本發明屬于危險廢物治理環保技術領域，具體涉及一種生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料及其修復方法。
背景技術：
隨著我國城市規模的擴大，經濟水平以及人民生活水平的提高，城市所產生的垃圾量也在日益增大，焚燒法因具有明顯的減容、減重、高效、可回收熱能等優點，在國內外被廣泛應用。然而，在焚燒過程中所產生的飛灰，因含有大量的重金屬，二噁英，呋喃等有害物質，被列為要控制的重金屬危險廢物的范疇，在進行必要的固化穩定化處理之后才可運輸，且須進入安全填埋場進行處置，但是安全填埋處理費用很高，且廠址難尋。08年，國家環保部和國家質檢總局聯合發布了《生活垃圾填埋污染控制標準》，為飛灰進入生活垃圾填埋場進行處置提供了法律依據，但同時也對生活垃圾焚燒飛灰的固化穩定化處理技術提出了更高的要求。
目前，使用最多的飛灰固化穩定化基材仍是硅酸鹽水泥，且國內外改進型的硅酸鹽水泥也主要集中于四類：硅酸鹽水泥摻加混合材，硅酸鹽水泥和水玻璃添加復合系列，硅酸鹽水泥和還原劑添加復合系列以及石灰硅質混合材復合系列。但是不管是硅酸鹽水泥還是改進型的硅酸鹽水泥，都是通過發生水化反應形成堅硬固體使重金屬污染物趨于穩定，要想達到《生活垃圾填埋污染控制標準》對重金屬的滲透要求，其摻量均需高達40%～70%，這樣會導致飛灰固化體增容比的大幅度升高，填埋場容積的大幅增加，以及處理費用的大大提高。而且此方法還存在對Zn2+、Pb2+等部分二價兩性重金屬陽離子和高價重金屬陰離子團如CrO42-等固化穩定束縛效率低的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是克服上述對垃圾焚燒飛灰固化穩定化處理中存在的不足，提供一種固化效果好，無二次污染的生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料。
本發明的技術方法是提供了一種生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料，包括按質量百分比計的如下組分：礦渣55～85%，熟料5～25%，氯化鈉0～10%，石膏0～10%，堿性激發劑2～8%。
優化的，該生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料，包括按質量百分比計的如下組分：礦渣60～80%，熟料10～20%，氯化鈉5～10%，石膏5～10%，堿性激發劑3～6%。
進一步優化的，該生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料，包括按質量百分比計的如下組分：礦渣70%，熟料16%，氯化鈉5%，石膏5%，偏硅酸鈉4%。。
進一步的，上述礦渣為水淬粒化高爐礦渣，堿性激發劑為熟石灰、氫氧化鉀、氫氧化鈉、偏硅酸鈉、偏硅酸鉀中的一種或其中兩種及兩種以上的復合物。
進一步的，上述礦渣和熟料兩者中二氧化硅和三氧化鋁的總含量不低于60%，二氧化硅和三氧化鋁的質量比為2～5。
另外，本發明還提供了一種生活垃圾焚燒飛灰修復方法，包括如下步驟：
1)將凝膠材料的各組分按設計質量百分比進行混合均勻。
2)將步驟1)的膠凝材料和待處理的垃圾焚燒飛灰以干重1:3～1:6稱取混合，再按水灰比0.45～0.60加入水，室溫下攪拌均勻，形成稠狀均勻的灰漿混合物。
3)將步驟2)得到的灰漿混合物標準養護7～28天。
進一步的，上述修復方法的膠凝材料中礦渣和熟料混合進行機械球磨成粉末。
進一步的，上述礦渣和熟料的混合粉末的比表面積大于或等于550m2/kg。
進一步的，上述步驟2)中膠凝材料和待處理的垃圾焚燒飛灰的干重比為1:3～1:6，加入的水灰比為0.45～0.60。
進一步的，上述修復方法中標準養護的條件是溫度為25±3℃，相對濕度為99%。
礦渣是具有潛在水硬性的玻璃態物質，在存有化學激發劑的情況下，可以依靠自身的化學組成從而發生水化反應生成膠凝物質，具備一定的水硬性；其原理是打破原有的聚合程度比較高的鋁氧四面體，鋁氧八面體以及硅氧四面體等這些玻璃體的網絡結構，使其解體，解體后的離子團與體系中的水會發生水化反應從而生成水化產物，這些水化產物在含有氯化物和硫酸鹽的情況下，還可生成氯鋁酸鈣和鈣礬石。就整個體系而言，水化產物可以有水化硅酸鈣，氯鋁酸鈣，鈣礬石，水化硅鋁酸鈣以及氫氧化鈣等。該膠凝材料與垃圾焚燒飛灰水化反應所形成的固化體系中存在如下固化穩定化機理：(1)物力包裹：該固化體系中含有大量水化硅酸鈣，此結構可降低整體固化體的滲透性，把重金屬污染顆粒包裹固定其中，降低其浸出濃度；(2)物理吸附：該固化體系內部水化產物呈微孔結構，且具有很大的比表面積，不僅可以吸附以大量的陽離子重金屬，還可以吸附很多陰離子形式污染物；(3)化學吸附沉淀：該固化體系呈高堿環境，重金屬離子（Cd2+，Pb2+和Cr3+等）可以在固化顆粒表面，利用微孔隙中的溶液發生沉淀反應，形成低溶解度的氫氧化物沉淀或者其他共沉淀，從而降低了重金屬的浸出性能；(4)離子交換：該固化體系中水化硅酸鈣凝膠，水化氯鋁酸鈣，鈣礬石以及氯鋁酸鈣等水化產物組分，均可承受組分的微小變化，而其結構不發生改變，許多重金屬陽離子和重金屬陰離子團均能替代其晶格中的Ca2+，Al3+， SO42-以及Cl-等，從而被牢固束縛。
