[發明專利]一種利用垃圾焚燒飛灰制備路面快速修補材料的方法

在審

• 申請號: 201810900766.3
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN110615660A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 吳凱;范鵬
• 申請（專利權）人: 蘇州重于山新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種利用垃圾焚燒飛灰制備路面快速修補材料的方法，具體為：將菱鎂礦(MgCO₃)經1000?1200℃高溫分解制得MgO，比表面積在2000?3000cm²/g；將MgO表面進行預處理，將預處理的MgO與磷酸鹽、垃圾焚燒飛灰、偏高嶺土、緩凝劑按比例混合，制得磷酸鎂水泥基復合材料；按質量百分比計：預處理后MgO：5～25％；磷酸鹽：20～40％；垃圾焚燒飛灰：10～30％；偏高嶺土：10～30％；緩凝劑：4～8％；其總質量滿足100％。本發明在獲得優異產品性能同時，降低煅燒MgO所需溫度，科學、高效處置利用垃圾焚燒飛灰等有毒有害固體廢棄物，賦予其高附加值，對發展低碳經濟、建設資源節約型和環境友好型社會產生積極意義。

技術領域

本發明屬于環保技術、道路新材料技術領域，包括垃圾焚燒飛灰等固體廢棄物的利用以及路面快速修補材料的生產技術。

背景技術

隨著我國城市化進程加快以及規模的逐漸擴大，城市垃圾排放量也顯著增加，近些年來已成為困擾城市發展的瓶頸問題之一。城市垃圾簡單堆放不僅浪費寶貴土地資源，還會對生態環境和人類健康造成嚴重威脅。現階段，我國生活垃圾無害化處理方式主要以填埋為主，堆肥和焚燒為輔。隨著城市垃圾焚燒技術廣泛推進，其可減容、減量的優點使得其逐漸成為處理生活垃圾的首選方法。盡管生活垃圾焚燒處理具有技術優勢，但所帶來的一些廢棄物等可能造成的二次污染也正成為人們關注的焦點。

城市生活垃圾焚燒排放物主要為底灰和飛灰。其中底灰資源化綜合利用已得到廣泛支持和應用，但由于飛灰具有復雜的表面特性，從煙氣中吸附或形成了高濃度的無機和有機污染物，特別是其中含有高濃度的重金屬和劇毒性二惡英化合物(參見表1和表2)，以及高濃度的可溶性鹽類物質，都制約了其資源化利用。另一方面，垃圾焚燒飛灰的主要成分屬CaO-SiO₂-Al₂O₃(Fe₂O₃)體系，與傳統混凝土用輔助性膠凝材料組分相似，具有作為建筑材料資源化利用的潛力。目前垃圾焚燒產生底灰的資源化利用在美國、日本和歐洲已有幾十年歷史，但是飛灰一般是經穩定化處理后直接送至填埋場填埋，其資源化利用還處于嘗試階段。在未來可預期一段時間內，我國城市垃圾焚燒飛灰的排放量仍將急速增加，因此采取適當的技術措施處理垃圾焚燒飛灰以達到無害化、資源化的目的，就顯得十分重要和緊迫。

垃圾焚燒飛灰通常是細小塵粒，顏色從白色到灰色和黑色不等。掃描電鏡下可以觀察到垃圾焚燒飛灰形狀多為扁平形和圓形，凝聚成團，或類似粉煤灰呈球形顆粒，也有用碎海綿、卷紙狀等詞語來描敘飛灰形狀的。其中相當一部分垃圾焚燒飛灰為無定形，顆粒較松散，孔隙率較高，顆粒表面凹凸不平。垃圾焚燒飛灰在焚燒灰渣中大約占10％～20％(質量分數)，且2/3以上的化學物質是硅酸鹽和鈣，其他的化學物質包括鋁、鐵和鉀。焚燒飛灰中的主要結晶物質是以石英(SiO₂)、氯鹽(鉀鹽KCl、鈉鹽NaCl和鈣鹽CaCl₂)和硫酸鹽(CaSO₄)形式存在，同時還存在少量的方解石(CaCO₃)。

目前，已經有很多學者進行了關于垃圾焚燒飛灰在水泥中資源化利用的研究。城市生活垃圾焚燒飛灰的化學成分與水泥相近，經過水洗預處理以后，比表面積增大，具有膠凝活性，氯離子含量降低較多，可以和工業廢渣、天然礦物等合理配制成混凝土用復合摻合料，用于取代一定比例的水泥。此外，也有大量的文獻證實了磷酸鎂水泥具有固封重金屬的作用。基于以上兩點，本發明經過系統研究提出了利用垃圾焚燒飛灰制備一種路面快速修補用磷酸鎂水泥基復合材料的方法。

本發明擬通過將垃圾焚燒飛灰與一種新型膠凝材料——磷酸鎂進行復合，對水泥用氧化鎂、磷酸鹽等原材料進行優化設計，同時輔以一定量偏高嶺土、緩凝劑以改善和調控產品性能，研制一種可用于路面修補用快速硬化膠凝材料。

表1灰渣中的微量有害有機物/ng/g

注：ND-檢測不到