城市生活垃圾焚烧灰渣作加气混凝土砌块试验研究.pdf

新 建巍 粉 中 国 科 技 核 心 期 刊 珊市生) i l i l l l 焚烧灰渣作 力 口 号混凝土砌块i 式 验i硼究 翁仁贵 ( 福建工程学院 环境与设备工程系 ， 福建 福州 3 5 0 1 0 8 ) 摘要 ： 以城市生活垃圾焚烧灰渣为研究对象， 分析了其物理化学性质， 设计了制备加气混凝土砌块的工艺路线。 通过正交试验 研 究了不 同配 比下产 品的外观质量和力学性能 ， 试验结果可知 ， 最佳原料配 比为 ： 飞灰 2 5 、 炉渣 4 0 、 生石灰 2 5 、 水泥 1 0 ， 制备 出的砌块满足 G B 1 1 9 6 8 -2 0 0 6 蒸压加气混凝土砌块 合格 品的要求 ， 产 品的浸 出毒 性试 验也符合 G B 5 0 8 5 3 2 o 0 7 危险废物鉴别 标准浸 出毒性鉴别 的要求 。 关键词 ： 城市生活垃圾： 焚烧灰渣； 蒸压加气混凝土砌块； 力学性能 中图分类号： T U 5 2 2 3 + 2 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 3 7 0 2 Ex p e r i m e n t a l s t u d y o n a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e u s i n g M S W i n c i n e r a t o r fly a s h WENG Re n gu i ( D e p a r t me n t o f E n v i r o n m e n t a n d E q u i p m e n t E n g i n e e r i n g ， F u j i a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， F u z h o u 3 5 0 1 0 8 ， F u j i a n ， C h i n a ) 近年来，城市生活垃圾主要处理方式之一是采用焚烧技 术， 随之产生大量的灰渣。 垃圾焚烧灰渣含有能被水浸出的重 金属物质如P h 、 C r 、 M等， 若不经处置直接填埋， 不仅占用土 地， 还会对附近的土壤、 地表水和地下水造成污染， 因此无害 化处理和资源综合利用是人们广为关注的问题 1 - 3 】 。 本文探讨利用城市生活垃圾灰焚烧渣制备加气混凝土砌 块的试验研究， 寻求城市生活垃圾焚烧灰渣新的资源化利用途 径。实现灰渣的无害化和资源化， 获得经济效益和环境效益。 1 试验材料与方法 1 1 试验材料 试验用灰渣取自 福建省某生活垃圾焚烧发电厂，包括飞 灰和炉渣。炉渣是指由炉床尾端排出的残余物， 主要由 熔渣、 黑色及有色金属、 陶瓷碎片、 玻璃和其它不燃物质及未燃有机 物组成， 约占灰渣总质量的8 0 ； 飞灰是指由烟气净化系统 和热回收利用系统( 如节热器、 锅炉等) 收集而得的残余物， 约 基金项 目： 福建省教育厅科技项 目( J A1 1 1 8 0 ) ； 福建省科技厅高校产学合作科技重大项 目Q0 1 1 H6 1 0 1 0 0 7 4 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 1 1 3 作者简介 ： 翁仁贵 ， 男 ， 1 9 8 2年 生， 福建 福清人 ， 讲师 ， 主要从 事固体 废弃物处理与资源化技术研究。地址 ： 福州市 闽侯上街大 学新 区学幅 府路 3号 福 建工程 学院环 境与 设备工 程系 ， E- m a i hw e n g r e n g u i 1 0 9 1 2 6 c o rn。 占灰渣总质量的2 0 t4 1 。灰渣的化学组成如表 1 所示， 灰渣的 重金属含量如表2 所示。 