CN106924926A - 一种飞灰重金属固化剂及其固化方法 - Google Patents

一种飞灰重金属固化剂及其固化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种飞灰重金属固化剂及其固化方法，按重量份计包括以下组分：硅酸钠50～250份、硫酸60～130份；所述固化剂处理飞灰重金属的方法：(1)飞灰预处理：将飞灰和水加入到搅拌器中，将飞灰润湿，(2)配制固化剂：将硅酸钠稀释至10％～20％，(3)固化飞灰：按比例将硅酸钠溶液加入到飞灰中，搅拌均匀后加入硫酸，再充分搅拌，(4)毒性检测：标准养护后进行浸出毒性检测，满足GB18485‑2014要求。本发明固化飞灰重金属成本低，操作简单，投资小，固化效果好，不怕酸碱侵蚀，重金属毒性浸出达标，给企业带来了很好的经济效益，改善了周边的环境质量。

Description

一种飞灰重金属固化剂及其固化方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种飞灰重金属固化剂及其固化方法。
背景技术
随着我国垃圾焚烧处理技术的迅猛发展，垃圾焚烧飞灰产量也在日益增高，垃圾焚烧飞灰中的二噁英和重金属元素扩散到空气、土壤和水体中会造成严重的环境污染，危害人类和其他生物的生存，因此如何合理的处理垃圾焚烧产生的飞灰成为很多垃圾处理厂、垃圾发电厂亟待解决的问题。
垃圾焚烧产生的飞灰固化处理需要满足两个条件：一是经过固化处理后形成的固化块要具有一定的机械强度，以减少人为和自然环境对固化块的破坏导致有害元素浸出造成环境污染；二是固化处理后的固化块的重金属浸出毒性需满足《生活垃圾焚烧污染控制新标准》(GB18485-2014)要求，不会对环境造成污染。
目前国内外对垃圾焚烧飞灰通常采用的处理方法有：(1)稳定固化，采用的固化剂主要有3种，水泥、石灰、泥清，将飞灰中的重金属及其他污染组分呈现化学惰性或被包容起来，以便运输和处置，但是这几种固化剂存在弊端，一是成本高，二是操作环境恶劣，效果不是很好，禁不起酸和碱的腐蚀。(2)将重金属与飞灰进行分离，首先将重金属离子从飞灰中萃取出来，再加入药剂，生成稳定的络合物，但是这种方法存在瓶颈，萃取率太低，而且成本高、投资大，目前的应用效果不甚理想。因此急需将开发一种新型飞灰重金属固化剂，处理成本低，可操作性强，能够很好的封闭重金属，不怕酸和碱的侵蚀且耐高温，把危废转变为一般废物进行填埋处理，大大降低飞灰的处理成本，给企业带来很好的经济效益，且改善了周边环境的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞灰重金属固化剂及其固化方法，用以解决现有技术中固化飞灰重金属处理成本高、操作环境恶劣、处理效果不理想等问题。
为实现上述目的，本发明以两种廉价易得的化工原料硅酸钠和硫酸按一定比例先后加入到飞灰中搅拌，硅酸钠与硫酸反应形成水凝胶，硅酸钠粘结固化飞灰，共同对飞灰重金属离子进行固化封闭。具体地，本发明通过以下技术方案实现：
一种飞灰重金属固化剂，按重量份计包括以下组分：硅酸钠50～250份、硫酸60～130份；
进一步地，所述固化剂配方为：硅酸钠200份、硫酸80份；
进一步地，所述硅酸钠稀释至10％～20％；
进一步地，所述硫酸为质量分数为98％的浓硫酸；
进一步地，所述固化剂处理飞灰重金属的固化方法，包括如下步骤:
(1)飞灰预处理：将飞灰加入到搅拌器中，再加入水，启动搅拌器搅拌将飞灰润湿；
(2)配制固化剂：按比例将硅酸钠进行稀释，配制成硅酸钠溶液；
(3)固化飞灰：按比例将步骤(2)所得硅酸钠溶液加入到步骤(1)所述的飞灰中，搅拌均匀后再按比例加入硫酸，充分搅拌均匀，得水凝胶类混料；
