面(1)在日本，飛灰和底渣混合使用作生態(tài)水泥；(2)美國(guó)及其他歐美發(fā)達(dá)國(guó)家用混合灰渣作水泥混凝土和瀝青的替代骨料；(3)飛灰熔融作微晶玻璃的原料。但是這些資源化的處理未能解決實(shí)際工程問(wèn)題(1)資源化后飛灰中的重金屬離子浸出問(wèn)題始終令人擔(dān)憂；(2)飛灰資源化成本過(guò)高，不適合批量生產(chǎn)；(3)飛灰資源化產(chǎn)品的附加值低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用城市垃圾焚燒飛灰，通過(guò)表面活性劑的改性處理，形成非金屬礦物填料，為飛灰的資源化提供了一個(gè)嶄新的出路。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案和措施來(lái)達(dá)到的。
一種城市生活垃圾焚燒飛灰的處理方法，其特征在于采用非離子表面活性劑，具體地說(shuō)是采用具有分子結(jié)構(gòu)中親油基團(tuán)為具有8個(gè)碳原子以上的長(zhǎng)碳?xì)滏湹姆请x子表面活性劑；飛灰的改性工藝步驟如下先稱(chēng)取一定量的飛灰，經(jīng)泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)篩，將飛灰加入水溶液中，制成水灰比為2-20∶1的懸乳液，然后放入攪拌機(jī)中，水浴加熱升溫至60-80℃，并攪拌10-30分鐘；然后加入飛灰重量的1.0-2.5％的所述非離子表面活性劑，主要為棕櫚酸異辛酯C24H48O2，即十六酸-2-乙基己酯；在溫度不變情況下，轉(zhuǎn)速保持在1000RPM下繼續(xù)攪拌20-30分鐘，使飛灰顆粒和棕櫚酸異辛酯充分反應(yīng)；然后固液分離，將改性后的飛灰在105℃下烘干24小時(shí)，最后進(jìn)行篩分并密封保存。
本發(fā)明所采用的非離子表面活性劑有多種，凡具有親油基團(tuán)為8個(gè)以上碳原子長(zhǎng)碳鏈結(jié)構(gòu)的非離子表面活性劑都可以使用，而且工藝步驟可以同樣方式進(jìn)行。該種非離子表面活性劑可以為硬脂酸異辛酯，即硬脂酸-2-乙基己酯；肉豆蔻酸異內(nèi)酯，即十四烷酸異內(nèi)酯；聚氧乙烯三梨醇單月桂酸酯。
本發(fā)明方法中使用了特定的非離子表面活性劑，改性后的飛灰，其表面覆蓋了一層非離子表面活性劑，形成了飛灰和塑料或橡膠之間的連接橋梁，而且填充在高分子聚合物中，對(duì)飛灰中的重金屬離子具有較強(qiáng)的固化作用；另外，改性后的飛灰表現(xiàn)為強(qiáng)烈的疏水性，而未改性的飛灰其親水性很強(qiáng)。
由于非離子表面活性劑結(jié)構(gòu)中含有8個(gè)碳原子以上的長(zhǎng)碳鏈?zhǔn)杷鶊F(tuán)，使得飛灰顆粒得到了活化。改性后的飛灰其活化率高達(dá)95％以上。
城市生活垃圾焚燒飛灰含有鈣硅元素成分，其礦物組成與硅灰石的成分相類(lèi)似，目前硅灰石改性后主要用在塑料/橡膠中作填料。飛灰改性后可以用來(lái)替代硅灰石來(lái)作塑料/橡膠的填料。這樣可有效處理大量的城市生活垃圾焚燒飛灰、有利于環(huán)境保護(hù)及節(jié)約有限的土地資源。同時(shí)飛灰代替硅灰石，可以解決國(guó)內(nèi)礦物填料短缺的問(wèn)題。
具體實(shí)施方法實(shí)施例一按一定量的飛灰烘干，用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)，使通過(guò)125μm篩孔，然后稱(chēng)取100克飛灰，加入0.5立升水溶液，制成水灰比為5∶1的懸浮液，然后放入攪拌機(jī)中攪拌。水浴升溫至80℃，并攪拌10分鐘，然后加入非離子表面活性劑棕櫚酸異辛酯1.8克，它具有十六個(gè)碳原子長(zhǎng)鏈的分子結(jié)構(gòu)，即C24H48O2，別名十六酸-2-乙基己酯，在溫度不變情況下，轉(zhuǎn)速保持在1000rpm下繼續(xù)攪拌30分鐘，使飛灰顆粒和棕櫚酸異辛酯充分反應(yīng)；然后固液分離，將改性后的飛灰在105℃下烘24小時(shí)，最后進(jìn)行篩分，并密封保存。
實(shí)施例二按一定量的飛灰烘干，用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)，使通過(guò)125μm篩孔，然后稱(chēng)取100克飛灰，加入1立升水溶液，制成水灰比為10∶1的懸浮液，然后放入攪拌機(jī)中攪拌。水浴升溫至70℃，并攪拌15分鐘，然后加入非離子表面活性劑硬脂酸異辛酯2.0毫升，它具有十八個(gè)碳原子長(zhǎng)鏈的分子結(jié)構(gòu)，即C17H35COOCH2CHC(C2H5)CH2CH2CH2CH3，別名硬脂酸-2-乙基己酯，在溫度不變情況下，轉(zhuǎn)速保持在1000rpm下繼續(xù)攪拌30分鐘，使飛灰顆粒和硬脂酸異辛酯充分反應(yīng)；然后固液分離，將改性后的飛灰在105℃下烘24小時(shí)，最后進(jìn)行篩分，并密封保存。