與現有技術相比，本發明的有益效果：本發明提供的這種生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料的原材料廉價、易得，且修復方法簡單、易行，對垃圾焚燒飛灰本身成分不敏感，可用于絕大部分飛灰的固化穩定化處理處置，且固化效果明顯，無二次污染，解決了當前垃圾焚燒廠面臨的最緊迫問題，以及飛灰對生態環保和人體健康產生的危害問題。
具體實施方式
下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例1：
取 100g廣州某垃圾焚燒發電廠正常運行期間不同時段的飛灰混合物，加入20g配制的生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料，以質量百分比含量計，礦渣70%，熟料16%，氯化鈉5%，石膏5%，偏硅酸鈉4%，室溫下邊攪拌邊加入水60g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標準養護（溫度為25±3℃，相對濕度為99%）7天。其中，礦渣為具有活性的水淬粒化高爐礦渣，熟料為達到水泥熟料國家標準產品，兩者混合進行機械球磨后，其比表面積大于等于550m2/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為81%，二氧化硅和三氧化鋁的質量比為4。
對固化穩定化后的生活垃圾焚燒飛灰進行毒性實驗，超標元素Pb（11.37mg/L）的浸出濃度為0.23 mg/L，Cd（6.37mg/L）的浸出濃度為0.13 mg/L，Cr（9.23mg/L）的浸出濃度為1.42 mg/L，均滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。
實施例2：
本實施例的處理對象為武漢某垃圾焚燒發電廠飛灰，其飛灰中Cr、As和Pb的浸出濃度分別為13.43mg/L，6.12mg/L和8.32mg/L，超出了其浸出濃度的閾值。
取100g上述武漢某垃圾焚燒發電廠飛灰，加入25g配制的生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料，以質量百分比含量計，礦渣60%，熟料20%，氯化鈉4%，石膏10%，熟石灰6%，室溫下邊攪拌邊加入水75g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標準養護（溫度為25±3℃，相對濕度為99%）7天。其中，礦渣為具有活性的水淬粒化高爐礦渣，熟料為達到水泥熟料國家標準產品，兩者混合進行機械球磨后，其比表面積大于等于550m2/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為68%，二氧化硅和三氧化鋁的質量比為2。
對固化穩定化后的生活垃圾焚燒飛灰進行毒性實驗，結果表明，固化穩定化后的垃圾焚燒飛灰中所有重金屬浸出濃度均可以達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。
實施例3：
配制生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料，以質量百分含量計，礦渣80%，熟料10%，氯化鈉3%，石膏3%，氫氧化鈉4%，取該膠凝材料17g加入到100g深圳某生活垃圾焚燒發電廠飛灰中，室溫下邊攪拌邊加入水55g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標準養護（溫度為25±3℃，相對濕度為99%）28天。其中，礦渣為具有活性的水淬粒化高爐礦渣，熟料為達到水泥熟料國家標準產品，兩者混合進行機械球磨后，其比表面積大于等于550m2/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為74%，二氧化硅和三氧化鋁的質量比為2。
