一种垃圾焚烧飞灰原位高效解毒与建材化利用的方法

摘要

本发明涉及固废处理技术，旨在提供一种垃圾焚烧飞灰原位高效解毒与建材化利用的方法。包括：利用煤油和仲辛醇对垃圾焚烧飞灰进行浮选，浮选物通过高温焚烧使二噁英降解，悬浮溶液中通入焚烧烟气进行酸化反应；固液分离后的富含氯盐的溶液以自产蒸汽进行多效蒸发，获得固体氯盐；引入烟气对酸化飞灰进行干燥，携带捕收剂的烟气重新回收焚烧；利用干燥后的飞灰制备水泥浆料，压模成型、养护得到高强度免烧砖。本发明能永久封存二氧化碳，碳酸化飞灰提高了水泥碳化养护过程中的固碳效果；充分利用自产电力和蒸汽资源，大大降低整体处置过程的能耗成本；碳化养护有效缩短了时间，提高了免烧砖的机械性能；设备简单、维护成本低、运行安全。

权利要求

1.一种垃圾焚烧飞灰原位高效解毒与建材化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）以煤油作为捕收剂、仲辛醇作为起泡剂，对垃圾焚烧电厂的垃圾焚烧飞灰进行浮选操作，分别收集浮选物和悬浮溶液；

（2）浮选物的主要成分是吸附了飞灰中90%以上二噁英的活性炭；将其输送至垃圾焚烧炉中，通过850℃以上高温焚烧使二噁英降解；

（3）将悬浮溶液输送至超声碳酸化反应罐中，添加适量氢氧化钠并启动超声设备，氢氧化钠的添加量为飞灰量的2 5%，向悬浮溶液中通入焚烧烟气进行30 60分钟的酸化反应；反~ ~应结束后以压滤方式进行固液分离，获得含有残留捕收剂的超声碳酸化飞灰，以及富含氯盐的溶液；

（4）利用垃圾焚烧电厂的自产蒸汽对富含氯盐的溶液进行多效蒸发，获得固体氯盐；将蒸发过程中生成的蒸馏水输送至浮选设备，实现回收利用；

（5）将含有残留捕收剂的超声碳酸化飞灰输送至干燥设备中，将省煤器出口的烟气引入干燥设备内对飞灰进行干燥；烟气温度为150 180 ℃，捕收剂受热挥发，携带捕收剂的烟~气重新进入垃圾焚烧炉内焚烧；

（6）按照预设方案的添加比例，将干燥处理后的超声碳酸化飞灰与水泥熟料、垃圾焚烧炉炉渣和脱硫石膏加入水泥搅拌机；混合均匀后再添加水，继续搅拌5 10分钟，获得水泥浆~料；控制超声碳酸化飞灰、水泥熟料、垃圾焚烧炉炉渣和脱硫石膏的质量比例为20 30︰40~ ~

50︰20 35︰0 5，水的添加量按照水灰比0.35 0.45 L/kg 进行控制；

~ ~ ~

（7）对水泥浆料进行压模成型，设置压强为80 100 MPa；脱模后放入恒温恒湿养护箱，~设置温度为25℃，湿度为95% 98%；养护24小时后，移至碳化养护箱中继续养护48 72小时，~ ~设置温度为40 50℃，二氧化碳压力为0.5 2 MPa；养护结束后，得到高强度免烧砖。

~ ~

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，在浮选操作时设置水灰液固比为15 20:1，浮选时间为5 10分钟；捕收剂和起泡剂的添加量，分别是飞灰浮选总量的1~ ~

1.5%和1.5 2%。

~ ~

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述焚烧烟气是垃圾焚烧电厂烟囱处排出的烟气，二氧化碳体积分数在10 15%之间；在碳酸化反应过程中，控制烟气~的通入量为50 150 L/min/kg，具体根据二氧化碳浓度、处理飞灰的量和反应时间进行调~节。

说明书

一种垃圾焚烧飞灰原位高效解毒与建材化利用的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及固废处理技术，特别涉及城市生活垃圾焚烧飞灰无害化处置和资源化利用，属于危险飞灰建材资源化利用技术领域。

背景技术

[0002] 垃圾焚烧副产物飞灰由于富集大量重金属(铅、锌、铬、镉、镍、硒等)、有机污染物(二恶英等)，被列入危险废物名录，需要经过科学合理的处置才能够被填埋或利用。随着“无废城市”的提出，飞灰需要逐步零填埋处置。据统计，每年约有1000万吨飞灰需要进行处置，飞灰无害化处置和资源化利用需求紧迫。水泥固化是目前较为广泛的飞灰固化/稳定化处置方式，但是这种方法消耗大量水泥，存在增容增量明显，重金属长期稳定性差等问题。

