[发明专利]一种检测焚烧灰中金属铝含量的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及细物料中金属铝含量检测的技术领域，尤其是对于包含铝制废品含量较高的城市生活垃圾、工业垃圾、医疗垃圾在焚烧后产生的焚烧飞灰和颗粒粒径小于2mm的焚烧底灰中金属铝含量的测定。 

背景技术

经济的快速发展、城市化进程的加快以及工业生产逐步转型，使各类城市垃圾包括城市生活垃圾、医疗垃圾、工业垃圾的产量逐年增长，物理组分也与过去十年发生了巨大变化，其中，这些垃圾中金属废品的含量变化尤为显著。由于金属铝资源丰富、价格低廉、且易塑型等特点，在日常生活中和工业生产中使用量较大。生活垃圾中金属铝废品含量由十年前不足0.02%增长到现在的0.4%，主要包括铝制易拉罐、铝箔包装制品；另外，医疗产品中铝制的易耗品、药品包装等也得到广泛应用；工业生产中铝制品的尾料产生量也很多。然而，通常这些废品没有及时分类回收，其中一部分直接或与生活垃圾混合送至焚烧发电厂处理。 

我国大型城市垃圾采用焚烧技术处理的比例逐年上升，目前焚烧处理的生活垃圾约占总产垃圾8%。预计到2015年，一些大型城市的垃圾焚烧处理比例将增加20%以上。垃圾焚烧的副产物焚烧灰包括飞 灰和底灰，随着固废资源化处理的思路大力推广，这两种灰通常被应用为建筑材料和路基材料，这种资源化处理焚烧副产物的思路已得到政府和企业的大力推动。目前焚烧飞灰和底灰骨料被生产为水泥、空隙砖等生态建筑材料产品日渐增多，并受到各界好评。 

然而，垃圾焚烧灰所转化的生态建筑材料常常在使用过程中出现断裂、起泡、抗压强度差、年久易破碎等缺点，导致这些生态材料不能得到较高等级的应用。原因之一就是复杂的垃圾焚烧灰物理组分导致，比如不同种类的垃圾中包含少量铝制品等包装废弃物，在高温焚烧过程中金属表面氧化生成致密的氧化物而阻止了其它金属铝的继续氧化，焚烧后的金属铝根据焚烧炉的模式进入飞灰或底灰中。在碱性环境中，灰渣再生骨料包含的金属铝发生可发生如（1）、(2)、(3)所示的化学反应。由于两性的Al(OH)₃溶于水，且在PH>10的强碱性溶液中不能形成纯化层，铝与水的放热反应生成铝酸盐离子；若环境碱性降低到pH=9-10，铝酸盐离子再次分解出Al(OH)₃，一旦Al(OH)₃低于溶度积，它将产生凝胶体沉淀；同时，根据化学方程式（4），由于Al(OH)₃和铝酸盐的产生，二者在碱性环境中产生新的沉淀物[CaAl(OH)₆]₂，这些沉淀物是导致生态建筑材料在使用过程中产生裂缝的原因之一。这一点在国外的学术文献中已经得到证实。 

    (1) 

   (2) 

     (3)      (4) 

当前国内还没有相关细物料中铝含量检测的装置和方法。如果能在垃圾焚烧灰资源化应用之前就掌握其中金属铝的含量情况，对于优 化焚烧灰转化为优质生态建筑材料的前处理技术、改善焚烧灰的工程特性等具有重要的指导意义和现实价值，也对灰渣净化处理提高有用的信息。 

发明内容

本发明提供一种简便、快捷、精确测定焚烧灰中金属铝含量的方法，能够快速、准确通过浓度为4~5%的氢氧化钠溶液与焚烧灰中金属铝发生化学反应产生的氢气体积计算出灰中金属铝的质量浓度。该方法操作简单、容易实施、对装置要求低、节省试剂、准确率高。 

本发明采用的技术方案是： 

一种检测焚烧灰中金属铝含量的方法，所述方法包括以下步骤：（1）准确称量焚烧灰样品，质量为M g，将称量后的焚烧灰样品放置于小敞口玻璃器皿中，并在小敞口玻璃器皿中放置磁性搅拌棒；将装有焚烧灰样品和磁性搅拌棒的小敞口玻璃器皿放置入大敞口玻璃器皿中，大敞口玻璃器皿的容积V_b mL与小敞口玻璃器皿的容积V_s  mL之比为15-100：1（优选15-50:1）；将一底端开有小孔的量筒倒立，盖住大敞口玻璃器皿中的小敞口玻璃器皿，量筒的容积V₀ mL，V_b –V₀＞0，量筒底端的小孔用橡胶皮垫和胶水气密封小孔；