[发明专利]一种利用生活垃圾焚烧飞灰、底灰的地聚物及其制备方法

说明书

本发明公开一种利用生活垃圾焚烧飞灰、底灰的地聚物及其制备方法，其原料包括底灰、飞灰、S95矿粉、粉煤灰、快硬硫铝酸盐水泥、碱激发剂和水。本发明能有效解决塔底灰安定性不良的方法，并将其与飞灰及其他绿色胶凝材料相耦合，利用多种掺合料的不同优势相叠加，在有效固化飞灰内重金属的同时制备较高强度的地聚物，提高了固(危)废的利用附加值，同时解决了环保问题。

技术领域

本发明涉及危险废物建材资源化领域，具体涉及一种利用生活垃圾焚烧飞灰、底灰的地聚物及其制备方法。

背景技术

城市生活垃圾焚烧后会产生约占垃圾焚烧前总重量20-30％的焚烧灰渣，根据其收集位置的不同，主要可分为生活垃圾焚烧底灰(以下称底灰)和生活垃圾焚烧飞灰(以下称飞灰)。底灰是指由炉床尾端排出的残余物，约占灰渣总重的20％左右；飞灰是指在烟气净化系统和热回收利用系统(如节热器、锅炉等)中收集而得的残余物，约占灰渣总重的80％左右。

目前，对焚烧飞灰的资源化利用研究较多，对焚烧底灰的资源化利用研究较少。大多数底灰用于填埋，这不仅占用很多土地资源而且填埋费用巨大。虽然底灰属于一般工业固废，但其产生量巨大，仅简单填埋处理不是长久之计。其资源化应用的难点在于生活垃圾焚烧底灰安定性不良，其中通常都含有废弃的铝、锌等活性金属，尤其是金属铝会在水泥水化产生的碱性环境中反应生成大量的氢气，使硬化后的混凝土或砂浆形成一个多孔的微观结构，影响试件的力学强度，反应后的铝元素多以钙矾石的形式存在，增加了新拌水泥基材料的膨胀性，严重的还会引起开裂，故难以在建材行业资源化利用。

而飞灰含有二恶英及重金属等有害物，目前主要进行填埋处理，或者是多次水洗，去除重金属等有害物质后应用于低强度建材，缺点在于耗费大量水资源，且建材强度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种利用生活垃圾焚烧飞灰、底灰的地聚物及其制备方法，能有效解决塔底灰安定性不良的方法，并将其与飞灰及其他大掺量绿色胶凝材料相耦合，制备较高强度的地聚物。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种利用生活垃圾焚烧飞灰、底灰的地聚物，原料包括混合料A和碱激发剂、水；混合料A按质量百分比计为：生活垃圾焚烧底灰5-15％、生活垃圾焚烧飞灰20-30％、矿粉35％-50％、粉煤灰0-15％和快硬硫铝酸盐水泥10-20％；碱激发剂的用量为混合料A质量的2-4％，水胶比为0.35-0.4(即水与混合料A的质量比为0.35-0.4)。

按上述方案，所述生活垃圾焚烧底灰为经过预处理的生活垃圾焚烧底灰，预处理方法为：将生活垃圾焚烧底灰采用过饱和Ca(OH)₂溶液浸泡10-15天，然后过滤后经热风烘干。其中，所述过滤采用中速定量滤纸，孔径为30～50微米；热风烘干的温度为100-110℃。该预处理过程中，过饱和Ca(OH)₂溶液有效消除了底灰中残留的金属铝等有害物质对砂浆的负面影响，且提供了更多的钙质材料改善了砂浆的力学性能，充分激发塔底灰所具备的火山灰活性。若使用如NaOH等强碱会在短时间内反应，但由于底灰中的金属铝等活性金属在垃圾焚烧处理的高温环境下发生氧化反应形成了致密的氧化层，延缓了碱与金属的反应速度，底灰中仍会残留大量的铝金属，故采用Ca(OH)₂进行长时间浸泡。

按上述方案，所述的生活垃圾焚烧底灰的化学成分按质量百分比计为CaO46.30％、SiO₂ 34.68％、Al₂O₃ 8.39％、Fe₂O₃ 4.98％、Na₂O 3.2％、SO₃ 1.07％、MgO0.32％、K₂O 0.21％、烧矢量0.81％。