[0003] 中国发明专利“一种危险废弃物碳化固化处理工艺”(CN201510066832)介绍了一种使用水泥来固化飞灰的方法，该方法的目的是为了提高固化效果，在标准养护28天后，将固化体放入超临界二氧化碳养护设备中碳化4小时；但是该方法未考虑飞灰中氯盐对水泥固化体强度和重金属长期稳定性的影响，且产物建材化利用潜力差。为了提高飞灰的重金属稳定性，中国发明专利“一种含垃圾焚烧飞灰的混凝土及其制备方法”(CN202211254405)介绍了一种使用水泥、垃圾焚烧飞灰、粗骨料、细骨料、固化增强剂、缓凝剂、减水剂等原料制备混凝土的方法，该方法对重金属有较好的固化效果，产品强度较高；但是该方法使用大量化学试剂(水性环氧树酯‑聚氨酯乳液等)和矿物原料(高岭土等)，并且未对飞灰中的二噁英进行处理，二噁英仍然有污染环境的可能。为了去除二噁英的危害，中国发明专利“一种垃圾焚烧飞灰制备免烧砖工艺”(CN20221095316)介绍了一种将飞灰1200‑1400℃热处理后与水泥和骨料混合制备免烧砖；但是该方法需要高温热处置，能耗成本巨大，且存在重金属挥发产生二次飞灰污染问题。

[0004] 由以上技术现状可以看出，目前的解决方案均存在诸多弊端。因此，提出一种新型低能耗低碳高效解毒与建材化利用方法是十分必要的。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种垃圾焚烧飞灰原位高效解毒与建材化利用的方法。

[0006] 为了解决技术问题，本发明的解决方案是：

[0007] 提供一种垃圾焚烧飞灰原位高效解毒与建材化利用的方法，包括以下步骤：

[0008] (1)以煤油作为捕收剂、仲辛醇作为起泡剂，对垃圾焚烧电厂的垃圾焚烧飞灰进行浮选操作，分别收集浮选物和悬浮溶液；

[0009] (2)浮选物的主要成分是吸附了飞灰中90％以上二噁英的活性炭，将其输送至垃圾焚烧炉中，通过850℃以上高温焚烧使二噁英降解；

[0010] (3)将悬浮溶液输送至超声碳酸化反应罐中，添加适量氢氧化钠并启动超声设备，向悬浮溶液中通入焚烧烟气进行30～60分钟的酸化反应；反应结束后以压滤方式进行固液分离，获得含有残留捕收剂的超声碳酸化飞灰，以及富含氯盐的溶液；

[0011] (4)利用垃圾焚烧电厂的自产蒸汽对富含氯盐的溶液进行多效蒸发，获得固体氯盐；将蒸发过程中生成的蒸馏水输送至浮选设备，实现回收利用；

[0012] (5)将含有残留捕收剂的超声碳酸化飞灰输送至干燥设备中，将省煤器出口的烟气引入干燥设备内对飞灰进行干燥；烟气温度为150～180℃，捕收剂受热挥发，携带捕收剂的烟气重新进入垃圾焚烧炉内焚烧；

[0013] (6)按照预设方案的添加比例，将干燥处理后的超声碳酸化飞灰与水泥熟料、垃圾焚烧炉炉渣和脱硫石膏加入水泥搅拌机；混合均匀后再添加水，继续搅拌5～10分钟，获得水泥浆料；

[0014] (7)对水泥浆料进行压模成型，设置压强为80～100MPa；脱模后放入恒温恒湿养护箱，设置温度为25℃，湿度为95％～98％；养护24小时后，移至碳化养护箱中继续养护48～72小时，设置温度为40～50℃，二氧化碳压力为0.5～2MPa；养护结束后，得到高强度免烧砖。

[0015] 作为本发明的优选方案，所述步骤(1)中，在浮选操作时设置水灰液固比为15～20:1，浮选时间为5～10分钟；捕收剂和起泡剂的添加量，分别是飞灰浮选总量的1～1.5％和1.5～2％。

[0016] 作为本发明的优选方案，所述步骤(3)中，氢氧化钠的添加量为飞灰量的2～5％。

[0017] 作为本发明的优选方案，所述步骤(3)中，所述焚烧烟气是垃圾焚烧电厂烟囱处排出的烟气，二氧化碳体积分数在10～15％之间；在碳酸化反应过程中，控制烟气的通入量为50～150L/min/kg，具体根据二氧化碳浓度、处理飞灰的量和反应时间进行调节。

[0018] 作为本发明的优选方案，所述步骤(6)中，添加超声碳酸化飞灰、水泥熟料、垃圾焚烧炉炉渣和脱硫石膏时，控制质量比例为：20～30︰40～50︰20～35︰0～5；水的添加量按照水灰比0.35～0.45L/kg进行控制。