對固化穩定化后的飛灰進行毒性實驗，超標元素Cr（26.43mg/L）的浸出濃度為4.16mg/L，Cd（6.13mg/L）的浸出濃度為0.23 mg/L，均滿足了《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。
實施例4：
本實施例的處理對象為武漢某垃圾焚燒發電廠飛灰，其飛灰中Cr、As和Pb的浸出濃度分別為10.27mg/L，5.32mg/L和11.43mg/L，超出了其浸出濃度的閾值。
配制生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料，以質量百分含量計，礦渣85%，熟料5%，石膏8%，偏硅酸鉀2%，取該膠凝材料25g加入到100g上述武漢某生活垃圾焚燒發電廠飛灰中，室溫下邊攪拌邊加入水65g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標準養護（溫度為25±3℃，相對濕度為99%）28天。其中，礦渣為具有活性的水淬粒化高爐礦渣，熟料為達到水泥熟料國家標準產品，兩者混合進行機械球磨后，其比表面積大于等于550m2/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為62%，二氧化硅和三氧化鋁的質量比為5。
對固化穩定化后的飛灰進行毒性實驗，結果表明，固化穩定化后的垃圾焚燒飛灰中所有重金屬浸出濃度均可以達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。
實施例5：
本實施例的處理對象為深圳某垃圾焚燒發電廠飛灰，其飛灰中鉛和鎘的TCLP浸出濃度分別為46.43mg/L和12.13mg/L，超出了其浸出濃度的閾值。
配制生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料，以質量百分含量計，礦渣66%，熟料16%，氯化鈉10%，氫氧化鉀8%，取該膠凝材料25g加入到100g上述深圳某生活垃圾焚燒發電廠飛灰中，室溫下邊攪拌邊加入水65g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標準養護（溫度為25±3℃，相對濕度為99%）28天。其中，礦渣為具有活性的水淬粒化高爐礦渣，熟料為達到水泥熟料國家標準產品，兩者混合進行機械球磨后，其比表面積大于等于550m2/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為67%，二氧化硅和三氧化鋁的質量比為4。
對固化穩定化后的飛灰進行毒性實驗，結果表明，固化穩定化后的垃圾焚燒飛灰中所有重金屬浸出濃度均可以達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。
實施例6：
本實施例的處理對象為武漢某垃圾焚燒發電廠飛灰，其飛灰中Cr、As和Pb的浸出濃度分別為11.46mg/L，7.83mg/L和9.74mg/L，超出了其浸出濃度的閾值。
配制生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料，以質量百分含量計，礦渣55%，熟料25%，氯化鈉7%，石膏10%，堿性激發劑3%，其中，堿性激發劑為氫氧化鈉和偏硅酸鈉按質量比1:1的混合物，取該膠凝材料30g加入到100g上述武漢某生活垃圾焚燒發電廠飛灰中，室溫下邊攪拌邊加入水59g，最終形成稠狀均勻的灰漿混合物，標準養護（溫度為25±3℃，相對濕度為99%）28天。其中，礦渣為具有活性的水淬粒化高爐礦渣，熟料為達到水泥熟料國家標準產品，兩者混合進行機械球磨后，其比表面積大于等于550m2/kg，其中的二氧化硅和三氧化二鋁的總含量為79%，二氧化硅和三氧化鋁的質量比為3。
對固化穩定化后的飛灰進行毒性實驗，結果表明，固化穩定化后的垃圾焚燒飛灰中所有重金屬浸出濃度均可以達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008) 中的污染濃度限值。
綜上所述，本發明提供的這種生活垃圾焚燒飛灰固化穩定化膠凝材料的原材料廉價、易得，且修復方法簡單、易行，對垃圾焚燒飛灰本身成分不敏感，可用于絕大部分飛灰的固化穩定化處理處置，且固化效果明顯，使飛灰中重金屬具有長期穩定性，有效避免了飛灰對環境的二次污染，解決了當前垃圾焚燒廠面臨的最緊迫問題，以及飛灰對生態環保和人體健康產生的危害問題。
以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，并不構成對本發明的保護范圍的限制，凡是與本發明相同或相似的設計均屬于本發明的保護范圍之內。