生活垃圾燃烧飞灰制备植草砖的讨论.docx

生活垃圾燃烧飞灰制备植草砖的讨论据统计，我国年城市生活垃圾年产生量约亿，同时以的速度持续增长。目前，城市生活垃圾的处置已由过去的野外堆放、安全填埋等处置方式逐步过渡到堆肥、燃烧发电等处置方式。燃烧能减少垃圾以上体积，具有处理速度快、占地面积小等特点，同时能够产电、蒸汽等能源，近几年已在全国范围内推广应用。但是，在其尾气处理环节中会产生约占垃圾总质量左右的飞灰，据估算目前我国飞灰年产生量大约万万。生活垃圾燃烧飞灰大多在垃圾燃烧尾气处理经过的除尘器中收集，燃烧烟气中的重金属等污染物易富集于飞灰中，使飞灰中含有重金属和难降解有毒物质。目前飞灰的处置方式以安全填埋为主，少部分与水泥窑协同处置，很多填埋场逐步无法包容年产生量宏大的飞灰了。因而，为飞灰探寻一种经济、安全、有效的处置方法势在必行。目前已经开展的飞灰综合利用的研究主要有两大类。一类是将飞灰作为原料来制备水泥，该方法虽能有效地处置飞灰，但处置量却远远无法知足飞灰的处置需求。马保国等利用飞灰制备水泥，其飞灰掺入量约占总质量的。朱华兰等采用水泥固化法处置垃圾燃烧飞灰，研究了飞灰与水泥质量比、养护时间、添加剂和化学预处理对垃圾燃烧飞灰固化块中重金属浸出的影响。另一类是将飞灰高温烧结后再加以利用，这种方法利用高温毁坏有机物、固化重金属，但其能耗大，且投资成本高，难以普及。随着我国绿色城市的建设，植草砖以其优越的绿化效果和较好的耐磨、吸音、吸尘、蓄水性能被广泛使用。传统的植草砖是由混凝土、河沙、颜料等材料经高压砖机振压成型的免烧砖，而飞灰的主要成分属于体系，具有一定的火山灰活性，易于其他组分反响构成新的物相，所以从理论上分析推断，飞灰有望成为建材原料。本研究以生活垃圾燃烧飞灰为主要原料进行植草砖的制备研究，以期有效处置生活垃圾燃烧飞灰并加以开发利用。材料与方法原材料及仪器飞灰：取自某飞灰堆场，密度，比外表积，含水率，深灰色。矿粉：取自某公司，比外表积，密度，灰白色。采用射线衍射仪分析飞灰、矿粉成分，结果见表；对飞灰、矿粉进行粒度分析。飞灰和矿粉中含有大量的玻璃体，重要结晶相是；另外飞灰和矿粉中的含量较高，具有较好的凝胶潜质。由表可知，飞灰和矿粉中粒径在下面的颗粒分别占总质量的和，具有较高的活性，且飞灰和矿粉中粒度主要分布在，能较好的知足植草砖的粒径要求。试验方法先将一定量的飞灰烘干后磨细，过目筛备用。采用控制变量法，对植草砖灰矿比、加水量、激发剂投加量、养护温度间进行单因素实验，以抗压强度为测试指标，参照水泥砂浆强度检验方法进行检测，详细步骤为：飞灰、矿粉和干搅，粉料混合均匀后缓慢参加水，继续搅拌，振实、带模养护后拆模，继续养护至规定时间、之后用型抗折抗压试验机测定抗压强度。经单因素实验得出最佳条件后，在此条件下制备植草砖，进行分析，对其水化产物进行微观分析。工作条件及参数为：靶、°°、°。重金属浸出浓度测定：参照（固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法）进行；材料性能测试：目前没有明确的相关规范，故参照（植草砖）进行。结果与讨论灰矿比对试样抗压强度的影响固定激发剂投加量以占飞灰、矿粉总量的质量分数计为，加水量以占飞灰、矿粉总量的质量分数计为，养护温度为，当灰矿比质量比分别为、和时。随着灰矿比的增加，植草砖的抗压强度逐步减小。其原因可能是在植草砖水化反响中，起主要作用的凝胶对重金属具有一定的吸附力，另外重金属还可能取代凝胶中或的位置，进而影响凝胶的构造，降低植草砖养护后的抗压强度。飞灰中还有部分重金属和铵盐，随着飞灰掺量增加，对凝胶的影响变大，使得植草砖的抗压强度降低。实验表明，灰矿比为时，植草砖养护的抗压强度可到达，参照标准，能到达的抗压等级，同时飞灰利废率可达，因而选择该比例为最佳灰矿比。激发剂投加量对试样抗压强度的影响固定灰矿比为，加水量为，养护温度为，当激发剂投加量分别为、和时。加水量对试样抗压强度的影响固定灰矿比为，激发剂投加量为，养护温度为，当加水量分别为、和时。养护温度对试样抗压强度的影响固定灰矿比为，激发剂投加量为，加水量为，当养护温度为、时，植草砖的抗压强度变化如图所示。随着养护温度的升高，植草砖的水化反响速率逐步加快，而且温度对植草砖早期水化速率的影响更为显著。其原因可能是温度升高，水化加速，可使的诱导期缩短，第二个放热期提早，诱导期结束后水化较为迅速。水化产物分析图为最佳条件下制备的植草砖在不同龄期即养护时间下的图谱。在水化龄期时的主要产物是凝胶，此外可明显看到未反响的和。水化后凝胶的衍射峰有所加强，而和的量明显降低，表明和在水化经过中不断被消耗。水化、的主要水化产物仍然是凝胶，且凝胶衍射峰的升高表明了此阶段有大量凝胶的构成，另外峰值明显降低证实了该阶段介入生成凝胶的反响。当水化时各峰值基本不再发生变化，标志着水化反响的完全。总之，水化反响前、中、后期整个材料体系的水化产物种类基本一样，主要包含未水化完全的和及水化产生的凝胶等，其中和的峰呈不断降低趋势，水化产物凝胶量则不断增加。浸出毒性测试根据，将最佳条件下制备的植草砖养护后研磨过孔径的筛，用火焰原子吸收分光光度计测定其浸出液中、和等重金属含量见表。从表能够看出，飞灰浸出液中各项重金属浓度均低于（危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别）限值，在制备为植草砖后浸出浓度进一步降低，以确保对环境的无害化。其原理在于，通过水化产物的物理包涵和化学固化可将重金属固化于植草砖浆体内，进而降低其浸透性。试样性能测试参照，将最佳条件下制备的植草砖养护后进行抗压强度、吸水率和抗冻性测试。由表可得，试样的抗压强度为，强度等级到达；吸水率为，到达植草砖合格品标准；冻融循环次后抗压强度，损失，其抗冻性知足植草砖合格品标准。结论植草砖制备经过中，飞灰、矿粉和激发剂的投加量及制备工艺条件对植草砖性能的影响很大，最佳制备条件为：灰矿比，激发剂投加量，加水量，养护温度，养护时间。以此条件制备的植草砖，抗压强度为。利用生活垃圾燃烧飞灰制备的植草砖主要水化产物为凝胶，随着养护时间的增加，原料中和含量逐步减少，水化产物凝胶逐步增加。利用生活垃圾燃烧飞灰制备的植草砖可到达中合格品标准。同时，飞灰中的重金属可通过物理包涵和化学固化于植草砖的水化产物中，进一步降低重金属的溶出。另外，植草砖制备经过中，飞灰利废率高达，具有宏大的经济效益；其生产工艺简单，制备经过接近于零污染排放，环境效益明显。