[0019] 发明原理描述：

[0020] 本发明将飞灰制备免烧砖与垃圾焚烧系统耦合，实现飞灰的原位建材化处置，大大降低物流成本、能源消耗、碳排放等。本发明的主要技术原理如下：

[0021] (1)浮选脱炭焚烧脱除降解二噁英：通过浮选操作脱除飞灰中99％以上的活性炭，由于飞灰中大部分二噁英被吸附在活性炭中，因此，大部分二噁英被脱除，浮选后的飞灰中二噁英含量低于25ng‑TEQ/kg。随后将浮选物输送至焚烧炉内，850℃以上高温分解二噁英，实现飞灰中二噁英的高效脱除。此外，活性炭为疏水性，它的存在会削弱水化反应，从而降低免烧砖的机械性能，活性炭的脱除提高了后续飞灰建材化潜力。

[0022] (2)超声碳酸化固碳脱盐固化重金属：浮选过程已经将飞灰中大量可溶性氯盐溶解到浮选液中，将浮选后得到的悬浮溶液直接进行超声碳酸化处理，减少了水资源的消耗，并且可以实现飞灰深度脱氯，碳酸化反应能够将飞灰中原本不可溶性氯盐转变为可溶性氯盐。此外，利用飞灰高碱特性，捕集和封存垃圾焚烧烟气中的二氧化碳和其他酸性气体(氯化氢和二氧化硫)，将飞灰中大量钙成分转化为碳酸钙。当烟气持续通入，反应体系pH小于8后，氯化钙无法与二氧化碳发生碳酸化反应，因此需要添加适量的氢氧化钠为碳酸化反应提供氢氧根离子。然而飞灰中还含有硫酸钙，它对后续制备免烧砖是有利的，硫酸钙起到水泥缓凝的效果。如果氢氧化钠添加量过多时，当烟气通入时间过长二氧化碳过量时，硫酸钙同样会转化为碳酸钙；这不仅不利于后续飞灰的建材化利用，而且提高了液相中硫酸根离子浓度，不利于后续富含氯盐溶液蒸发结晶回收高纯度的氯盐。因此，需要根据飞灰中硫酸钙、氢氧化钙以及碱式氢氧化钙的含量来调整氢氧化钠的添加量。经过本发明所述条件下的超声碳酸化反应后，重金属经过碳酸钙的吸附和包裹以及转化为碳酸盐稳定形态，实现高效固化，液相中的重金属被转移到固相中。经过上述处理，碳酸化飞灰达到HJ 1134‑2020再利用标准。

[0023] (3)固废再利用制取低碳水泥：由于浮选过程中使用了煤油作为捕收剂，大部分煤油最终吸附在超声碳酸化飞灰中，煤油具有疏水性会抑制后续水泥水化反应。因此，利用省煤器出口烟气对超声碳酸化飞灰进行低温干燥处理将煤油脱除，煤油随着烟气重新进入焚烧炉内燃烧，既降低了脱除煤油所需的能耗，又解决了煤油处理问题。垃圾焚烧炉炉渣主要成分为二氧化硅和硅酸钙能够为低碳水泥水化反应提供原料。此外，二水硫酸钙通常作为缓凝剂添加到水泥中，避免水泥遇水凝结过快影响实际使用。由于原始飞灰中的硫酸钙含量有一定的波动性，当飞灰中的硫酸钙含量较少，会缩短低碳水泥凝固时间，因此通过添加少量脱硫石膏来避免上述现象的发生。超声碳酸化飞灰中含有大量纳米碳酸钙，不仅起到填充水泥孔隙的作用，而且能够参与水泥水化反应，生成单碳或半碳铝酸盐，对提升水泥的强度和减小孔隙率有促进作用。此外，碳铝酸盐相(单碳或半碳铝酸盐)更有助于氯离子的化学结合，生成稳定的弗里德尔盐(不可溶性氯盐矿物)，进一步填充水泥孔隙。因此，在氯离子渗透的过程中，混凝土的抗渗透能力得到了进一步的提升。

[0024] (4)碳化养护强化机械性能：将水泥浆料设置合适水灰比，并设置合适压强进行压模成型，不仅能够提高产品的机械性能，而且能够使压模成型后的成品具有一定的孔隙度，使得后续碳化养护过程中二氧化碳能够进入其中，从而提高固碳效率。在碳化养护过程中，由于水泥熟料中混有细小的超声碳酸化飞灰，而超声碳酸化飞灰中含有大量纳米碳酸钙，为碳化养护过程中，碳酸钙结晶提供大量的成核位点。设置温度在40～50℃能够提高固碳速率，但是当温度大于该设置范围时，将抑制碳酸化反应的发生。二氧化碳压力设置为0.5～2MPa，在不增加设备制造成本的条件下，在该压力下免烧砖成品中的碳酸钙结晶度最高，有利于提高免烧砖的机械性能(如抗压强度和抗渗透能力)。在上述碳化养护过程中，飞灰中的重金属被再次固定在稳定致密的水泥基结构中，实现飞灰高效解毒和建材化利用。

