高分子樹脂材料包封生活垃圾焚燒飛灰的方法及其在路面中的清潔應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種生活垃圾焚燒飛灰包封方法及其在路面中的清潔應用，屬于固體 廢棄物處理處置與資源化、道路鋪面材料及其加工制備技術交叉領域。
【背景技術】
[0002] 生活垃圾焚燒飛灰是生活垃圾焚燒廠煙氣凈化系統的捕集物和煙道及煙肉底部 沉降的底灰。研究表明，生活垃圾焚燒飛灰中含有二噁英類及重金屬等有毒有害物質，因 此，我國將其列為《國家危險廢物名錄》中的HW18類危險廢物，不妥善處置會直接威脅周圍 環境及人類健康，并會引發公眾群體事件進而影響垃圾焚燒行業積極健康發展。生活垃圾 焚燒飛灰的毒性和易造成二次污染的特性也是生活垃圾焚燒廠選址受公眾質疑的重要原 因。
[0003] 目前，國內生活垃圾焚燒飛灰主要處置方式及缺點有：（1)直接進入危險廢物填埋 場填埋。處理成本高，無填埋場的區域在遠距離運輸中存在二次污染風險；（2)螯合劑穩定 化或水泥固化后進入衛生填埋場填埋。浸出毒性不合格現象時有發生，二次污染風險高。存 在增容量大、占有土地資源等問題。隨著垃圾焚燒的普及，衛生填埋場的逐步關停或填埋場 容量飽和，生活垃圾焚燒飛灰面臨無法填埋的風險；（3)水泥窯協同處置。C1元素影響水泥 質量，會限制水泥使用范圍，對設備腐蝕危害較大。
[0004] 國外發達國家飛灰的處置技術有:德國采用礦井深埋，日本采用高溫熔融，美國采 用飛灰爐渣混合處置等。考慮到我國國情、投資處置成本以及現行法規限制等，以上發達國 家采用的技術均不適宜我國飛灰處置。
[0005] 因此，開發環境友好、符合我國經濟發展的垃圾焚燒飛灰處置技術，從根本上改變 飛灰處置現狀，突破當前垃圾焚燒行業能源、環境、資源三者之間的矛盾，成為中國垃圾焚 燒行業可持續發展的重大戰略需求。
[0006] 傳統的瀝青固化技術可將生活垃圾焚燒飛灰與瀝青按一定比例混合，使飛灰中重 金屬元素在固化產物中惰化從而降低重金屬類元素向環境浸出的技術。理論上，由傳統瀝 青固化技術制成的生活垃圾焚燒飛灰瀝青混合料在重金屬浸出毒性合格的前提下，可用于 鋪路。然而，在實際應用中，生活垃圾焚燒飛灰中高含量可溶鹽會影響瀝青路面的抗水損害 能力，降低路面使用性能。因此，傳統的瀝青固化技術目前無法實際應用于生活垃圾焚燒飛 灰的大摻量處置，并實現生活垃圾焚燒飛灰的資源化清潔利用。鑒于上述問題，本發明不斷 尋找創新的瀝青固化技術，使高可溶鹽含量下生活垃圾焚燒飛灰瀝青混合料的水穩定性指 標合格、重金屬類物質浸出毒性合格，進而能夠實現生活垃圾焚燒飛灰在路面中的資源化 清潔應用。
【發明內容】
[0007] 有鑒于此，本發明的目的在于提供一種生活垃圾焚燒飛灰包封方法，并實現包封 后生活垃圾焚燒飛灰在路面中的清潔應用。采取本發明所述的技術方案有效解決了生活垃 圾焚燒飛灰在路面應用中可溶鹽溶出對瀝青路面水穩定性能的影響，不僅保證了瀝青路面 的使用性能，而且緩解了生活垃圾焚燒飛灰中重金屬類物質的浸出，進而實現生活垃圾焚 燒飛灰在路面中的資源化清潔應用。
[0008] 本發明采取的技術方案如下：
[0009] 1、一種生活垃圾焚燒飛灰包封方法，將生活垃圾焚燒飛灰與高分子樹脂材料按質 量比為10:2~3的比例進行混合固化、形成強度，從而達到包封目的；所述高分子樹脂材料 包括有機膠凝材料及固化劑。
[0010]所述生活垃圾焚燒飛灰為經過二噁英低溫熱降解處理后的飛灰。
[0011]優選的，所述有機膠凝材料為熱固性高分子材料，先將熱固性高分子材料與固化 劑混合均勻，然后加入生活垃圾焚燒飛灰，并混合攪拌均勻，放置室溫下養生12~24h形成 強度即可。
