[发明专利]一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法

说明书

本发明公开了一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法，包括以下步骤：(1)将水与磷酸混合，搅拌均匀，配制成磷酸水溶液；(2)将磷酸水溶液与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，搅拌，得到磷载飞灰浆；(3)将磷载飞灰浆导入电解槽样品区，然后接通电源进行电动去除，电解槽样品区倒出灰浆得到脱氯飞灰，电解槽阴极室排出电解液得到阴极液；(4)将步骤(3)得到的阴极液与铝灰混合，搅拌，得到铝碱浆；(5)将铝碱浆与步骤(3)得到的脱氯飞灰混合，依次搅拌，烘干，烧制，冷却至常温后，研磨，得到磷改性铝酸钙水泥。本发明制备过程简单，所需原料种类少且易得，包括城市生活垃圾焚烧飞灰、磷酸、铝灰。

技术领域

本发明属于城市生活垃圾焚烧飞灰无害化处置与资源化利用技术领域，尤其涉及一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法。

背景技术

水泥是各领域工程建设的主要原材料之一。铝酸盐水泥具有早期强度高和凝结时间短的特点，其在浇筑施工中被广泛应用。铝酸钙水泥也称为矾土水泥和铝酸盐水泥，是由矾土质和石灰质物料按照适当配比进行混合，经烧结、研磨后得到的具有胶凝活性的细粉。铝酸钙水泥早期主要用于耐火材料结合剂，于1916年左右就开始正式商业生产。铝酸钙水泥的主要矿物包括铝酸一钙、二铝酸钙、七铝酸十二钙等。将铝酸钙水泥与水混合后，其所含的铝酸一钙和二铝酸钙可发生水化反应生成多种水化产物。水化产物相互作用，形成晶体-凝胶体网络结构，从而可将集料和细粉联结起来，使得交接体获得强度。现今，铝酸钙水泥主要被应用于耐硫酸盐腐蚀、抢修抢建、冬季施工等特殊工程。同时由于其具有较好的耐高温性，可用来配制耐热混凝土和不定形耐火材料。但是，随着对矿山的不断开采，矾土质和石灰质矿物越来越少。研发利用工业固体废物替代矿物材料制备铝酸盐水泥符合绿色发展和可持续发展理念。城市生活垃圾焚烧飞灰属CaO-SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃体系，主要含有CaO、SiO₂、Al₂O₃等成分，具有一定的胶凝活性。但城市生活垃圾焚烧飞灰含有大量的氯化盐、微量重金属污染物、极微量的二噁英类污染物，具有致畸、致癌、致突变特性，可对人体健康和周边生态环境带来危害。同时，利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备铝酸钙水泥不仅需充分利用飞灰自身的胶凝特性同时需有效解决飞灰所含有的高氯及重金属和二噁英污染问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法，以充分利用飞灰自身的胶凝特性，同时解决飞灰所含有的高氯及重金属和二噁英污染问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰和铝灰制备磷改性铝酸钙水泥的方法，包括以下步骤：

(1)将水与磷酸混合，搅拌均匀，配制成磷酸水溶液；

(2)将磷酸水溶液与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，搅拌，得到磷载飞灰浆；

(3)将磷载飞灰浆导入电解槽样品区，然后接通电源进行电动去除，电解槽样品区倒出灰浆得到脱氯飞灰，电解槽阴极室排出电解液得到阴极液；

(4)将步骤(3)得到的阴极液与铝灰混合，搅拌，得到铝碱浆；

(5)将铝碱浆与步骤(3)得到的脱氯飞灰混合，依次搅拌，烘干，烧制，冷却至常温后，研磨，得到磷改性铝酸钙水泥。

优选的，所述步骤(1)中，配制成质量分数为2.5％～17.5％的磷酸水溶液。

优选的，所述步骤(2)中，磷酸水溶液与城市生活垃圾焚烧飞灰的液体固体比为0.5～1.5:1mL:mg，搅拌时间为1～3小时。

优选的，所述步骤(3)中，电动去除3～9小时，电动去除过程中初始电压设置为50～250V，初始电流设置为100～500A。