[0025] 基于上述原理，本发明能够分离飞灰中活性炭、氯化钠和氯化钾，减少活性炭和氯盐对水泥固化过程的不利影响；高效捕集二氧化碳，减少碳排放，实现二氧化碳永久封存。在碳化养护过程中，超声碳酸化飞灰中的碳酸钙促进了体系中氢氧化钙吸收二氧化碳，结晶生成碳酸钙。生成结晶度高的碳酸钙能够填充水泥孔隙，并与水化产物C‑S‑H进一步发生水化反应，形成更加致密的结构，将重金属牢牢固定在晶体结构中。制得的高强度免烧砖的抗压强度达到50MPa以上，氯离子渗透深度小于15mm；产品性能能够满足建筑施工的各类规范要求。本发明通过对垃圾焚烧电厂内部资源的充分利用，最终形成高强度、低渗透性的免烧砖，进一步固化/稳定飞灰中的重金属，从而实现飞灰的建材化利用。

[0026] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0027] 1、本发明所述方法能够对二氧化碳进行永久封存，将飞灰中的钙用来捕集二氧化碳，并且碳酸化飞灰提高了水泥碳化养护过程中的固碳效果；

[0028] 2、本发明所述方法充分利用垃圾焚烧电厂电力和蒸汽资源，大大降低整体处置过程的能耗成本；

[0029] 3、本发明通过碳化养护工况，有效缩短了养护时间，并且提高了免烧砖的机械性能；

[0030] 4、本方法不仅有效降低了水泥的消耗量，而且并未降低产品性能，实现垃圾焚烧飞灰的高值化利用；

[0031] 5、本发明所述方法设备简单、维护成本低、运行安全，试剂成本低廉，绿色环保低能耗。

附图说明

[0032] 图1为本发明中制备高强度免烧砖的工艺流程图。

具体实施方式

[0033] 下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

[0034] 各实施例和对比例的实际操作均在浙江省某垃圾焚烧电厂完成。操作过程中所用垃圾焚烧飞灰、低温干燥烟气、垃圾焚烧炉炉渣、高温蒸汽、焚烧烟气等物料均来自垃圾焚烧电厂。其中，焚烧烟气烟囱处排出的烟气，二氧化碳体积分数在10～15％之间。

[0035] 在制备免烧砖产品时，所用的垃圾焚烧炉炉渣中有效成分主要包括二氧化硅和硅酸钙；所用的水泥熟料为商业产品，有效成分主要包括硅酸钙(硅酸二钙和硅酸三钙)。

[0036] 对最终免烧砖产品，参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行无侧限抗压强度测试和抗氯渗透能力测试。

[0037] 实施例1

[0038] 本实施例中的处理过程具体包括如下步骤：

[0039] (1)将垃圾焚烧飞灰进行浮选操作，设置水灰液固比为15:1，按照合适比例添加捕收剂和起泡剂，捕收剂选择煤油，添加量为飞灰浮选总量的1％，起泡剂选择仲辛醇，添加量为飞灰浮选总量的1.5％，浮选时间设置为10分钟，获得浮选物和悬浮溶液；

[0040] (2)将浮选物输送至垃圾焚烧炉中焚烧，850℃以上高温焚烧降解二噁英；

[0041] (3)悬浮溶液输送如超声碳酸化反应罐中，在反应罐中添加适量氢氧化钠，启动超声设备并通入焚烧烟气，氢氧化钠的添加量为飞灰量的2％，焚烧烟气为垃圾焚烧电厂烟囱处排出的烟气，二氧化碳体积分数为10％，烟气通入量为150L/min/kg，反应时间设置为30分钟，待反应结束，通过压滤方式进行固液分离，获得含有少量捕收剂的超声碳酸化飞灰和富含氯盐的溶液；

[0042] (4)将富含氯盐溶液利用垃圾焚烧电厂产生的蒸汽进行多效蒸发，生产氯盐(氯化钠、氯化钾)，并且获得的蒸馏水被输送至浮选设备内，循环使用；

[0043] (5)对含有少量捕收剂的超声碳酸化飞灰进行低温干燥处理，低温干燥处理的温度在150℃，同时将省煤器出口烟气引入干燥设备内，捕收剂受热挥发被烟气带走，并重新通过焚烧炉内焚烧；

[0044] (6)按照合适比例将超声碳酸化飞灰、水泥熟料、垃圾焚烧炉炉渣和氧化钙均匀混合，添加合适比例的水，超声碳酸化飞灰添加比例为30％，水泥熟料添加比例为50％，垃圾焚烧炉炉渣添加比例为20％，氧化钙添加比例为0％，添加水量按照水灰比0.35(L/kg)的比例添加，使用水泥搅拌机搅拌5分钟，获得水泥浆料；

