2021年污水处理行业发展趋势中,预处理垃圾焚烧飞灰被赋予了成为碱胶凝材料混合材的新使命,就如同一位忠实的助手,它在城市废物排放日益增加的情况下,以其良好的减容效果和能源回收率,逐渐成为垃圾减量化和资源化技术的发展方向,并越来越受重视。然而,飞灰中的重金属含量必须进行固化/稳定化处理,以符合国家规定。
笔者根据燃料灰渣在两个温度区域(中温活性区和高温活性区)产生活性的特点,在中温活性区对飞灰进行了热活化处理,以期在此活性区域内寻找到对飞灰最佳的热活化温度,同时考察了飞灰重金属的浸出情况。实验材料及方法如下:
试验材料及方法
1.1 原材料
飞灰:来自盐城市垃圾焚烧厂。
矿渣:南京9424厂生产的水淬粒化高炉矿渣。
NaOH:市售分析纯。
钠水玻璃:工业级原料。
1.2 材料处理
采用0500 mm×0500 mm 的试验磨,将矿渣磨细至0.080 mm方孔筛,小于3%。
将飞灰置于SXF8—10型可编程高温炉中,在4个温度点(700、800、900、1000℃)进行热活化预处理,保温3 h,然后自然冷却至室温,用ND2—2L型球磨机碾磨,使其细度与矿渣相同。在钠水玻璃中加入片状NaOH,调整其模数至1.20作为激发剂。
1.3 试验方法
分别在矿渣中掺入不同比例的原样飞灰和热活化预处理飞 灰,将钠水玻璃以6(质量分数)掺量加入,制成2 cm×2 cm×2 cm 的试块。养护后测试无侧压抗压强度,并依据《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》(GB 5086.1—1997),测定重金属浸出浓度,然后取内部碎片供FEI QUANT200扫描电子显微镜(SEM)分析检测。
结果与讨论
2.1 成型情况及分析
未经热活化预处理的飛礦添加30%時膨胀現象明顯,对固體力學性能發展產生不利影響。此問題可能由Al於碱環境下反應生成H引起,或是由煅燒後飛礦剩餘A₁引起,而不是由MgO或游離CaO生成氢氧根所導致。在SEM觀察可以發現大小不等光滑孔洞,這些孔洞直徑從幾十微米到幾百微米不等,並且這種膨脹是由Al於碱環境下反應生成H所導致,而非與MgO或游離CaO相關聯之慢速長期膨脹現象。
表3列出了用原樣飛礦與熱處理過後之飛礦進行試驗所得結果顯示熱處理前之試驗結果無法達到標準養護28天時之抗壓強度要求,其抗壓強度低且成型一天後即有明顯膨脹問題。而經過熱處理預處理后的試驗結果則能夠提高抗壓強度並避免早期膨脹問題,此為最適合使用作為碱胶凝材料混合材之選擇。