城市生活垃圾焚烧灰渣作加气混凝土砌块试验研究.pdf
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1、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
2、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
3、 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
4、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
5、; 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
6、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
7、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
8、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
9、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:
10、 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
11、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
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