[0045] (7)对水泥浆料进行压模成型，设置压强为80MPa，随后脱模，放入恒温恒湿养护箱，温度设置为25℃，湿度设置为95％，养护24小时后，放入碳化养护箱中养护72小时，设置温度为40℃，二氧化碳压力为2MPa，养护结束后得到高强度免烧砖。

[0046] 免烧砖的抗压强度为58MPa，氯离子渗透深度为11mm。

[0047] 实施例2

[0048] 本实施例中，垃圾焚烧飞灰选取与实施例1相同。

[0049] 本实施例的操作过程与实施例1保持一致，对各步骤中的部分参数进行如下调整：

[0050] (1)将垃圾焚烧飞灰进行浮选操作，设置水灰液固比为17.5:1，按照合适比例添加捕收剂和起泡剂，捕收剂选择煤油，添加量为飞灰浮选总量的1.25％，起泡剂选择仲辛醇，添加量为飞灰浮选总量的1.75％，浮选时间设置为7.5分钟，获得浮选物和悬浮溶液；

[0051] (2)将浮选物输送至垃圾焚烧炉中焚烧，850℃以上高温焚烧降解二噁英；

[0052] (3)悬浮溶液输送如超声碳酸化反应罐中，在反应罐中添加适量氢氧化钠，启动超声设备并通入焚烧烟气，氢氧化钠的添加量为飞灰量的2.5％，焚烧烟气为垃圾焚烧电厂烟囱处排出的烟气，二氧化碳体积分数为12.5％，烟气通入量为80L/min/kg，反应时间设置为45分钟，待反应结束，通过压滤方式进行固液分离，获得含有少量捕收剂的超声碳酸化飞灰和富含氯盐的溶液；

[0053] (4)将富含氯盐溶液利用垃圾焚烧电厂产生的蒸汽进行多效蒸发，生产氯盐(氯化钠、氯化钾)，并且获得的蒸馏水被输送至浮选设备内，循环使用；

[0054] (5)对含有少量捕收剂的超声碳酸化飞灰进行低温干燥处理，低温干燥处理的温度在165℃，同时将省煤器出口烟气引入干燥设备内，捕收剂受热挥发被烟气带走，并重新通过焚烧炉内焚烧；

[0055] (6)按照合适比例将超声碳酸化飞灰、水泥熟料、垃圾焚烧炉炉渣和氧化钙均匀混合，添加合适比例的水，超声碳酸化飞灰添加比例为25％，水泥熟料添加比例为45％，垃圾焚烧炉炉渣添加比例为27.5％，氧化钙添加比例为2.5％，添加水量按照水灰比0.4(L/kg)的比例添加，使用水泥搅拌机搅拌7.5分钟，获得水泥浆料；

[0056] (7)对水泥浆料进行压模成型，设置压强为90MPa，随后脱模，放入恒温恒湿养护箱，温度设置为25℃，湿度设置为97％，养护24小时后，放入碳化养护箱中养护60小时，设置温度为45℃，二氧化碳压力为1.25MPa，养护结束后得到高强度免烧砖。

[0057] 免烧砖的抗压强度为60MPa，氯离子渗透深度为10mm。

[0058] 实施例3

[0059] 本实施例中，垃圾焚烧飞灰选取与实施例1相同。

[0060] 本实施例的操作过程与实施例1保持一致，对各步骤中的部分参数进行如下调整：

[0061] (1)将垃圾焚烧飞灰进行浮选操作，设置水灰液固比为20:1，按照合适比例添加捕收剂和起泡剂，捕收剂选择煤油，添加量为飞灰浮选总量的1.5％，起泡剂选择仲辛醇，添加量为飞灰浮选总量的2％，浮选时间设置为5分钟，获得浮选物和悬浮溶液；

[0062] (2)将浮选物输送至垃圾焚烧炉中焚烧，850℃以上高温焚烧降解二噁英；

[0063] (3)悬浮溶液输送如超声碳酸化反应罐中，在反应罐中添加适量氢氧化钠，启动超声设备并通入焚烧烟气，氢氧化钠的添加量为飞灰量的5％，焚烧烟气为垃圾焚烧电厂烟囱处排出的烟气，二氧化碳体积分数为15％，烟气通入量为50L/min/kg，反应时间设置为60分钟，待反应结束，通过压滤方式进行固液分离，获得含有少量捕收剂的超声碳酸化飞灰和富含氯盐的溶液；

[0064] (4)将富含氯盐溶液利用垃圾焚烧电厂产生的蒸汽进行多效蒸发，生产氯盐(氯化钠、氯化钾)，并且获得的蒸馏水被输送至浮选设备内，循环使用；

[0065] (5)对含有少量捕收剂的超声碳酸化飞灰进行低温干燥处理，低温干燥处理的温度在180℃，同时将省煤器出口烟气引入干燥设备内，捕收剂受热挥发被烟气带走，并重新通过焚烧炉内焚烧；

