CN101476032A

CN101476032A - 城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法

Info

Publication number: CN101476032A
Application number: CNA2009101031792A
Authority: CN
Inventors: 刘清才; 魏媛; 文娟; 陈耀华
Original assignee: CHONGQING KELVWEI TECHNOLOGY EXPLOITURE Co Ltd
Current assignee: CHONGQING KELVWEI TECHNOLOGY EXPLOITURE Co Ltd
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2029-02-12
Also published as: CN101476032B

Abstract

本发明提供一种城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法，包括以下步骤：(1)将重量比为3％～15％的垃圾飞灰、3％～5％的粘结剂、0～1％的稳固剂，余量为含铁制粒物料，和适量水混匀，采用造球设备制成5～12mm的含铁料小球；(2)烧结：配料将得到的含铁料小球与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿等混合，得到烧结混合料；(3)烧结：将得到的烧结混合料铺于烧结机上进行烧结，获得满足冶炼的烧结矿；(4)冶炼：将烧结矿作为炼铁原料送入高炉冶炼。本发明根据垃圾焚烧飞灰的成分，垃圾焚烧飞灰在烧结矿中的比例大约为1％～15％，经过烧结后，烧结矿质量满足生产要求，不会引起任何的环境污染，可以彻底消除垃圾焚烧飞灰所带来的危害，从而使垃圾焚烧飞灰得到无害化处理。

Description

城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法

技术领域

本发明属于环保和冶金工程技术领域，特别涉及一种无害化处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法。

背景技术

随着经济的发展，城市规模扩大和人口增多，城市生活垃圾产量剧增，带来了一系列困扰人类社会的问题，如占有土地、造成土壤、水和生态污染，引起严重的社会问题和经济问题。焚烧可以将垃圾最终处置量降到最低，将垃圾中的污染物热分解、无害化，同时可以充分利用其中的热能，但垃圾焚烧过程中不可避免地会产生无机熔渣以及飞灰又会带来新的环境问题。焚烧法是目前处理城市生活垃圾最行之有效的方法之一，但是垃圾在焚烧过程中会产生固体废弃物和有毒气体等，其中垃圾焚烧要产生2％～3％的飞灰，由于其富含高浓度的重金属和二恶英，是公认的危险固体废弃物，飞灰中的铅、锌、铜、铬等重金属元素如果进入水体或土壤，会给人类和环境造成严重危害。因此，城市垃圾焚烧飞灰的无害化处理具有十分重要的意义。

垃圾焚烧所产生的飞灰(炉渣)及烟气中含有可被水浸出的较高浓度的Cd、Pb、Cu、Zn和Cr等多种有害重金属物质和盐类、氯、有机化合物、氯化氢、硫化物、氮化物及氟化物等有毒有害物质，会对环境造成二次污染，必须对其采取适当措施进行处置。如果采用直接填埋或固化作为建筑材料，由于重金属具有很强的渗滤特性，会重新流入自然环境而造成严重的二次污染。而这些重金属同时也是很好的自然资源，如果加以回收利用，不仅可以回收资源，而且可以减少环境污染，保护生态环境和居民身心健康。

国内外飞灰处理主要集中在以下几个方面：(1)在日本，飞灰和低渣混合使用作生态水泥；(2)美国及其他欧美发达国家用混合灰渣作水泥混凝土和沥青的替代骨料；(3)飞灰熔融作微晶玻璃的原料；(4)意大利和中国台湾对经过预处理的焚烧飞灰烧结制取混凝土骨料的工艺进行了研究，但相关应用的信息鲜见报道。但是这些资源化的处理未能解决实际工程问题：1)资源化后飞灰中的重金属离子浸出问题始终令人担忧；2)飞灰资源化成本过高，不适合批量生产；3)飞灰资源化产品的附加值低。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法，利用城市生活垃圾焚烧飞灰通过制粒、烧结，为飞灰的无害化提供一个崭新的出路。

本发明的目的是通过以下技术方案和措施得以实现：城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法，其特征在于，包含以下步骤：

(A)混合制粒：将重量配比为垃圾飞灰3％～15％、粘结剂3％～5％、稳固剂0～1％，余量为含铁制粒物料，和适量水混匀，采用造球设备制成5～12mm的含铁料小球；其中，制粒物料为铁矿粉、高炉瓦斯灰、转炉尘泥、硫酸渣、石灰石和消石灰中的任意几种的混合物；

(B)烧结混合料：将步骤(A)得到的含铁料小球与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿以及润湿量的水一起混合，得到烧结混合料；