表 1 城市生活垃圾焚烧灰渣 的化学成分 项 目 S i O 2 A l 2 0 3 C a O F e 2 0 3 Mg O K 2 O S O 3 烧 失量 飞灰 9 4 2 3 6 6 2 2 1 2 7 1 3 2 6 7 0 2 8 3 3 5 6 8 1 炉淫 2 5 7 2 l 8 7 8 2 8 1 9 6 2 3 3 8 3 0 4 8 2 1 5 7 1 9 表 2 城市生活垃圾焚烧灰渣的重金属含量m g k g 由表 1 可知，城市生活垃圾焚烧灰渣中包含了生产砌块 所需的无机非金属氧化物， 可进行建材资源化利用。 由 表2 可 知， 飞灰和炉渣中重金属含量比较高， 因此在建材利用时需进 行重金属稳定化，最终制备出的砌块需进行重金属浸出毒性 试验， 合格后方可实际运用。 其它的辅助原料包括水泥、 生石灰、 石膏、 铝粉、 重金属螯 合剂等。 1 2 试验 方法 ( 1 ) 灰渣化学组成分析采用x射线荧光光谱仪( X R F ) 。 所采用的激发条件为 R h靶， 激发电压为5 0 k v ， 激发电流为 5 0 m A 。室温为2 5 ， 湿度为6 0 。 ( 2 ) 灰渣中重金属分析采用美国E P A 固体废弃物试验 分析评价手册 方法 3 0 5 0 ， 即H N O ， 一 H 0 一 H C 1 法， 然后采用 直接吸入火焰原子吸收分光光度法。 N E W BUI L DI NG M ATE R I AL S 3 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 翁仁贵： 城市生活垃圾焚烧灰渣作加气混凝土砌块试验研究 ( 3 ) 加气混凝土砌块制备采用正交试验方法。 以飞灰、 炉渣、 水泥、 生石灰为主要原料， 加入少量的石 膏、 重金属螯合剂( 自 制) 和铝粉等， 经搅拌均匀后， 加水继续 搅拌， 成型于1 0 0 m m x l 0 0 m m x l 0 0 m m模具中， 经发泡和蒸 压养护， 制得加气混凝土砌块 。对其体积密度、 抗压强度、 抗 冻性、 导热系数、 重金属浸出进行测试。具体工艺流程见图l 。 l 匝一圆 一困 一匝 l 1 因 匦一回 图 1 加气混凝土砌块制备工艺流程 1 _ 3 正交试验设计 为研究主要原料配比对加气混凝土砌块性能的影响， 获 得最佳配合比， 拟采用L 9 ( 3 ) 正交试验对各因素进行分析。 每 个试验号做3 组平行试验， 取其性能测试平均值。正交试验 因素水平见表3 ， 正交试验设计及蒸压后的外观质量见表4 。 表 3 正交试验 因素水平 编号 灰 产 观质量 2 试验结果与讨论 按正交试验设计的配比， 其它辅助原料的添加量： 石膏 占总量的3 ， 铝粉占总量的0 1 ， 重金属螯合剂 1 。 蒸压过 程采取升温3 h 至 1 8 5 ， 保温6 h ， 恒温压力为 1 M P a ， 自然 降温 1 5 h 。 2 1 不同配比灰渣对产品外观质量影响 由表4 可知， 不同配比条件下， 产品有些出现微裂纹和微 3 8 新型建筑材料 2 0 1 3 4 膨胀现象， 主要是由于发泡过程产气的不均匀性等问 题引起， 出现了体积不稳定性。 2 2 不同配比灰渣对产品力学性能的影响 对蒸压后的产品进行干密度、 抗压强度、 冻后强度、 质量 损失以及导热系数的测试， 结果如表5 所示。 表 5 产品检测结果 对正交试验所获得的抗压强度值进行极差分析，确定影 响产品抗压强度的主次因素， 分析结果表明： 飞灰是主要影响 因素，其次是水泥、炉渣和生石灰。当飞灰的添加量控制在 1 5 以下时，产品的强度变化不明显；随着飞灰添加量的提 高， 其强度显著提高。这主要由于飞灰具有活性， 在碱性激发 条件下， 破坏了飞灰中S i 一0键和A l _0键的O H 一 离子， 使飞 灰具有胶凝性， 进而形成对强度有利的水化硅酸钙、 水化铝酸 钙、 水石榴石等矿物。 由于飞灰与炉渣中含有超过国家标准的重金属，所以在 考虑建材利用时， 不宜超量， 以免带来环境危害。经过试验数 据分析以及参照G B 1 1 9 6 8 -2 0 0 6 蒸压加气混凝土砌块 合 格品的指标要求，最终确定城市生活垃圾焚烧灰渣制各加气 混凝土砌块的最佳配方为7 号试样， 即原材料最佳配比为： 飞 灰2 5 、 炉渣4 0 、 生石灰2 5 、 水泥 1 0 。 在最佳原料配比基础上， 通过改变蒸压养护制度， 最终制 品的强度可达6 5 M P a ， 冻后质量损失为2 7 。 