[0066] (6)按照合适比例将超声碳酸化飞灰、水泥熟料、垃圾焚烧炉炉渣和氧化钙均匀混合，添加合适比例的水，超声碳酸化飞灰添加比例为20％，水泥熟料添加比例为40％，垃圾焚烧炉炉渣添加比例为35％，氧化钙添加比例为5％，添加水量按照水灰比0.45(L/kg)的比例添加，使用水泥搅拌机搅拌10分钟，获得水泥浆料；

[0067] (7)对水泥浆料进行压模成型，设置压强为100MPa，随后脱模，放入恒温恒湿养护箱，温度设置为25℃，湿度设置为98％，养护24小时后，放入碳化养护箱中养护48小时，设置温度为50℃，二氧化碳压力为0.5MPa，养护结束后得到高强度免烧砖。

[0068] 免烧砖的抗压强度为55MPa，氯离子渗透深度为12mm。

[0069] 对比例1

[0070] 参照具体实施例1中步骤(6～7)制备免烧砖的步骤，但将超声碳酸化飞灰更换成原始垃圾焚烧飞灰，具体步骤如下：

[0071] (1)分别按照30％、50％、20％的比例将原始垃圾焚烧飞灰、水泥熟料和垃圾焚烧炉炉渣均匀混合，添加水量按照水灰比0.35(L/kg)的比例添加，使用水泥搅拌机搅拌5分钟，获得水泥浆料；

[0072] (2)对水泥浆料进行压模成型，设置压强为80MPa，随后脱模，放入恒温恒湿养护箱，温度设置为25℃，湿度设置为95％，养护24小时后，放入碳化养护箱中养护72小时，设置温度为40℃，二氧化碳压力为2MPa，养护结束后得到免烧砖。

[0073] 免烧砖的抗压强度为10MPa，氯离子渗透深度为120mm。

[0074] 对比例2

[0075] 参照具体实施例1中步骤(6～7)制备免烧砖的步骤，但将超声碳酸化飞灰更换成普通的水洗飞灰，具体步骤如下：

[0076] (1)参照发明专利“一种基于氨基碳酸化改性联合水泥固化飞灰建材化利用的方法”(CN115594429B)记载的水洗工艺对原始垃圾焚烧飞灰进行水洗处理，液固比设置为15:1(L/kg)，通过压滤方式固液分离，随后105℃干燥24小时，最终获得干燥后的水洗飞灰；

[0077] (2)分别按照30％、50％、20％的比例将水洗飞灰、水泥熟料和垃圾焚烧炉炉渣均匀混合，添加水量按照水灰比0.35(L/kg)的比例添加，使用水泥搅拌机搅拌5分钟，获得水泥浆料；

[0078] (3)对水泥浆料进行压模成型，设置压强为80MPa，随后脱模，放入恒温恒湿养护箱，温度设置为25℃，湿度设置为95％，养护24小时后，放入碳化养护箱中养护72小时，设置温度为40℃，二氧化碳压力为2MPa，养护结束后得到免烧砖。

[0079] 免烧砖的抗压强度为15MPa，氯离子渗透深度为80mm。

[0080] 对比例3

[0081] 参照具体实施例1中步骤(1)和(6～7)制备免烧砖的步骤，但将超声碳酸化飞灰更换成浮选飞灰，具体步骤如下：

[0082] (1)将垃圾焚烧飞灰进行浮选操作，设置水灰液固比为15:1，按照合适比例添加捕收剂和起泡剂，收剂选择煤油，添加量为飞灰浮选总量的1％，起泡剂选择仲辛醇，添加量为飞灰浮选总量的1.5％，浮选时间设置为10分钟，获得浮选物和悬浮溶液；

[0083] (2)通过压滤方式对步骤(1)中获得的悬浮溶液进行固液分离，随后105℃干燥24小时，最终获得干燥后的浮选飞灰；

[0084] (2)分别按照30％、50％、20％的比例将浮选飞灰、水泥熟料和垃圾焚烧炉炉渣均匀混合，添加水量按照水灰比0.35(L/kg)的比例添加，使用水泥搅拌机搅拌5分钟，获得水泥浆料；

[0085] (3)对水泥浆料进行压模成型，设置压强为80MPa，随后脱模，放入恒温恒湿养护箱，温度设置为25℃，湿度设置为95％，养护24小时后，放入碳化养护箱中养护72小时，设置温度为40℃，二氧化碳压力为2MPa，养护结束后得到免烧砖。