(4)毒性检测：所得混料成型，标准养护7～28天，使其形成固化体，固化后的飞灰重金属复合物进行浸出毒性检测，满足《生活垃圾焚烧污染控制新标准》(GB18485-2014)的要求；
进一步地，所述步骤(3)固化剂按重量份计的加入比例为：飞灰1000份、硅酸钠200份、硫酸80份；
进一步地，所述步骤(3)所得水凝胶类混料为化学凝胶类混料；
进一步地，所述飞灰重金属固化剂在处理飞灰重金属过程中的应用；
进一步地，所述飞灰重金属固化剂在处理任何危险废物过程中的应用，硅酸钠(Na2O·nSiO2)是一种矿黏合剂，粘结力强，强度较高，对危险废物进行粘结固化，同时硅酸钠(Na2O·nSiO2)与硫酸(H2SO4)反应生成水凝胶(nSiO2·mH2O)，化学性质稳定，无毒无味，不溶于水和任何溶剂，对危废进行封闭稳定固化处理，其反应式如下：
Na2O·nSiO2+mH2SO4→nSiO2·mH2O+Na2SO4
本发明方法具有如下优点：
本发明以两种廉价易得的化工原料硅酸钠和硫酸按一定比例先后加入到飞灰中搅拌，硅酸钠是一种矿黏合剂，粘结力强，强度较高，粘结固化飞灰，同时硅酸钠与硫酸反应形成水凝胶，化学性质稳定，无毒无味，不溶于水和任何溶剂，共同对飞灰重金属离子进行固化封闭,处理成本低，操作简单，投资小，固化封闭重金属效果好，不怕酸碱侵蚀，重金属毒性浸出达标，满足《生活垃圾焚烧污染控制新标准》(GB18485-2014)的要求，将危险废物转变为一般废物进行直接填埋或用于修路等建筑材料，大大节约了飞灰重金属处理成本，给企业带来了很好的经济效益，改善了周边的环境质量。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种飞灰重金属固化剂。
配方：
按重量份计包括以下组分：硅酸钠100份、质量分数为98％的浓硫酸80份。
固化剂处理飞灰重金属的固化方法，包括如下步骤:
(1)飞灰预处理：将飞灰加入到搅拌器中，再加入少量水，启动搅拌器搅拌将飞灰润湿；
(2)配制固化剂：按比例将硅酸钠进行稀释，配制成浓度为10％的硅酸钠溶液；
(3)固化飞灰：按重量份计将步骤(2)所得100份硅酸钠溶液加入到步骤(1)所述的1000份飞灰中，搅拌均匀后再按比例加入80份硫酸，充分搅拌均匀，得化学凝胶类混料；
(4)毒性检测：所得混料成型，标准养护7天，使其形成固化体，固化后的飞灰重金属复合物进行浸出毒性检测，以满足重金属浸出毒性检测国家标准《生活垃圾焚烧污染控制新标准》(GB18485-2014)。
实施例2
一种飞灰重金属固化剂。
配方：
按重量份计包括以下组分：硅酸钠130份、质量分数为98％的浓硫酸100份。
固化剂处理飞灰重金属的固化方法，包括如下步骤:
(1)飞灰预处理：将飞灰加入到搅拌器中，再加入少量水，启动搅拌器搅拌将飞灰润湿；
(2)配制固化剂：按比例将硅酸钠进行稀释，配制成浓度为20％的硅酸钠溶液；
(3)固化飞灰：按重量份计将步骤(2)所得130份硅酸钠溶液加入到步骤(1)所述的1000份飞灰中，搅拌均匀后再按比例加入100份硫酸，充分搅拌均匀，得化学凝胶类混料；
(4)毒性检测：所得混料成型，标准养护28天，使其形成固化体，固化后的飞灰重金属复合物进行浸出毒性检测，以满足重金属浸出毒性检测国家标准《生活垃圾焚烧污染控制新标准》(GB18485-2014)。
实施例3
一种飞灰重金属固化剂。
配方：
按重量份计包括以下组分：硅酸钠200份、质量分数为98％的浓硫酸80份。
固化剂处理飞灰重金属的固化方法，包括如下步骤:
(1)飞灰预处理：将飞灰加入到搅拌器中，再加入少量水，启动搅拌器搅拌将飞灰润湿；
(2)配制固化剂：按比例将硅酸钠进行稀释，配制成浓度为15％的硅酸钠溶液；
(3)固化飞灰：按重量份计将步骤(2)所得200份硅酸钠溶液加入到步骤(1)所述的1000份飞灰中，搅拌均匀后再按比例加入80份硫酸，充分搅拌均匀，得化学凝胶类混料；