2 3 最佳配 比下产品的浸出毒性分析 表面浸出是固化体安全评价的一个重要指标，保证产品 对环境无毒无害圈 。 因此， 按照最佳配比以及蒸压养护条件， 制 备出的产品参照H J 5 5 7 _ _ 2 o 0 9 固体废物浸出毒性浸出方法一 水平振荡法 进行浸出毒性试验， 结果如表6 所示。 表 6 重金属浸出浓度 项 目 C u C r P b N i Z n 浸 出浓度 ( m g L ) 1 3 3 1 7 4 O 9 3 0 8 8 1 5 9 危 害成分浓度限值 ( mg L ) 1 0 0 1 5 5 5 1 0 0 ( 下转第 4 2页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 徐茂震， 等： 高耐热自粘聚合物改性沥青防水卷材的研制 3 结语 高耐热自 粘聚合物改性沥青防水卷材具有优异的物理性 能， 各项性能指标均达到Q s Y Y H F 0 5 2 2 0 1 0 要求， 耐高温 性能可以 达到1 0 0 q C 不流淌， 同时具有优异的低温柔性、 初粘 性和剥离性能， 低温施工效果良 好。 该产品拓展了白 粘改性沥 青防水卷材体系， 是对常规自 粘改性沥青防水卷材的升级， 将 在温度要求较高的领域或地区发挥重要的作用，市场前景广 阔和经济效益显著。 参考文献： 陈建华， 张广彬， 尚华胜 自 粘聚合物改性沥青聚酯胎防水卷材 的研制 J 1 _石油沥青 ， 2 0 0 7 ( 2 1 ) ： 2 2 2 5 2 王洪立， 马善泉 新型 自粘防水卷材生产工艺及施工技术【 J J 新型 建筑材料， 2 0 0 6 ( 7 ) ： 3 1 - 3 3 3 廖汉军 浅淡 自 粘防水卷材的施工应用f J 1 建筑材料与施工， 2 0 0 4 ( 1 )： 3 0 31 4 曾家 民， 明求 中 无胎 自粘 结油毡 生产 工艺 J 】 _ 新 型建筑 材料 ， 1 9 9 4( 4) ： 3 l -3 2 5 马永祥， 俞捷 改性沥青 自 粘胶的工艺性能及其相关应用叨 中国 建筑防水， 2 0 0 5( 4 ) ： 1 2 1 3 【 6 6 李 卫国， 段 文峰， 田凤兰 一种高耐热 自粘橡胶沥青防水卷材： 中 国， 2 0 0 7 1 0 1 2 0 8 0 8 3 I P J 2 0 0 7 0 8 2 7 7 】 崔 亚楠 ， 邢永 明， 张淑 艳 废橡胶粉 改性沥青 的低温性 能试 验研 究明 新型建筑材料， 2 0 1 0( 1 2 ) ： 7 0 7 2 8 】 郭朝阳， 何兆益， 曹阳 废胎胶粉改性沥青改性机理研究 J 中外 公路， 2 o 0 8 ( 2 8 ) ： 1 7 2 1 7 6 9 S h u t a n g L i u ， We i d o n g C a o ， J i a n g u o F a n g ， e t a 1 V a ri a n c e a n a l y s i s a n d p e r f o r ma n c e e v a l u a t i o n o f d i f f e r e n t c r u mb r u b b e r mo d i fi e d ( C R M)a s p h a l t L 玎 C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i als ， 2 0 0 9( 2 3 ) ： 2 7 01 2 7 0 8 1 0 G o n z d l e z V， Ma r t l n e z B o z a F J ， G all e g o s C， e t a 1 A s t u d y i n t o t h e p r o c e s s i n g o f b i t u me n mo d i f i e d wi t h t i r e c ru mb rub b e r a n d p o l y me ri c a d d i t i v e s 叨F u e l P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y ， 2 0 1 2， 9 5 ： 1 3 7 1 43 A ( 上接第 3 8页) 由表6 可知， 产品浸出液的重金属浓度符合G B 5 0 8 5 3 2 0 0 7 危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别 的要求。 