[0086] 免烧砖的抗压强度为18MPa，氯离子渗透深度为60mm。

[0087] 对比例4

[0088] 参照具体实施例1中步骤(1～7)制备免烧砖的步骤，但在超声碳酸化过程中关闭超声设备，对飞灰进行普通碳酸化处理，具体步骤如下：

[0089] (1)将垃圾焚烧飞灰进行浮选操作，设置水灰液固比为15:1，按照合适比例添加捕收剂和起泡剂，收剂选择煤油，添加量为飞灰浮选总量的1％，起泡剂选择仲辛醇，添加量为飞灰浮选总量的1.5％，浮选时间设置为10分钟，获得浮选物和悬浮溶液；

[0090] (2)将浮选物输送至垃圾焚烧炉中焚烧，850℃以上高温焚烧降解二噁英；

[0091] (3)悬浮溶液输送入超声碳酸化反应罐中，关闭超声设备，在反应罐中添加适量氢氧化钠，并通入焚烧烟气，氢氧化钠的添加量为飞灰量的2％，焚烧烟气为垃圾焚烧电厂烟囱处排出的烟气，二氧化碳体积分数为10％，烟气通入量为150L/min/kg，反应时间设置为30分钟，待反应结束，通过压滤方式进行固液分离，获得含有少量捕收剂的碳酸化飞灰和富含氯盐的溶液；

[0092] (4)将富含氯盐溶液利用垃圾焚烧电厂产生的蒸汽进行多效蒸发，生产氯盐(氯化钠、氯化钾)，并且获得的蒸馏水被输送至浮选设备内，循环使用；

[0093] (5)对含有少量捕收剂的碳酸化飞灰进行低温干燥处理，低温干燥处理的温度在150℃之间，将省煤器出口烟气引入干燥设备内，捕收剂受热挥发被烟气带走，并重新通过焚烧炉内焚烧；

[0094] (6)按照合适比例将碳酸化飞灰、水泥熟料、垃圾焚烧炉炉渣和氧化钙均匀混合，添加合适比例的水，超声碳酸化飞灰添加比例为30％，水泥熟料添加比例为50％，垃圾焚烧炉炉渣添加比例为20％，氧化钙添加比例为0％，添加水量按照水灰比0.35(L/kg)的比例添加，使用水泥搅拌机搅拌5分钟，获得水泥浆料；

[0095] (7)对水泥浆料进行压模成型，设置压强为80MPa，随后脱模，放入恒温恒湿养护箱，温度设置为25℃，湿度设置为95％，养护24小时后，放入碳化养护箱中养护72小时，设置温度为40℃，二氧化碳压力为2MPa，养护结束后得到免烧砖。

[0096] 免烧砖的抗压强度为40MPa，氯离子渗透深度为20mm。

[0097] 对比例5

[0098] 参照具体实施例1中步骤(1～7)制备混凝土的步骤，但将压模成型后的免烧砖进行普通恒温恒湿条件下的养护，具体步骤如下：

[0099] (1)将垃圾焚烧飞灰进行浮选操作，设置水灰液固比为15:1，按照合适比例添加捕收剂和起泡剂，收剂选择煤油，添加量为飞灰浮选总量的1％，起泡剂选择仲辛醇，添加量为飞灰浮选总量的1.5％，浮选时间设置为10分钟，获得浮选物和悬浮溶液；

[0100] (2)将浮选物输送至垃圾焚烧炉中焚烧，850℃以上高温焚烧降解二噁英；

[0101] (3)悬浮溶液输送如超声碳酸化反应罐中，在反应罐中添加适量氢氧化钠，启动超声设备并通入焚烧烟气，氢氧化钠的添加量为飞灰量的2％，焚烧烟气为垃圾焚烧电厂烟囱处排出的烟气，二氧化碳体积分数为10％，烟气通入量为150L/min/kg，反应时间设置为30分钟，待反应结束，通过压滤方式进行固液分离，获得含有少量捕收剂的超声碳酸化飞灰和富含氯盐的溶液；

[0102] (4)将富含氯盐溶液利用垃圾焚烧电厂产生的蒸汽进行多效蒸发，生产氯盐(氯化钠、氯化钾)，并且获得的蒸馏水被输送至浮选设备内，循环使用；

[0103] (5)对含有少量捕收剂的碳酸化飞灰进行低温干燥处理，低温干燥处理的温度在150℃之间，将省煤器出口烟气引入干燥设备内，捕收剂受热挥发被烟气带走，并重新通过焚烧炉内焚烧；

[0104] (6)按照合适比例将碳酸化飞灰、水泥熟料、垃圾焚烧炉炉渣和氧化钙均匀混合，添加合适比例的水，超声碳酸化飞灰添加比例为30％，水泥熟料添加比例为50％，垃圾焚烧炉炉渣添加比例为20％，氧化钙添加比例为0％，添加水量按照水灰比0.35(L/kg)的比例添加，使用水泥搅拌机搅拌5分钟，获得水泥浆料；