(4)毒性检测：所得混料成型，标准养护15天，使其形成固化体，固化后的飞灰重金属复合物进行浸出毒性检测，以满足重金属浸出毒性检测国家标准《生活垃圾焚烧污染控制新标准》(GB18485-2014)。
实施例4
一种飞灰重金属固化剂。
配方：
按重量份计包括以下组分：硅酸钠250份、质量分数为98％的浓硫酸60份。
固化剂处理飞灰重金属的固化方法，包括如下步骤:
(1)飞灰预处理：将飞灰加入到搅拌器中，再加入少量水，启动搅拌器搅拌将飞灰润湿；
(2)配制固化剂：按比例将硅酸钠进行稀释，配制成浓度为12％的硅酸钠溶液；
(3)固化飞灰：按重量份计将步骤(2)所得250份硅酸钠溶液加入到步骤(1)所述的1000份飞灰中，搅拌均匀后再按比例加入60份硫酸，充分搅拌均匀，得化学凝胶类混料；
(4)毒性检测：所得混料成型，标准养护20天，使其形成固化体，固化后的飞灰重金属复合物进行浸出毒性检测，以满足重金属浸出毒性检测国家标准《生活垃圾焚烧污染控制新标准》(GB18485-2014)。
实施例5
一种飞灰重金属固化剂。
配方：
按重量份计包括以下组分：硅酸钠180份、质量分数为98％的浓硫酸130份。
固化剂处理飞灰重金属的固化方法，包括如下步骤:
(1)飞灰预处理：将飞灰加入到搅拌器中，再加入少量水，启动搅拌器搅拌将飞灰润湿；
(2)配制固化剂：按比例将硅酸钠进行稀释，配制成浓度为16％的硅酸钠溶液；
(3)固化飞灰：按重量份计将步骤(2)所得180份硅酸钠溶液加入到步骤(1)所述的1000份飞灰中，搅拌均匀后再按比例加入130份硫酸，充分搅拌均匀，得化学凝胶类混料；
(4)毒性检测：所得混料成型，标准养护10天，使其形成固化体，固化后的飞灰重金属复合物进行浸出毒性检测，以满足重金属浸出毒性检测国家标准《生活垃圾焚烧污染控制新标准》(GB18485-2014)。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种飞灰重金属固化剂，其特征在于：所述固化剂按重量份计包括以下组分：硅酸钠50～250份、硫酸60～130份。
2.根据权利要求1所述的飞灰重金属固化剂，其特征在于：所述固化剂配方为：硅酸钠200份、硫酸80份。
3.根据权利要求1所述的飞灰重金属固化剂，其特征在于：所述硅酸钠稀释至10％～20％。
4.根据权利要求1所述的飞灰重金属固化剂，其特征在于：所述硫酸为质量分数为98％的浓硫酸。
5.根据权利要求1～4任意一项所述固化剂处理飞灰重金属的固化方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤:
(1)飞灰预处理：将飞灰加入到搅拌器中，再加入水，启动搅拌器搅拌将飞灰润湿；
(2)配制固化剂：按比例将硅酸钠进行稀释，配制成硅酸钠溶液；
(3)固化飞灰：按比例将步骤(2)所得硅酸钠溶液加入到步骤(1)所述飞灰中，搅拌均匀后再按比例加入硫酸，充分搅拌均匀，得水凝胶类混料；
(4)毒性检测：所得混料成型，标准养护7～28天，使其形成固化体，固化后的飞灰重金属复合物进行浸出毒性检测，满足《生活垃圾焚烧污染控制新标准》(GB18485-2014)的要求。
6.根据权利要求5所述固化剂处理飞灰重金属的固化方法，其特征在于：所述步骤(3)固化剂按重量份的加入比例为：飞灰1000份、硅酸钠200份、硫酸80份。
7.根据权利要求5所述固化剂处理飞灰重金属的固化方法，其特征在于：所述步骤(3)所得水凝胶类混料为化学凝胶类混料。
8.一种根据权利要求1所述的飞灰重金属固化剂在处理飞灰重金属过程中的应用。
9.一种根据权利要求1所述的飞灰重金属固化剂在处理任何危险废物过程中的应用。
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