CN103406329B - 生活垃圾焚烧炉渣综合处理利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生活垃圾焚烧炉渣综合处理利用的方法，包括以下步骤：A、炉渣筛选及一级破碎；B、一级磁选；C、二级破碎：经过一级磁选后的炉渣，通过传送带送入冲洗水连续注入式的打砂机，炉渣在打砂机内进行粉碎，粉碎后的渣粒随冲洗水流出打砂机；D、二级磁选：由打砂机出口流出的炉渣及冲洗水混和物，流经滚筒式磁力除铁器，炉渣中所含有磁性金属被二级磁选出来；E、浮力重选其他金属；F、非金属尾沙沉淀。由于采用二级磁选及浮力重选其他金属，有效地降低了炉渣中的金属含量，从而将处理后的炉渣应用于制砖或水泥时，保证了砖或水泥的质量；由于冲洗水连续注入式的打砂机，可将大部分的臭味消散，并消除了粉尘，而且采用水循环的方式，具有节能环保的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种炉渣处理利用的方法，具体是一种生活垃圾焚烧炉渣综合处理利用的方法。
背景技术
所谓生活垃圾焚烧炉渣是指生活垃圾焚烧过程中焚烧炉排下产生的废渣。炉渣是生活垃圾焚烧后的残余物质，由熔渣、玻璃、陶瓷、金属、可燃物等不均匀混合物组成。炉渣的主要元素为Si 、Al、Ca。主要成份为不定型玻璃基质、石英、方解石等。经上海环境监测中心对炉渣进行毒性及有害成份分析其结果均低于国家标准规定值；上海市建筑材料机构件质量监督检测站对炉渣进行了放射性检验，其结果符合GB6566要求。符合公路路基材料的一般规定要求，经一定的预处理后，可以作为公路路基材料使用。
随着国民经济的发展和生活水平的提高，源源不断的垃圾已经成为阻碍城市扩张的包袱。目前，国际现代化城市主要通过三种方法处理垃圾，这就是卫生填埋、堆肥与焚烧。就中国的物质生活发展现状，许多城市的垃圾填埋场已接近饱和，而堆肥法又无法解决氯、苯等有害物及重金属的污染。如何更好地处理垃圾？20世纪30年代，垃圾焚烧被提上了发展日程，并逐渐被发达国家认同采用。从上世纪70年代初到90年代末，短短30年间，全世界已建成900座自动化程度很高的垃圾焚烧发电厂。
烟台市的生活垃圾处理方式主要以填埋为主。随着垃圾总量每年以3-5%的速度递增，该市垃圾填埋场目前已接近饱和。为了避免即将到来的垃圾围城困境，保护城市生活环境，烟台市陆续建立了两个垃圾焚烧发电厂，即将投产的烟台生活垃圾焚烧厂每天能焚烧1000吨生活垃圾。经过焚烧之后的垃圾，大约会产生10%左右的炉渣，但如何处置生活垃圾焚烧后所产生的炉渣，是我们面临的又一个新的课题。据目前烟台生活垃圾焚烧发电厂的统计，每焚烧1吨生活垃圾将会产生0.1吨的炉渣。烟台每天将处置1000吨生活垃圾计算，每年炉渣的产生量在3万吨左右，约合2.5万立方米，每年需要约15多亩地进行填埋。直接将炉渣进行填埋处理，不仅会浪费宝贵的土地资源，而且炉渣中的金属物质还会污染堆放地区的环境。未能完全达到垃圾处理完全无害化，资源化，零排放的目标
根据同济大学环境科学与工程学院通过对生活垃圾焚烧炉渣的物理化学性质分析、重金属含量、存在形态分布及浸出特性的研究，对炉渣在利用过程中的环境安全性做出评定，并通过对炉渣基质反应床处理高含磷禽畜废水的工艺运行参数优化、污染物的去除机理研究等，致力于开发出一条炉渣利用的新途径。研究结论如下：
1) 垃圾焚烧炉渣主要包括熔渣、玻璃、陶瓷和砖头、石块等物，还含有一定的塑料、金属物质和未完全燃烧的纸类、纤维、木头等有机物；炉渣中大于4mrn的颗粒约占60% ，适合用作建筑材料，小于4 mrn的颗粒可考虑作水处理介质。
2) 炉渣含有较高的重金属，且炉渣粒度变小，重金属含量升高；重金属在炉渣中的分布与重金属本身特性有关，难挥发金属主要分布于炉渣中，而易挥发金属主要分布于飞灰中。炉渣中Zn、Pb、Cd、Cu主要以残渣态和碳酸盐结合态形式存在，表现出了一定的不稳定性；Ni、Ba、Cr主要以残渣态存在，非常稳定。而且，各重金属存在形态几乎不随炉渣颗粒大小发生变化。