[0105] (7)对水泥浆料进行压模成型，设置压强为80MPa，随后脱模，放入恒温恒湿养护箱，温度设置为25℃，湿度设置为95％，养护24小时后，放入恒温恒湿水泥养护箱中养护72小时，设置温度为40℃，湿度设置为95％，养护结束后得到免烧砖。

[0106] 免烧砖的抗压强度为30MPa，氯离子渗透深度为30mm。

[0107] 对比例6

[0108] 参照具体实施例1中步骤(1～7)制备混凝土的步骤，但将原料配比设置在本发明限制范围以外，具体步骤如下：

[0109] (1)将垃圾焚烧飞灰进行浮选操作，设置水灰液固比为15:1，按照合适比例添加捕收剂和起泡剂，收剂选择煤油，添加量为飞灰浮选总量的1％，起泡剂选择仲辛醇，添加量为飞灰浮选总量的1.5％，浮选时间设置为10分钟，获得浮选物和悬浮溶液；

[0110] (2)将浮选物输送至垃圾焚烧炉中焚烧，850℃以上高温焚烧降解二噁英；

[0111] (3)悬浮溶液输送如超声碳酸化反应罐中，在反应罐中添加适量氢氧化钠，启动超声设备并通入焚烧烟气，氢氧化钠的添加量为飞灰量的2％，焚烧烟气为垃圾焚烧电厂烟囱处排出的烟气，二氧化碳体积分数为10％，烟气通入量为150L/min/kg，反应时间设置为30分钟，待反应结束，通过压滤方式进行固液分离，获得含有少量捕收剂的超声碳酸化飞灰和富含氯盐的溶液；

[0112] (4)将富含氯盐溶液利用垃圾焚烧电厂产生的蒸汽进行多效蒸发，生产氯盐(氯化钠、氯化钾)，并且获得的蒸馏水被输送至浮选设备内，循环使用；

[0113] (5)对含有少量捕收剂的超声碳酸化飞灰进行低温干燥处理，低温干燥处理的温度在150℃之间，将省煤器出口烟气引入干燥设备内，捕收剂受热挥发被烟气带走，并重新通过焚烧炉内焚烧；

[0114] (6)按照合适比例将超声碳酸化飞灰、水泥熟料、垃圾焚烧炉炉渣和氧化钙均匀混合，添加合适比例的水，超声碳酸化飞灰添加比例为40％，水泥熟料添加比例为30％，垃圾焚烧炉炉渣添加比例为10％，氧化钙添加比例为20％，添加水量按照水灰比0.5(L/kg)的比例添加，使用水泥搅拌机搅拌5分钟，获得水泥浆料；

[0115] (7)对水泥浆料进行压模成型，设置压强为80MPa，随后脱模，放入恒温恒湿养护箱，温度设置为25℃，湿度设置为95％，养护24小时后，放入碳化养护箱中养护72小时，设置温度为40℃，二氧化碳压力为2MPa，养护结束后得到免烧砖。

[0116] 免烧砖的抗压强度为8MPa，氯离子渗透深度为130mm。

[0117] 通过各实施例与对比例的分析测试结果的比较可以看出，本发明制备的免烧砖样品的抗压强度和抗氯渗透能力远高于对比例1‑6制备得到的免烧砖，说明本发明所提方法能够有效提高免烧砖的机械性能。本发明所提出的方法步骤是一条完整的处置路径，缺一不可，且操作参数需要严格按照本发明提出的进行设置。如果不按照本发明所规定的操作步骤和配方，所制备得到的免烧砖机械性能将大大降低。

[0118] 本发明提供的垃圾焚烧厂原位制备低碳高强度免烧砖的方法具有高效捕集固定永久封存二氧化碳的作用，飞灰在前处理过程中实现二氧化碳的高效捕集，与此同时重金属得到有效固化，碳酸化飞灰达到再利用标准(HJ 1134‑2020)。此外，使用本发明配方制备得到的免烧砖在碳化养护过程中，超声碳酸化飞灰中的碳酸钙促进了体系中氢氧化钙吸收二氧化碳，结晶生成碳酸钙，再一次促进了二氧化碳捕集和封存，大大减少免烧砖制备过程中的碳排放。生成结晶度高的碳酸钙能够填充水泥孔隙，并与水化产物C‑S‑H进一步发生水化反应，形成更加致密的结构，大大提高了制备所得免烧砖的机械性能。将重金属牢牢固定在晶体结构中，长期稳定性极强，从而实现飞灰建材化利用，是一种非常具有工程实际应用前景，成本低、低碳环保的垃圾焚烧飞灰资源化利用技术。

[0119] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行后续的各种应用、补充、改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。如果基于本发明的各种应用、补充、改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些应用、补充、改动和变型在内。