(C)烧结：将步骤(B)得到的烧结混合料铺于烧结机台车上进行烧结，检测烧结矿的各项性能指标，作为烧结矿来利用。

所述步骤(A)中，制得的含铁料小球的二元碱度为0.6～1.6；制粒物料的重量配比为：铁矿粉0～70％，高炉瓦斯灰为0％～30％，转炉尘泥为0％～30％，硫酸渣为0％～35％；垃圾飞灰为3％～15％，粘结剂为3％～5％，稳固剂为0～1％；

所述步骤(B)中，所述铁矿粉为精矿粉，所述熔剂为生石灰、石灰石或白云石(轻烧粉)，所述燃料为煤粉或焦粉，所述返矿为热返矿或冷返矿；含铁料小球为3％～15％，铁矿粉为30％～70％，生石灰为1％～7％，石灰石为2％～8％、焦粉为3％～5％、返矿为10％～25％，其他含铁物料0～20％。为了节约并充分利用资源，所述步骤(B)中还加入1％～5％的轧钢皮和0.5％～5％的铁屑，制成烧结混合料。本发明各物料的百分比为重量百分比。

所述步骤(C)的烧结方法为：烧结混合料铺料料层厚度为500mm～750mm，烧结点火温度为1050±50℃，烧结矿二元碱度为1.8～2.2。

其中粘结剂可采用消石灰、水泥或两者的混合物等，稳固剂(也称稳定剂)可采用现有成熟产品或新开发的产品均可。本发明中，为了提高烧结矿品位和料层透气性，以及提高高炉产量，同时还加入返矿，返矿提前用水润湿。粘结剂的加入可改善物料的成球性，因为粘结剂本身是亲水性好和比表面积大的物质，所以也就改善了造球物料的亲水性和比表面；同时它们还提高颗粒间的粘结力，起着颗粒间分子力的传递作用，其粘结性越大，生球的机械强度也就越大。

相比现有技术，本发明城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法，具有如下有益效果：

I、本发明对垃圾焚烧飞灰采用冶金、资源利用科学和无害化工艺的理论和方法，与含铁废料混合制粒，从而解决飞灰的污染问题，达到真正意义上实现垃圾焚烧飞灰无害化、资源化处理，并最终实现垃圾焚烧飞灰中金属元素的绿色综合利用，它提供了一种既可以处理垃圾焚烧飞灰，又可以改善混合料制粒性能的方法。

II、将飞灰制粒后，球团颗粒直径比原始粉末粒径大，每个颗粒周围可接触到的颗粒数目减少，故其粘附性、凝聚性与相互摩擦力大为减弱，从而改善与提高颗粒料的流动性；同时，采用制粒工艺后细粉减少，颗粒不易破裂，便于保管与运输，使粉末扬尘与污染大大减少。

III、飞灰制粒后改善了烧结混合料的透气性，有利于改善烧结矿的冶金性能，提高冶炼的技术和经济指标；而且该方法成本低廉，过程简单，为消除含铁废渣的污染以及综合利用铁资源起到了积极的作用，具有显著的经济社会环境效益。

IV、本发明方法的飞灰烧结处理技术是在借鉴材料行业经验的基础上，在低于熔点温度的条件下，提供粉末颗粒的扩散能量，将大部分甚至全部气孔从晶体中排除，使颗粒间产生黏结，变成致密坚硬的烧结体，符合烧结矿的性能要求；飞灰经高温烧结后，重金属会被烧结体内部致密的颗粒所包围从而难以逃逸。尽管烧结体内的重金属没有像熔融那样被网状结构所包裹，但其重金属浸出效果同样可以达到环保要求。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明方法作进一步说明。

实施例1：

(1)混合制粒：物料的重量配比为：铁矿粉70％，高炉瓦斯灰9％，消石灰3％，垃圾飞灰15％，粘结剂3％，和适量的水，将这些物料混匀，采用造球设备制成5～12mm小球，并室温养护20小时。

(2)烧结混合料：将铁矿粉67.8％、生石灰4.5％、石灰石1％、煅烧白云石1.5％、煤粉4.2％、返矿10％、轧钢皮1％及与步骤(1)中制得的小球10％一起混匀，得到烧结混合料。

(3)烧结：将步骤(2)中的烧结混合料铺于烧结机台车上进行烧结，检测烧结矿的各项性能指标。其中，铺料料层厚度为700mm，烧结点火温度为1100℃。

烧结试验表明，与没有添加垃圾焚烧飞灰的烧结混合料烧结矿相比，烧结矿转鼓强度指数提高0.1个百分点，成品率提高1.6个百分点，烧结矿低温还原粉化率下降1.3个百分点，还原度提高2.28个百分点。

