本發(fā)明涉及飛灰固化，具體涉及一種提高飛灰水泥固化體長期固化飛灰效果的方法。

背景技術(shù)：

1、生活垃圾焚燒飛灰(以下簡稱“飛灰”)由于含有cd、cr、cu、pb、hg、ni多種重金屬物質(zhì)和二噁英類污染物，且產(chǎn)生量巨大，飛灰處置時可能會污染地下水體，是我國危險廢物管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。飛灰中還含有鹽分和氯化物，飛灰中的氯化物主要包括水溶性氯化物和非水溶性氯化物兩種形態(tài)。水溶性氯化物主要包括氯化鈉(nacl)、氯化鉀(kcl)、氯化鈣(cacl2)和氯化鈣氫氧化物(cacloh)等，它們主要來源于焚燒廢物中的生物質(zhì)組分及餐廚垃圾，以及煙氣脫氯化氫的中間產(chǎn)物。非水溶性氯化物主要包括friedel's鹽(3cao·al2o3·cacl2·10h2o)、alocl等，它們主要在垃圾焚燒的高溫條件下形成。目前主流的處理方式是“堵”，即將飛灰螯合固化后再進(jìn)行填埋——飛灰加入水泥或螯合劑后，通過物理或化學(xué)的方式使其特性更加穩(wěn)定后，送去填埋。隨著固化穩(wěn)定化過程的進(jìn)行，重金屬可能從亞穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化，這通常與固化劑(如水泥或螯合劑)的化學(xué)作用有關(guān)。雖然穩(wěn)定態(tài)的重金屬不易被浸出，因此初期的固化體具有較好的重金屬固定效果，但是由于飛灰的固定效果還不充分，飛灰固化體在填埋場中容易受到環(huán)境的影響，飛灰固定的長期效果還有待改進(jìn)。具體來說，螯合劑飛灰固化的特點(diǎn)如下：雖然無機(jī)藥劑穩(wěn)定的飛灰增容小，但是固化體中的重金屬在酸性條件下易溶出，對環(huán)境造成危害，不能夠滿足危險廢物長期穩(wěn)定的安全性要求。有機(jī)藥劑固定飛灰雖然更穩(wěn)定，具有比無機(jī)藥劑更少的添加量、更好的固化效果的特點(diǎn)，但是有機(jī)藥劑比無機(jī)藥劑更加昂貴。由于飛灰的化學(xué)組成復(fù)雜且其中的重金屬存在形式不穩(wěn)定，無機(jī)藥劑和有機(jī)藥劑對重金屬選擇性不同，難以穩(wěn)定固定全部重金屬，固定效果不充分，因此，在一定程度上制約了其在處理生活垃圾焚燒飛灰中的應(yīng)用。

2、但相較于螯合穩(wěn)定化體系，水泥固化體系中的重金屬固定更為穩(wěn)定。研究表明，水泥固化體系對重金屬的固定效果可能會因固化穩(wěn)定化體系的老化而衰減。在老化初期，重金屬的浸出可能相對較低，但隨著時間的推移，若固化體出現(xiàn)裂隙，可能為重金屬的遷移提供通道，在偏酸性環(huán)境下，溶液中的氫離子濃度增加，這可能會降低水泥固化體中重金屬的沉淀溶解度，使得重金屬更容易以離子形式存在，重金屬更容易從水泥固化體中浸出，除此以外，由于垃圾焚燒飛灰中含有較高的氯離子，氯離子可以與飛灰中多種重金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，這些絡(luò)合物的溶解度通常比相應(yīng)的金屬氫氧化物或金屬氧化物要高，因此增加了重金屬離子在浸出溶液中的濃度，增加了水泥固化體老化后重金屬離子浸出的問題，累積效應(yīng)可能導(dǎo)致重金屬在水泥固化體表面或近表面區(qū)域的濃度增加，最終超過限值。如果填埋場的防滲層存在問題或管理不善，飛灰中的重金屬仍有可能通過滲漏等方式進(jìn)入環(huán)境。

3、飛灰瀝青固化是以瀝青類材料作為固化劑，與飛灰在一定的溫度下均勻混合，產(chǎn)生皂化反應(yīng)，使有害物質(zhì)包容在瀝青中形成固化體，從而得到穩(wěn)定。由于瀝青屬于憎水物質(zhì)，完整的瀝青固化體具有優(yōu)良的防水性能。瀝青還具有良好的黏結(jié)性和化學(xué)穩(wěn)定性，而且對于大多數(shù)酸和堿有較高的耐腐蝕性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種提高飛灰水泥固化體長期固化飛灰效果的方法，該方法能夠提高飛灰水泥固化體的抗碳酸化性能，防止飛灰水泥固化體的老化，在固化體表面出現(xiàn)裂隙，降低飛灰中鹽分和氯離子增加帶來的飛灰水泥固化體中重金屬浸出的風(fēng)險，提高飛灰水泥固化體的長期穩(wěn)定性，提高飛灰水泥固化體長期固化飛灰效果。