實(shí)施例三按一定量的飛灰烘干，用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)，使通過(guò)125μm篩孔，然后稱(chēng)取100克飛灰，加入2立升水溶液，制成水灰比為20∶1的懸浮液，然后放入攪拌機(jī)中攪拌。水浴升溫至60℃，并攪拌15分鐘，然后加入非離子表面活性劑十四烷酸異內(nèi)酯1.4毫升，它具有十四個(gè)碳原子長(zhǎng)鏈的分子結(jié)構(gòu)，即C13H27COOCH2CH(CH3)2，別名肉豆蔻酸異內(nèi)酯，在溫度不變情況下，轉(zhuǎn)速保持在1000rpm下繼續(xù)攪拌20分鐘，使飛灰顆粒和十四烷酸異內(nèi)酯充分反應(yīng)；然后固液分離，將改性后的飛灰在105℃下烘24小時(shí)，最后進(jìn)行篩分，并密封保存。
實(shí)施例四按一定量的飛灰烘干，用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)，使通過(guò)125μm篩孔，然后稱(chēng)取100克飛灰，加入1立升水溶液，制成水灰比為10∶1的懸浮液，然后放入攪拌機(jī)中攪拌。水浴升溫至75℃，并攪拌10分鐘，然后加入非離子表面活性劑聚氧乙烯三梨醇單月桂酸酯1.8毫升，它具有十二個(gè)碳原子長(zhǎng)鏈的分子結(jié)構(gòu)，在溫度不變情況下，轉(zhuǎn)速保持在1000rpm下繼續(xù)攪拌20分鐘，使飛灰顆粒和聚氧乙烯三梨醇單月桂酸酯充分反應(yīng)；然后固液分離，將改性后的飛灰在105℃下烘24小時(shí)，最后進(jìn)行篩分，并密封保存。。
通過(guò)上述實(shí)施例各試樣的測(cè)試，得知改性后的飛灰其活化率可高達(dá)95％以上，對(duì)改性飛灰和原始飛灰的紅外線光譜特征峰對(duì)比，改性飛灰中出現(xiàn)了新的特征吸收峰，證明了飛灰顆粒表面包覆有一定量的非離子表面活性劑。
本發(fā)明與其他非金屬礦物改性相比與其他非金屬礦物填料相比，飛灰的粒徑分布均勻，95wt％在200μm以下，而且飛灰來(lái)源廣，成本低；改性后的飛灰活化率高，耐酸堿的范圍廣。
本發(fā)明與其他飛灰資源化方法相比飛灰改性處理的成本低，產(chǎn)品的附加值高。經(jīng)美國(guó)環(huán)保局TCLP法測(cè)試后，飛灰中Pb2+、Zn2+以及Cd2+(由于經(jīng)費(fèi)有限，本發(fā)明僅測(cè)定上述3種重金屬離子的浸出溶度)的浸出溶度都遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這些都是本發(fā)明的明顯優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種城市生活垃圾焚燒飛灰的處理方法，其特征在于采用非離子表面活性劑，具體地說(shuō)是采用具有分子結(jié)構(gòu)中親油基團(tuán)為具有8個(gè)碳原子以上的長(zhǎng)碳?xì)滏湹姆请x子表面活性劑；飛灰的濕法改性工藝步驟如下先稱(chēng)取一定量的飛灰，經(jīng)泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)篩，將飛灰加入水溶液中，制成水灰比為2-20∶1的懸乳液，然后放入攪拌機(jī)中，水浴加熱升溫至60-80℃，并攪拌10-30分鐘；然后加入飛灰重量的1.0-2.5％的所述非離子表面活性劑，主要為棕櫚酸異辛酯C24H48O2，即十六酸-2-乙基己酯；在溫度不變情況下，轉(zhuǎn)速保持在1000RPM下繼續(xù)攪拌20-30分鐘，使飛灰顆粒和棕櫚酸異辛酯充分反應(yīng)；然后固液分離，將改性后的飛灰在105℃下烘干24小時(shí)，最后進(jìn)行篩分并密封保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種城市生活垃圾焚燒飛灰的處理方法，其特征在于所述的非離子表面活性劑可以采用硬脂酸異辛酯，即硬脂酸-2-乙基已酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種城市生活垃圾焚燒飛灰的處理方法，其特征在于所述的非離子表面活性劑可以采用肉豆蔻酸異內(nèi)酯，即十四烷酸異內(nèi)酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種城市生活垃圾焚燒飛灰的處理方法，其特征在于所述的非離子表面活性劑可以采用聚氧乙烯三梨醇單月桂酸酯。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明涉及城市生活垃圾焚燒飛灰的處理方法，屬環(huán)境保護(hù)及粉體表面改性化學(xué)工藝技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明的一種城市生活垃圾焚燒飛灰的處理方法，采用非離子表面活性劑，具體地說(shuō)是采用具有分子結(jié)構(gòu)中親油基團(tuán)為具有8個(gè)碳原子以上的長(zhǎng)碳?xì)滏湹姆请x子表面活性劑；飛灰的濕法改性工藝步驟如下先稱(chēng)取一定量的飛灰，加入水溶液中，然后放入攪拌機(jī)中，水浴加熱升溫至60-80℃，并攪拌10-30分鐘；然后加入1.0-2.5%的特定非離子表面活性劑，主要為棕櫚酸異辛酯C
文檔編號(hào)B09B3/00GKCN1244415SQ200410054316
公開(kāi)日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2004年9月7日
發(fā)明者張后虎, 錢(qián)光人 申請(qǐng)人:上海大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan