[发明专利]一种垃圾焚烧飞灰制备的含氯矿物六元体系胶凝材料及制备和应用

说明书

本发明涉及水泥材料技术领域，提供一种垃圾焚烧飞灰制备的含氯矿物六元体系胶凝材料及其制备和应用，按质量百分数计，该胶凝材料包括：硅酸二钙16.44～71.23％、Casubgt;2/subgt;SiOsubgt;3/subgt;Clsubgt;2/subgt;0.6～2.6％、Casubgt;3/subgt;SiOsubgt;4/subgt;Clsubgt;2/subgt;1.42～2.46％、七铝酸十二钙4.93～9.66％、氯铝酸钙1.21～8.41％、铝酸三钙2.47～5.90％。该胶凝材料是以垃圾焚烧飞灰、石灰石、砂岩和粉煤灰为主要原料压制成型经1025～1250℃进行煅烧，然后急冷到室温得到，该方法既可使垃圾焚烧飞灰中的水溶性氯盐稳定化，且由该胶凝材料与硅酸盐水泥混合制成含氯矿物‑硅酸盐复合水泥具有凝结时间缩短、强度提高的特性。

技术领域

本发明涉及水泥材料技术领域，尤其涉及一种垃圾焚烧飞灰制备的含氯矿物六元体系胶凝材料及制备和应用。

背景技术

垃圾焚烧飞灰固体废弃物中的含氯组分较高，主要来源于废塑料、废橡胶制品及厨余垃圾等，按照5％焚烧飞灰质量计算，大概每年产生730万吨垃圾焚烧飞灰，大量的垃圾焚烧飞灰堆积会对环境产生影响。水泥窑协同处置固体废弃物具有处置对象广泛、处置成本低、处置量大等优点，采用回转窑加二次燃烧室高温焚烧，可以将固体废弃物中的有害物质进行稳定固化。水泥窑的高温环境可以使得二噁英等有机污染物得到分解并阻碍二次合成，重金属可以很好的固溶到水泥熟料和水化产物当中，飞灰当中的氯在水泥烧制工艺当中充当矿化剂，促进碳酸盐的分解，加速固相反应，降低烧成温度，节省能耗，但高浓度的氯可能会造成水泥产品不合格，氯的蒸发会导致水泥窑发生结皮、堵塞现象。目前利用水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰最成熟的工艺是将飞灰进行水洗，水洗可以除去飞灰中几乎所有的重金属和氯，如专利申请CN105478438A中公开了一种垃圾飞灰水泥窑协同处置及无害化资源循环利用方法，该技术使用三级水洗脱盐工艺除去飞灰中的重金属和氯盐，将飞灰中的氯含量控制在1％以下充当水泥原料，但是水洗飞灰脱氯工艺复杂，水洗之后的污水含有的余氯及有毒有害物质，如不妥善处置会严重影响人类的健康，而水洗后的污水处理过程繁琐，生产成本增加。

鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明提供一种垃圾焚烧飞灰制备的含氯矿物六元体系胶凝材料及其制备和应用，用以解决现有技术中水洗飞灰脱氯工艺复杂的缺陷，通过设计特定的矿物组成构成的含氯矿物六元体系胶凝材料，其可以利用垃圾焚烧飞灰中的有害物质氯和有用物质CaO、Al₂O₃、SiO₂等，将飞灰中的氯转化到矿物当中，两个氯原子占据一个氧原子的位置，形成氯铝酸钙和氯硅酸钙矿物，既使垃圾焚烧飞灰中的水溶性氯盐稳定化，而且由该含氯矿物六元体系胶凝材料与硅酸盐水泥混合制成含氯矿物-硅酸盐复合水泥具有凝结时间缩短、强度提高的特性。

本发明提供一种含氯矿物六元体系胶凝材料，按质量百分数计，包括：硅酸二钙(2CaO·SiO₂，简写为C₂S)：16.44～71.23％、Ca₂SiO₃Cl₂：0.6～2.6％、Ca₃SiO₄Cl₂：1.42～2.46％、七铝酸十二钙(12CaO·7Al₂O₃，简写为C₁₂A₇)：4.93～9.66％、氯铝酸钙(12CaO·7Al₂O₃·CaCl₂，简写为C₁₁A₇·CaCl₂)：1.21～8.41％、铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃，简写为C₃A)：2.47～5.90％。