3 结论 ( 1 ) 通过对灰渣的物理化学分析可知， 其可作为生产加 气混凝土砌块的原料。可实现灰渣的建材资源化利用。 ( 2 ) 通过试验研究获得最佳原料配比为： 飞灰2 5 、 炉渣 4 0 、 生石灰2 5 、 水泥1 0 。 在最佳的蒸压养护制度下， 制品 的强度可达6 5 M P a ， 冻后质量损失为2 7 。 ( 3 ) 通过浸出毒性试验， 加气混凝土砌块浸出液中重金 属浓度符合G B 5 0 8 5 3 2 0 0 7的要求。 ( 4 ) 利用城市生活垃圾焚烧灰渣制备出的加气混凝土砌 块符合G B 1 1 9 6 8 -2 0 0 6 合格品的指标要求。 参考文献： 1 章骅 ， 何品晶 城市生活垃圾焚烧灰渣 的资源化利用f J 1 环境卫生 工程， 2 0 0 2 ， 1 0( 1 ) ： 6 1 0 2 R a m e s h A， K o z i n s k i J AI n v e s t i g a t i o n s o f a s h t o p o g r a p h y 4 2 新型建筑材料 2 0 1 3 4 mo r p h o l o g y a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p wi t h h e a v y me t a l s l e a c h a b i l i t y 【 J J E n v i r o n me n t a l P o l l u t i o n ， 2 0 0 1 ， 1 1 1 ： 2 5 5 - 2 6 2 3 】 袁锋 ， 范伊 ， 宋晨路， 等 城市生活垃圾焚烧灰渣作水泥混合材的 研究【 J J 新型建筑材料， 2 0 0 4( 6 ) ： 1 7 1 9 4 wi l e s c C Mu n i c i p a l s o l i d w a s t e e o mb t i s t i o n a s h ：s t a t e o f t h e k n o w l e d g e 叨J o u rna l of H a z a r d o u s Ma t e ri a l s ， 1 9 9 6 ， 4 7 ( 1 - 3 ) ： 3 2 5 - 3 4 4 【 5 江嘉运， 王立艳 蒸压加气混凝土 自 保温砌块的生产及应用 J 新 型建筑材料， 2 0 1 2( 3 ) ： 2 4 2 7 【 6 侯保林 ， 任伯帜， 陈文文， 等 城市污水厂污泥制作蒸l , JJ n 气混凝 土砌块的试验研究 南华大学学报 ( 自然科学版) ， 2 0 1 2 ， 2 6( 1 ) ： 9 8 1 0 2 【 7 单成冲， 潘莉莉， 吴科， 等 城市生活垃圾焚烧底灰的水热固化研 究 J 新型建筑材料 ， 2 0 1 l ( 7 ) ： 1 5 【 8 B rud e r Hu b s c h e r V， L a g a r d e F ， L e r o y M J F ， e t n f A p p l i c a t i o n o f a s e g u e n t i al e x t r a c t i o n p r o c e d u r e t o s t u d y t h e r e l e a s e of e l e me n t s f r o m mu n i c i p al s o l i d w a s t e i n c i n e r a t i o n b o t t o m a s h J An aly t i e a Ch i mi c a Ac t a， 2 0 0 2， 4 5 1 ： 28 5 -2 9 5 A 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m