[發明專利]一種制備地質聚合物膠凝材料和地質聚合物砂漿的方法

有效

• 申請號: 201810690718.6
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108623199B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 李趙相;陳佳寧;王冬梅;劉鳳東;白錫慶;滕藤;趙磊;王德龍;張秋菊;李桂燕;劉彤
• 申請（專利權）人: 天津市建筑材料科學研究院有限公司;天津天盈新型建材有限公司;天津市貳拾壹站檢測技術有限公司
• 主分類號: C04B12/00
• 分類號: C04B12/00;C04B28/00
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 李納

本發明提供了一種制備地質聚合物膠凝材料和地質聚合物砂漿的方法，包括如下步驟：對飛灰進行烘干、磨細預處理；以Si/Al摩爾比為2.40～3.35、Na/Si摩爾比為0.30～0.50，Ca/Si摩爾比不大于0.95，取預處理后的飛灰、礦渣粉、復合激發劑混合均勻；拌合水：(飛灰+礦渣粉)的質量比為0.20～0.40加入拌合水，凈漿混合物；將凈漿混合物進行入模，置于溫度20℃～80℃、相對濕度50％～95％的條件下養護12h～72h后脫模；脫模后的試件養護后得地質聚合物膠凝材料。本發明通過生活垃圾焚燒飛灰以及礦渣粉為膠凝組分，生產制備新型地質聚合物材料，實現了飛灰的處理及資源化利用。

技術領域

本發明屬于固體廢棄物處理處置與資源化、地質聚合物材料制備交叉技術領域，尤其是涉及一種制備地質聚合物膠凝材料和地質聚合物砂漿的方法。

背景技術

目前我國城市生活垃圾產量日益劇增，而生活垃圾焚燒法因具有高溫滅菌、殘渣穩定、減容減量顯著、能源回收利用的特點，在我國的應用越來越廣。但是生活垃圾焚燒過程中會產生大量飛灰，流化床焚燒爐的飛灰量為焚燒量的15％～20％，爐排爐的飛灰量為焚燒量的3％～5％。同時飛灰富集了大量的重金屬、二噁英，可對人體健康和生態環境造成危害，已列入我國危險廢物名錄。目前飛灰無害化、資源化綜合處理技術的研發及應用非常迫切。本發明所述飛灰就是生活垃圾焚燒處理中在煙氣凈化系統和熱回收利用系統收集得到的殘留物。

目前生活垃圾焚燒飛灰的處置包括無害化處理和資源化利用。無害化處理后的飛灰多是送至填埋場填埋處置，穩定化處理之后的飛灰資源化途徑主要是制備水泥、陶瓷/燒結磚、陶粒、玻璃/微晶玻璃、水泥基砂漿及混凝土等建筑材料，用作路基、防護堤等巖土工程材料，作土壤改良劑，制備沸石吸附材料。故生活垃圾焚燒飛灰穩定化處理之后的飛灰資源化利用是解決其處置難題的唯一途徑。

生活垃圾焚燒飛灰處置工藝技術經過多年發展，主要形成了以下幾種技術：化學藥劑穩定化、粘合劑固化處理(包括水泥固化處理、瀝青混合料處理)、分離及萃取處理(包括水洗預處理、重金屬生物/化學提取、超臨界流體萃取等。)、熱處理(包括燒結熱處理、熔融/玻璃固化處理、水泥窯協同處置)、地質聚合物處理等技術。

傳統的水泥固化處理、化學藥劑穩定化、燒結熱處理、熔融/玻璃固化處理等飛灰處置技術，存在增容大、成本高、存在二次污染等缺點，使得這些傳統的飛灰處置技術難以有效推廣。重金屬生物/化學提取、超臨界流體萃取等飛灰處置技術，因投資大，成本高，適用性較差等缺點使得該類技術僅在基礎研究階段。

目前水洗預處理、水泥窯協同處置、地質聚合物處理等飛灰處置技術，具有技術及工藝可行、經濟性較好、環境安全好等特點，逐步被推廣應用。水洗預處理技術主要是為降低飛灰中重金屬和氯化物的含量，以明顯改善水泥固化處理、水泥窯協同處置、燒結及熔融熱處理等方法的處置效果，也為后續產品的大規模資源化利用提供可行性，但是存在水洗后的廢液需要進一步處理問題。對飛灰進行水洗預處理后，采用水泥窯協同處置技術進行飛灰處置，可消除二噁英等有機污染物，實現重金屬有效固化，但該工藝技術還需增加多級煙氣處理措施確保煙氣排放達標，總體成本較大。而地質聚合物處理技術是利用飛灰中的Al、Si源或外添加Al、Si源在堿性條件下合成硅鋁酸鹽礦物，將重金屬穩定于礦物，利用該技術能有效地提高飛灰化學穩定性，并且在經濟、技術及環境等方面有明顯優點，因此地質聚合物處理飛灰技術具有非常高的應用和推廣潛力。

物料有效成分元素組成、激發劑參數、用水量(水料比、水膠比)、養護條件等制備參數對地質聚合物性能有很大影響，同時飛灰基地質聚合物制備參數對飛灰中的重金屬穩定固化效果有較大影響，故各制備參數的選擇對制備飛灰基地質聚合物，實現垃圾焚燒飛灰處理及資源化利用至關重要。