2、本發(fā)明的目的采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種提高飛灰水泥固化體長期固化飛灰效果的方法，包括以下步驟：

4、s1、收集生活垃圾焚燒飛灰，將所述生活垃圾焚燒飛灰置于水熱反應(yīng)釜中先進(jìn)行水熱處理，水熱處理完成后，通過與所述水熱反應(yīng)釜相連的封閉管道系統(tǒng)飛灰氯化物在水熱處理過程中分解產(chǎn)生的氯氣進(jìn)行收集，氯氣收集完成后，將所述水熱反應(yīng)釜中的水熱處理產(chǎn)物投入到攪拌裝置中，將水泥投入到所述攪拌裝置中進(jìn)行攪拌，同時加入的水?dāng)嚢杈鶆?，形成均勻的漿料；

5、s2、選擇適當(dāng)長度的合成纖維或金屬纖維，調(diào)整所述漿料的粘度，使合成纖維或金屬纖維在所述漿料中均勻分散，往調(diào)整粘度的漿料中逐漸加入所述合成纖維或金屬纖維，先使用低速攪拌開始混合，以避免對合成纖維或金屬纖維造成損傷，并逐步提高攪拌速度，使所述合成纖維或金屬纖維在所述漿料中分散均勻，得到包含合成纖維或金屬纖維的漿料；

6、s3、將所述包含合成纖維或金屬纖維的漿料進(jìn)行澆筑凝結(jié)后，得到水泥固化體，使用顎式破碎機(jī)粉碎所述水泥固化體，粉碎后的水泥固化體投入到瀝青混凝土攪拌設(shè)備中；將聚合物改性瀝青和基質(zhì)瀝青分別加熱到160℃-185℃，保持在該溫度范圍，加熱過的聚合物改性瀝青加入到所述瀝青混凝土攪拌設(shè)備中，攪拌均勻，使所述粉碎后的水泥固化體的表面帶有一層所述聚合物改性瀝青，冷卻凝固，所述粉碎后的水泥固化體的表面形成聚合物改性瀝青層，形成所述聚合物改性瀝青層后，使用所述瀝青混凝土攪拌設(shè)備的加熱裝置對冷卻凝固的聚合物改性瀝青層進(jìn)行加熱，使所述冷卻凝固的聚合物改性瀝青層軟化，以致使所述粉碎后的水泥固化體能夠分開，繼續(xù)將所述加熱過的基質(zhì)瀝青加入到所述瀝青混凝土攪拌設(shè)備中，將分開的粉碎后的水泥固化體和所述加熱過的基質(zhì)瀝青攪拌均勻，冷卻凝固后在所述聚合物改性瀝青層上形成基質(zhì)瀝青層，得到瀝青包覆的水泥固化體。

7、進(jìn)一步地，步驟s2中，采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌所述合成纖維或金屬纖維。

8、進(jìn)一步地，步驟s1中，在所述攪拌裝置中，所述飛灰、所述水泥及水投加的重量比為1：0.2：3。

9、進(jìn)一步地，步驟s2中，所述合成纖維為聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇縮甲醛纖維、聚氯乙烯纖維、聚氨酯彈性纖維中的一種；所述金屬纖維為不銹鋼纖維、銅纖維、鎳?yán)w維、鋁纖維中的一種。

10、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述水泥為硫鋁酸鹽水泥。

11、進(jìn)一步地，步驟s3中，所述顎式破碎機(jī)為簡擺顎式破碎機(jī)、復(fù)擺顎式破碎機(jī)或液壓顎式破碎機(jī)中的一種。

12、進(jìn)一步地，所述顎式破碎機(jī)為簡擺顎式破碎機(jī)、復(fù)擺顎式破碎機(jī)或液壓顎式破碎機(jī)中的一種。

13、進(jìn)一步地，步驟s3中，所述聚合物改性瀝青由所述基質(zhì)瀝青通過以下聚合物中的一種改性而得到的：sbs(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、sbr(丁苯橡膠)、eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、pe(聚乙烯)、聚氨酯(pu)。

14、進(jìn)一步地，步驟s1中，將所述水泥投入到所述攪拌裝置中進(jìn)行攪拌，同時加入的水?dāng)嚢杈鶆?，在該步驟中還加入的四苯硼鈉，攪拌均勻。

15、進(jìn)一步地，步驟s3得到所述瀝青包覆的水泥固化體后，將難溶性磷鹽和生物碳混合后，在所述生活垃圾填埋場的土壤的表層埋植所述難溶性磷鹽和所述生物炭的混合物，將解磷菌微生物制劑施入所述生活垃圾填埋場的土壤中，然后再將所述瀝青包覆的水泥固化體填埋在所述生活垃圾填埋場中。