实施例2：

(1)混合制粒：制粒物料重量配比为铁矿粉15.5％，高炉瓦斯灰20％，转炉尘泥22％，硫酸渣25％，石灰石粉2％，消石灰4.5％，垃圾飞灰5％，粘结剂4％，稳固剂0.5％，和适量的水混匀，采用造球设备制成5～12mm小球，并室温养护10到24小时。

(2)烧结混合料：将铁矿粉73.2％、生石灰5％、石灰石1％、煤粉4.2％、返矿15％、轧钢皮1％及与步骤(1)中制得的小球8％一起混匀，得到烧结混合料。

(3)烧结：将步骤(2)中的烧结混合料铺于烧结机台车上进行烧结，检测烧结矿的各项性能指标。其中，铺料料层厚度为600mm，烧结点火温度为1080℃。

烧结实验表明，与没有添加垃圾焚烧飞灰的烧结混合料烧结矿相比，烧结矿转鼓强度指数提高0.6个百分点，成品率提高0.6个百分点，烧结矿低温还原粉化率下降2.8个百分点。

实施例3：

(1)混合制粒：制粒物料配比：高炉瓦斯灰25％，转炉尘泥25％，硫酸渣30％，石灰石粉5％，消石灰2.7％，垃圾飞灰3％，粘结剂3.5％，稳固剂0.3％，和适量的水混匀后，采用造球设备制成5～8mm小球，并室温养护20小时。

(2)烧结混合料：将铁矿粉63.0％、消石灰4.2％、石灰石2％、煤粉3.8％、返矿12％、及与步骤(1)中制得的小球15％一起混匀，得到烧结混合料。

(3)烧结：将步骤(2)中的烧结混合料铺于烧结机台车上进行烧结，检测烧结矿的各项性能指标。其中，铺料料层厚度为650mm，烧结点火温度为1120℃。

烧结试验表明，烧结矿各项冶金性能均不低于未加垃圾飞灰时烧结矿的性能相当或更好，其中，转鼓强度指数提高1.5个百分点，成品率提高1.11个百分点，烧结矿低温还原粉化率下降0.52个百分点，还原度提高1.10百分点。

本发明高温烧结技术是采用较熔融法低的能量，提供给飞灰颗粒扩散的能量，将大部分甚至全部气孔从晶体中排除，使压制成型的飞灰预制体在低于熔点温度下变成致密坚硬的烧结体，符合烧结矿的性能要求。飞灰经高温烧结后，重金属将被还原或氧化，并被烧结体内部致密的颗粒所包围从而难以逃逸。尽管烧结体内的重金属没有像熔融那样被网状结构所包裹，但其重金属浸出效果同样可以达到环保要求。

Claims

1、城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法，其特征在于，包含以下步骤：

(A)混合制粒：将重量配比为，垃圾飞灰为3％～15％、粘结剂为3％～5％、稳固剂为0～1％，余量为含铁制粒物料，和适量水混匀，采用造球设备制成5～12mm的含铁料小球；其中，制粒物料为铁矿粉、高炉瓦斯灰、转炉尘泥、硫酸渣、石灰石和消石灰中的任意几种的混合物；

(C)烧结：将步骤(B)得到的烧结混合料铺于烧结机台车上进行烧结，检测烧结矿的各项性能指标，获得烧结矿，并进入高炉冶炼。

2、根据权利要求1所述城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法，其特征在于，所述步骤(A)中，制得的含铁料小球的二元碱度为0.6～1.6；制粒物料的重量配比为：铁矿粉0～70％，高炉瓦斯灰为0％～30％，转炉尘泥为0％～30％，硫酸渣为0％～35％；垃圾飞灰为3％～15％，粘结剂为3％～5％，稳固剂为0～1％。

3、根据权利要求1所述城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法，其特征在于，所述步骤(B)中，所述铁矿粉为精矿粉，所述熔剂为生石灰、石灰石或白云石(轻烧粉)，所述燃料为煤粉或焦粉，所述返矿为热返矿或冷返矿；含铁料小球为3％～15％，铁矿粉为30％～70％，生石灰为1％～7％，石灰石为2％～8％、焦粉为3％～5％、返矿为10％～25％，其他含铁物料0～20％。

4、根据权利要求1所述城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法，其特征在于，所述步骤(C)的烧结方法为：烧结混合料铺料料层厚度为500mm～750mm，烧结点火温度为1050±50℃，烧结矿二元碱度为1.8～2.2。

5、根据权利要求2所述城市生活垃圾焚烧飞灰冶金烧结处理方法，其特征在于，所述步骤(B)中还可加入1％～5％的轧钢皮和0.5％～5％的铁屑，制成烧结混合料。