本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域危險(xiǎn)固體廢棄物處置與綜合利用，具體涉及一種垃圾焚燒飛灰合成晶體礦物材料的方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的垃圾焚燒飛灰有許多處置技術(shù)。具體分為四大類：分離萃取技術(shù)；熱處理技術(shù)，固化穩(wěn)定技術(shù)及其他技術(shù)。但是同時(shí)滿足資源化、無害化、減量化以及經(jīng)濟(jì)合理、安全高效的實(shí)際要求的方法幾乎沒有。

固化穩(wěn)定類技術(shù)，不僅增容，而且固化穩(wěn)定材料價(jià)格高企，加上填埋儲(chǔ)藏綜合費(fèi)用高；

分離萃類技術(shù)工藝復(fù)雜，成本高；

熱處理類技術(shù)存在高溫、高能耗和高排放問題，但是在實(shí)際應(yīng)用中，垃圾焚燒飛灰熱處理后資源化、減量化方面有一定優(yōu)勢(shì)，尤其是熔化技術(shù)的無害化和減量化十分明顯，在發(fā)達(dá)國(guó)家得到應(yīng)用。

隨著人們生活水平的提高，環(huán)保意識(shí)的提高，垃圾焚燒飛灰的化學(xué)組成也發(fā)生了明顯的變化，突出特點(diǎn)是高含鹽量和高氧化鈣含量，使得傳統(tǒng)的熔融技術(shù)遇到困難，在不添加助溶劑的情況下，垃圾焚燒飛灰的熔融溫度超過1500℃，加上二次飛灰處理，極高的能耗，熔融工藝出現(xiàn)前所未有的技術(shù)困難。而即使采用燒結(jié)技術(shù)，燒結(jié)溫度很高，飛灰中的鹽分直接影響燒結(jié)制品質(zhì)量，燒結(jié)前需進(jìn)行水洗脫鹽處理，成本提高，工藝復(fù)雜，而且燒結(jié)制品的重金屬浸出風(fēng)險(xiǎn)依然存在。

采用水洗后水泥摻燒工藝，面臨水泥產(chǎn)能過剩，水泥燒成摻入量小，窯尾氯離子濃度提高和窯尾預(yù)熱器結(jié)皮的隱患增加，而且氯鹽回收、過濾板結(jié)等諸多技術(shù)問題使得水泥摻燒面臨諸多困難。

傳統(tǒng)的固體氯化劑氯化揮發(fā)實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒飛灰重金屬離子分離，存在氯化劑使用量波動(dòng)大，低溫氯化揮發(fā)不充分，高溫氯化揮發(fā)容易出現(xiàn)熔融裹覆重金屬離子的現(xiàn)象，使得傳統(tǒng)的氯化揮發(fā)很難工業(yè)化。

其次，傳統(tǒng)的氯化揮發(fā)法并沒有研究氯化揮發(fā)后固體殘?jiān)膽?yīng)用問題。

而用垃圾焚燒飛灰制備阿里尼特水已經(jīng)有很多研究，都是傳統(tǒng)的固相燒結(jié)法，存在燒結(jié)溫度高，能耗高等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種氯化揮發(fā)和無機(jī)材料合成技術(shù)相結(jié)合的高溫分離技術(shù)，能夠在較低的溫度下，通過垃圾焚燒飛灰在熔鹽中消解合成材料的過程中，實(shí)現(xiàn)高溫氯化分離，同時(shí)將垃圾焚燒飛灰轉(zhuǎn)化成阿里尼特晶體礦物材料。

本發(fā)明所提供的垃圾焚燒飛灰合成晶體礦物材料的方法包括：將垃圾焚燒飛灰加入熔融態(tài)氯化鈉中反應(yīng)，反應(yīng)過程中所生成的飛灰熔鹽渣沉淀于熔融態(tài)氯化鈉底部；冷卻后，收集氯化鈉底部的飛灰熔鹽渣，水洗后得到晶體礦物材料。

一種實(shí)施方案中，本發(fā)明的垃圾焚燒飛灰中添加有飛灰添加劑，所述飛灰添加劑為膨潤(rùn)土、硅灰、粉煤灰和偏高嶺土中的一種或兩種以上的混合物，所述飛灰添加劑的添加質(zhì)量為垃圾焚燒飛灰質(zhì)量的0％-20wt％。