3) 炉渣浸出毒性试验中各重金属浓度均低于我国危险废物浸出毒性鉴别标准限值，证明炉渣属于一般废物。浸取液pH、浸取时间、固液化、浸取温度等因素都会影响炉渣中重金属的浸出。焚烧炉渣的酸中和容量为1.8 mol／kg～2 mol／kg，对环境pH变化的抵抗能力较强。环境安全评价体系表明，炉渣在使用环境中重金属的浸出不会对环境造成二次污染，具有稳定性和长期安全性。
4) 在初始磷酸盐浓度低于200mg／L时，炉渣对磷的去除率接近100％，在初始浓度为1000mg／L时，去除率达67％。对除磷后的炉渣进行磷的形态分析表明，溶液中磷酸盐首先被炉渣快速吸附，之后与炉渣中的Ca、Al、Fe等金属发生化学反应，转化成稳定的沉淀态磷。
5) 炉渣基质反应床处理禽畜废水的试验表明，出水Cr 、氨氮和总磷达到了GB 8978-1996二级标准。综合考虑处理效果和处理能力，确定炉渣反应床适宜的运行工况为连续配水时间4h，湿干比1：8，可采用的最大配水速率为0.189cm/min。
中国专利局于2007年1 0月10日公开了公开号为CNl01049600A，本发明名称为一种城市垃圾焚烧炉渣资源化综合利用方法的发明专利，该专利文献的技术方案是：将垃圾焚烧炉渣原料经过去除金属和筛分预处理后，送入钢球磨中进行粉碎，然后再用微粉风选机根据颗粒大小分选，分选得来的粗颗粒被送回钢球磨中继续粉碎，而细炉渣粉则随风选机的排风一起进入布袋式除尘器中，细炉渣粉被收集起来作为成品。上述专利存在以下缺陷：1、由于采用钢球磨对炉渣进行粉碎，会产生大量的粉尘，从而对环境造成一定的污染，另外，炉渣中的臭味会对外扩散，对周边的环境造成一定的空气污染；2、炉渣中的金属含量不达标，从而将处理后的炉渣应用于制砖或水泥时，影响了砖或水泥的质量，从而造成建筑工程的隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保并能保证质量的生活垃圾焚烧炉渣综合处理利用的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：生活垃圾焚烧炉渣综合处理利用的方法，包括以下步骤：A、炉渣筛选及一级破碎：待处理炉渣区的炉渣由铲车送入料斗，通过传送带输送进筛选滚笼进料口，经过旋转的滚笼后，直径小于网孔的炉渣颗粒透过滚笼侧面网孔流出，而体积较大的渣块、石块、混凝土块及大块的金属则通过滚笼的端口流出，通过传送带送入打砂机进行一级破碎后，由传送带输送回待处理炉渣区；B、一级磁选：从旋转的滚笼的侧面网孔排出的炉渣，流入料斗，由料口底部流出到传送带上，当炉渣随传送带经过悬挂式磁力除铁器时，炉渣中的磁性金属被磁选出来；C、二级破碎：经过一级磁选后的炉渣，通过传送带送入冲洗水连续注入式的打砂机，炉渣在打砂机内进行粉碎，粉碎后的渣粒随冲洗水流出打砂机；D、二级磁选：由打砂机出口流出的炉渣及冲洗水混和物，流经滚筒式磁力除铁器，炉渣中所含有磁性金属被二级磁选出来；E、浮力重选其他金属：经二级磁选后的炉渣及冲洗水混和物，流入锯齿波跳汰机，锯齿波跳汰机中的上升水流快于下降水流，比重较重的金属颗粒随着下降水流沉降到跳汰机床层底部，比重较轻的炉渣砂粒，则分布在跳汰机床层的上部；F、非金属尾沙沉淀：经步骤E处理后的比重较轻的炉渣砂粒，随水流经跳汰机出料口流入渣池，进行尾沙沉淀；G、分选：滤水后的成品，以颗料大小进行分选，选取其中颗粒为10mm以下的炉渣作为水泥稳定的级配基层料的部分集料使用，10mm以上的炉渣作为混凝土砖块的材料使用。
所述步骤A中，滚笼采用一端大，另一端小的喇叭状结构。
所述步骤B中，置悬挂式磁力除铁器设在传送带的上方。
所述步骤A中，滚笼侧面网孔的直径为100 mm。
所述步骤C中，粉碎后的渣粒为1～4 mm。