16、進(jìn)一步地，所述難溶性磷鹽至少為ca(h2po4)2、ca(h2po4)2·cahpo4、ca10(po4)6(oh)2中的一種。

17、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

18、本發(fā)明提供的一種提高飛灰水泥固化體長期固化飛灰效果的方法，飛灰經(jīng)過水熱處理后，飛灰中的二氧化硅(sio2)和氧化鈉(na2o)與水反應(yīng)生成硅酸鈉(na2sio3)，硅酸鈉會發(fā)生水解反應(yīng)，生成硅酸和氫氧化鈉，這會降低硅酸鈉在水和酸中的溶解度，將飛灰氯化物在水熱處理過程中分解產(chǎn)生的氯氣進(jìn)行收集后，降低后續(xù)飛灰水泥固化體中的氯離子含量，減小氯離子帶來的重金屬更容易從水泥固化體中浸出的影響，同時硅酸鈉是一種強(qiáng)堿弱酸鹽，它可以與飛灰中的重金屬離子(如pb2+、cd2+、cr3+等)反應(yīng)，生成重金屬硅酸鹽，重金屬硅酸鹽通常具有較低的溶解度，因此在水溶液中不易溶解，表現(xiàn)出良好的化學(xué)穩(wěn)定性；硅酸鈉的生成同時降低了鈉離子在水和酸中的溶解度，減小了鈉鹽在水泥固化體中的吸濕性，避免導(dǎo)致飛灰水泥固化體的裂縫和破損的產(chǎn)生，能提高其耐久性，將所述水泥投入到所述攪拌裝置中進(jìn)行攪拌的過程中加入四苯硼鈉，四苯硼鈉可以部分溶于水，會離解成四苯基硼酸根離子和鈉離子(na+)，四苯基硼酸根離子和鉀離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，形成四苯硼鉀(kb(c6h5)4)和鈉離子。四苯硼鉀是一種難溶于水的化合物，因此它會以沉淀的形式在飛灰水泥固化體穩(wěn)定下來，同樣減小了鉀離子在水泥固化體中的吸濕性，避免導(dǎo)致飛灰水泥固化體的裂縫和破損的產(chǎn)生，能提高其耐久性；基質(zhì)瀝青具有很好的憎水性，這使得瀝青固化體能夠抵抗水分滲透，減少水分對飛灰水泥固化體的侵蝕作用，由于水是co2的載體，間接降低co2的滲透率，能夠提高飛灰水泥固化體的抗碳酸化性能，抵御影響水泥老化的外界因素，防止飛灰水泥固化體的老化；瀝青的黏結(jié)性可以有助于固定氯離子，降低飛灰中的氯離子從水泥固化體中遷移和浸出，以上作用均解決了水泥固化體老化后重金屬離子浸出的問題。此外，與飛灰瀝青固化體相比，瀝青包覆的水泥固化體的機(jī)械強(qiáng)度更高。

19、得到所述瀝青包覆的水泥固化體后，將難溶性磷鹽和生物碳混合后，在所述生活垃圾填埋場的土壤的表層埋植所述難溶性磷鹽和所述生物炭的混合物，將解磷菌微生物制劑施入所述生活垃圾填埋場的土壤中，然后再將所述瀝青包覆的水泥固化體填埋在所述生活垃圾填埋場中，解磷菌在微酸性至中性ph條件下，解磷菌的活性最高，因為它們能夠更有效地分泌有機(jī)酸來溶解難溶性磷鹽，可溶性的磷酸鹽可以有效地穩(wěn)定飛灰中的多種重金屬，包括鉛(pb)、鎘(cd)，溶解出的磷酸根離子與重金屬離子結(jié)合，形成不溶性的重金屬磷酸鹽沉淀，生成的沉淀物在飛灰水泥固化體中積累，能夠修復(fù)水泥固化體因老化產(chǎn)生的裂縫，生成的沉淀物在土壤中積累，降低了重金屬的生物可利用性和遷移性，降低了飛灰中的重金屬可能通過滲漏等方式進(jìn)入環(huán)境的風(fēng)險。

20、在填埋場地球化學(xué)條件下，飛灰固化穩(wěn)定化產(chǎn)物會發(fā)生不同程度的老化，導(dǎo)致重金屬固定的長效性。

21、羥基磷灰石納米顆粒(ca10(po4)6(oh)2)、磷礦石、和過磷酸鈣(ca(h2po4)2)螯合鉛，能夠形成穩(wěn)定的磷氯鉛礦石(pb5(po4)3(cl/f/oh))，將飛灰中的銅離子和鋅離子沉淀下來，將飛灰中的鉛離子沉淀下來，形成鉛離子穩(wěn)定的化合物。