[0012]優選的，所述熱固性高分子材料為酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚 酯樹脂、環氧樹脂、有機硅樹脂或聚氨酯。
[0013] 優選的，所述有機膠凝材料為熱塑性高分子材料，在高于熱塑性高分子材料熔點 的溫度下按比例將生活垃圾焚燒飛灰與熱塑性高分子材料進行熔融共混，最后冷卻形成強 度即可。
[0014] 優選的，所述熱塑性高分子材料為聚烯烴及其共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲 醛、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯酸類塑料、聚砜、聚苯醚中的一種或幾種。
[0015] 優選的，所述生活垃圾焚燒飛灰的粒徑小于1_，所述包封后生活垃圾焚燒飛灰顆 粒的粒徑為0~4.75mm。
[0016] 優選的，所述生活垃圾焚燒飛灰中粒徑小于75μπι的飛灰質量百分含量大于75%， 且處于58~75μπι粒徑范圍的生活垃圾焚燒飛灰質量分數大于70 %。
[0017] 2、所述生活垃圾焚燒飛灰包封方法獲得的包封飛灰在路面中的應用。
[0018] 優選的，按質量百分比計，所述包封飛灰占瀝青混合料中礦料質量的4%，將包封 飛灰替代部分礦粉或集料加入到瀝青混合料中，所述瀝青混合料采用SMA-13型級配、SMA-16型級配、AC-20C型級配、AC-25C型級配或ΑΤΒ-25型級配。
[0019] 優選的，所述瀝青混合料中瀝青為SK70財歷青。
[0020] 本發明的有益效果在于:本發明采用高分子樹脂材料對生活垃圾焚燒飛灰進行包 封，包封得到的生活垃圾焚燒飛灰顆粒致密無孔、強度高，有效阻斷了生活垃圾焚燒飛灰中 的可溶鹽的溶出與重金屬的浸出。將包封后的生活垃圾焚燒飛灰用于路面鋪設，其在瀝青 面層和基層應用效果良好，鋪設的路面路用性能各項指標滿足規范要求，且生活垃圾焚燒 飛灰中重金屬浸出毒性合格，不會對環境造成二次污染。本發明在工程上實現了生活垃圾 焚燒飛灰在路面中的資源化清潔利用。
【具體實施方式】
[0021] 下面對本發明的優選實施例進行詳細的描述。實施例中未注明具體條件的實驗方 法，通常按照常規條件或按照制造廠商所建議的條件。
[0022] 本發明所用生活垃圾焚燒飛灰來源于重慶某垃圾焚燒廠，為經爐排爐式垃圾焚燒 爐的布袋除塵器收集的生活垃圾焚燒飛灰，生活垃圾焚燒飛灰首先進行二噁英低溫熱降解 處理，低溫熱降解的最佳工藝參數如下：
[0023] 熱降解溫度:40(TC，
[0024] 飛灰排出溫度：< 150°C，
[0025] 固相停留時間：l_2h，
[0026] 氣氛:氮氣氣氛，02體積濃度< 1%，
[0027]脫氯活性介質:CaO,質量濃度2 10%。
[0028]在上述工藝條件下二噁英的降解率達95%以上，生活垃圾焚燒飛灰中二噁英的含 量降低至l〇ng TEQ/kg以下；另外，生活垃圾焚燒飛灰中可溶鹽含量為20~30%，重金屬含 量見表1。
[0029]表1生活垃圾焚燒飛灰中重金屬含量(干基，mg/kg)
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[0032] 生活垃圾焚燒飛灰浸出液重金屬浸出濃度見表2。
[0033] 表2生活垃圾焚燒飛灰浸出液重金屬浸出濃度(醋酸緩沖溶液法，mg/L)
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[0035] 由表中內容可知，生活垃圾焚燒飛灰中含量較高的重金屬元素包括Zn、Pb、Ba、Mn、 Cu、Cr和Cd，其