[发明专利]利用工业固废和生活垃圾飞灰的重金属固化性免烧砖

说明书

本发明提供了一种重金属固化性免烧砖，其利用生活垃圾焚烧飞灰与工业固废赤泥、电石渣协同生产免烧砖的制备工艺制备，垃圾焚烧飞灰具有强碱性，可以促进赤泥活性激发且含有氯化物和硫化物，为F盐和钙矾石提供氯离子和硫酸根，最终的效果是重金属的固化性优秀，同时还用比较简单的工艺过程，实现了飞灰和工业固废的综合治理。本发明的免烧砖原料包括如下组成：生活垃圾焚烧灰：335～370份；赤泥：425～500份；电石渣：155～195份；砂：2650～2800份。本发明具有低能耗低成本，为生活垃圾焚烧飞灰的综合利用提供新的思路，同时也为工业固废提供了新的解决方案，具有良好的经济效益、社会效益。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种利用生活垃圾焚烧灰、工业固废赤泥、电石渣制备免烧砖的方法。

背景技术

生活垃圾焚烧飞灰(本文中也简称飞灰)是生活垃圾焚烧过程中产生的，指生活垃圾焚烧设备中烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。随着家庭废物排放量的增加和焚化技术的发展，中国每年至少要排放1000万吨的生活垃圾焚烧飞灰，由于含有铅、铬和砷等重金属以及高致癌物的二噁英等物质，生活垃圾焚烧飞灰被列入我国《国家危险废物名录》废物类别HW18(废物代码772-002-18)中，因此在利用和处理之前必须进行固化、稳定化处理。

生活垃圾焚烧飞灰的标准处置方法为使用水泥+化学螯合剂制作固化体后集中填埋。然而该方法目前存在不仅达标稳定性较差，存在环境安全隐患，尤其是存在铅、铬和砷等有害重金属渗入地下水造成二次污染的严峻问题；且该处置方法消耗大量的水泥和螯合剂，导致处置成本居高不下。当前全国各地正兴建生活垃圾焚烧厂。因此，可以预计未来几年内我国生活垃圾焚烧飞灰量将呈几何形式增长。随着环境保护监察工作的完善和周边民众环保诉求的提高，如何解决飞灰处置问题亟待解决。

另一方面，赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，大约每生产1吨氧化铝要排放1.0～1.8吨赤泥。随着赤泥的堆存量越来越大以及对环境造成的污染越来越严重，最大限度地资源化利用工业废渣已刻不容缓。

科研人员近来尝试将生活垃圾焚烧飞灰与工业固废的处理协同进行，中国专利CN110723929A公开了将生活垃圾焚烧飞灰添加碱性物质、工业废渣及溶剂经碱激发、搅拌制得制砖浆料后，将浆料排至模具中，经震荡、压制、养护后制成免烧砖。制成品可作为建筑用砖进行应用，实用性强。然而，该免烧砖在养护21天后铅的浸出浓度≦0.08mg/L；铬的浸出浓度≦0.2mg/L；仍然无法满足今后更苛刻的重金属固化要求。而且该发明还需要使用水玻璃这类强碱，原料成本仍然偏高。

现状是如果能研发一种重金属固化性，特别是有毒重金属铅、铬和砷的固化性良好的飞灰和赤泥的协同处理方法，将极大的解决上述严峻的环保课题。此处，砷随严格意义上并非重金属，但是此文中基于环保处理的相似性，也将其归类为有害重金属。

发明内容

近年来，本发明人发现适当的配合赤泥、湿基电石渣和飞灰会通过溶解-缩聚反应对铝硅酸盐进行碱活化而获得地聚合物体系，该种地聚合物对于垃圾焚烧飞灰中的有害重金属(特别是铅、铬和砷)有着非常优秀的固化作用。

此处的电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，其为浆体状态，目前将工业固废应用于建筑领域大多是烘干、磨细，工艺复杂且消耗大量的人力、物力，也是难以处理的一种工业废弃物。本发明开发了一种不使用水泥，也不使用强碱(NaOH，水玻璃等)，利用电石渣中含有的一定量的废碱，激发赤泥形成一定强度的胶凝材料，实现多元固废的协同利用，在达到设计强度的同时，减少了环境污染并降低了生产成本，更重要的是，良好的解决了飞灰的重金属固化问题。

本发明提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰免烧砖的制备方法。通过电石渣和飞灰激发赤泥的活性，为赤泥的活化提供碱性环境，形成一种新型水硬性胶凝材料，加入砂即可制备免烧砖。