一種實(shí)施方案中，本發(fā)明的垃圾焚燒飛灰中添加有熔鹽助劑，所述熔鹽助劑為氯化鉀、氯化鋁、氯化鐵、氯化鈣、氯化鎂、硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鹽和硫酸鹽的一種或兩種以上的組合物，所述熔鹽助劑的添加量為氯化鈉質(zhì)量的5％-50％。

一種實(shí)施方案中，本發(fā)明的反應(yīng)溫度為600-1000℃，熔鹽反應(yīng)時(shí)間為0.5-8小時(shí)。

本發(fā)明還提供上述方法制備的晶體礦物材料作為水泥添加劑或混凝土摻合料的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的垃圾焚燒飛灰處理方法的有益效果是：

(1)本發(fā)明的處理方法工藝簡(jiǎn)單，資源化利用程度高；

(2)本發(fā)明的處理方法，熱處理溫度低，能耗低。

(3)本發(fā)明的處理方法，熔鹽成本低，綜合處理成本低；

(4)本發(fā)明的處理方法，綠色環(huán)保，無二次環(huán)境污染。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制得的晶體礦物材料的sem圖；

圖2為實(shí)施例2制得的晶體礦物材料的sem圖；

圖3為實(shí)施例3制得的晶體礦物材料的sem圖；

圖4為某原始垃圾焚燒飛灰的xrd圖譜；

圖5為實(shí)施例1制得的晶體礦物材料的xrd圖譜；

圖6為本發(fā)明的實(shí)施例3熔鹽溶解前后重金屬離子擴(kuò)散和飛灰殘?jiān)蚊彩疽鈭D，其中：(a)反應(yīng)結(jié)束并冷卻后的上層氯化鈉形貌，(b)為熔鹽溶解后底部的飛灰熔鹽形貌。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的垃圾焚燒飛灰為生活垃圾焚燒或者醫(yī)療垃圾焚燒獲得的有毒飛灰，某垃圾焚燒飛灰熔鹽反應(yīng)前主要的晶體礦物組成如下：氯化鈉、碳酸鈣、硫酸鈣、石英、氯化鈣鉀、羥基氯化鈣，如圖4所示。經(jīng)過本發(fā)明方法處理后，垃圾焚燒飛灰轉(zhuǎn)化成硅酸二鈣、硅酸三鈣、阿里尼特等水硬性礦物晶體材料，如圖5所示。

以下是發(fā)明人提供的具體實(shí)施例，以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步解釋說明。

實(shí)施例1：

按照垃圾焚燒飛灰與氯化鈉重量比1:10將垃圾焚燒飛灰加入熔融態(tài)氯化鈉中反應(yīng)，溫度950℃,熱處理時(shí)間4小時(shí)，反應(yīng)過程中所生成的飛灰熔鹽從熔融態(tài)氯化鈉中排出并沉淀于熔融態(tài)氯化鈉底部得到飛灰熔鹽渣，冷卻后，收集氯化鈉底部的飛灰熔鹽渣，水洗后得到晶體礦物材料，參考圖4和5，合成的晶體礦物材料為：硅酸二鈣、硅酸三鈣、阿里尼特，其中水硬性晶體含量60％，形貌sem圖如圖1所示。

將所合成晶體礦物材料經(jīng)過磨細(xì)成小于200目后，按照30％的重量百分比加入42.5r水泥中，水泥力學(xué)性能得到提高，結(jié)果見表1。

表1

實(shí)施例2：

該實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于：按照垃圾焚燒飛灰與氯化鈉與氯化鈣熔鹽重量比1:12，熱處理溫度600℃,熱處理時(shí)間8小時(shí)，參考圖4和5，合成的棒狀晶體礦物為：硅酸二鈣、硅酸三鈣、阿里尼特等，其中水硬性晶體含量49％，形貌sem圖如圖2所示。

所合成晶體礦物材料經(jīng)過磨細(xì)成小于200目后，按照30％的重量百分比加入42.5r水泥中，水泥性能如表2所示。

表2

實(shí)施例3：

該實(shí)施例與實(shí)施例1不同在于：將垃圾焚燒飛灰10克與2克硅灰加入100克氯化鈉熔鹽中，熱處理溫度1000℃，熱處理時(shí)間0.5小時(shí)，參考圖4和5，合成的球狀晶體礦物為：硅酸二鈣、硅酸三鈣、阿里尼特等，其中水硬性晶體含量62％，形貌sem圖如圖3所示：

所合成晶體礦物材料經(jīng)過磨細(xì)成小于200目后，按照30％的重量百分比加入42.5r水泥中，水泥力學(xué)性能得到提高，結(jié)果見表3。

表3