所述步骤B及D中，对被磁选出的金属，采用悬吊式磁力除铁器对其分成两类，即强磁性及弱磁性，同时要利用摇床去除金属中混杂的泥沙。
本发明的有益效果：由于采用二级磁选及浮力重选其他金属，有效地降低了炉渣中的金属含量，从而将处理后的炉渣应用于制砖或水泥时，保证了砖或水泥的质量；由于冲洗水连续注入式的打砂机，可将大部分的臭味消散，并消除了粉尘，而且采用水循环的方式，具有节能环保的特点。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，生活垃圾焚烧炉渣综合处理利用的方法，包括以下步骤：
1) 筛选及一级破碎：经焚烧产生的炉渣，组成成份混杂，为防止流水线设备损坏，需要对炉渣进行一次筛选及一级破碎。炉渣由铲车送入料斗，通过传送带输送进筛选滚笼进料口。滚笼是可以连续旋转的喇叭状筛网。炉渣由喇叭状滚笼小口端进入，经过旋转的滚笼后，直径小于100mm的炉渣颗粒透过滚笼侧面网孔流出，进入下一道工序；而体积较大的渣块、石块、混凝土块及大块的金属则通过喇叭状滚笼的大口端流出，通过传送带送入打砂机进行一级破碎后，由传送带输送回待处理炉渣区；未完全燃烧的垃圾被人工捡出，集中后送回垃圾焚烧炉重新焚烧。
2) 一级磁选：经过旋转的滚笼后，直径小于100mm的炉渣颗粒透过滚笼侧面网孔，流入料斗，由料口底部均匀流出，均匀分布在传送带上。传送带上方设置悬挂式磁力除铁器。当炉渣随传送带经过悬挂式磁力除铁器下方时，炉渣中的磁性金属被磁选出来，通过输送金属的传送带送去除杂分离及金属分类。
3) 二级破碎：经过一级磁选后的炉渣，通过传送带送入打砂机，同时打砂机进料口有冲洗水连续注入。炉渣在湿式打砂机内进行粉碎，粉碎后的渣粒随冲洗水流出打砂机。打砂机能将炉渣中 100 mm 以下的渣块、石块及混凝土块等坚硬的物质充分打碎，根据制砖厂或水泥厂的要求，可以将炉渣粉碎成规定的颗粒大小，目前的技术可以将颗粒细度调整到 1 ~ 4 mm 左右。
4) 二级磁选：湿式打砂机出口设置滚筒式磁力除铁器，由湿式打砂机出口流出的炉渣及冲洗水混和物，流经滚筒式磁力除铁器下方，炉渣中所含有磁性金属被二级磁选出来，通过输送金属的传送带送去除杂分离及金属分类。
5) 浮力重选其他金属：经二级磁选后的炉渣及冲洗水混和物，流入锯齿波跳汰机。锯齿波跳汰机根据跳汰床层理论分层规律，其跳汰脉动曲线呈锯齿形，上升水流快于下降水流，使炉渣中的重颗粒物质得到充分沉降，因此比重较重的金属颗粒随着下降水流沉降到跳汰机床层底部；而比重较轻的物质则分布在跳汰机床层的上部，随水流经跳汰机出料口流入渣池。沉降于跳汰机床层底部比重较重的金属混杂物，被定期清理出来，进行金属分类。
6) 非金属尾沙沉淀：已去除所有金属物质后的炉渣砂粒，随水流经跳汰机出料口流入渣池。渣池设隔栅排水口，工艺水经过过滤后，流入废水处理系统。
7)分选：滤水后的成品，以颗料大小进行分选，选取其中颗粒为10mm以下的炉渣作为水泥稳定的级配基层料的部分集料使用，并与水泥稳定碎石基层料做试验室对比试验。10mm以上的炉渣混凝土砌块砖厂，作为替代河沙、细石骨料使用。
8) 回收金属分类：从炉渣中回收的金属，区分为强磁性及弱磁性两类，因此需要对回收金属进行分类，同时要去除金属中混杂的泥沙。我们利用摇床去除金属中混杂的泥沙，同时采用悬吊式磁力除铁器区分强磁性及弱磁性两类金属。摇床是目前较为理想的节能选矿设备之一。摇床具有双曲波床面，床面有一定倾斜度，在电机及皮带轮的带动下，可以作纵向往复运动，同时摇床侧边有横向冲击水流横向流过床面。去除泥沙的过程是在具有双曲波床面上进行的，金属及泥沙混和物从床面上角的给矿槽送入，同时由给水槽提供横向冲洗水，于是金属及泥沙混和物在重力，横向流水冲力，床面作往复不对称运动所产生的惯性和摩擦力的作用下，按比重和粒度分层，并沿床面做纵向运动和沿倾斜床面做横向运动。因此比重和粒度不同的矿粒沿着各自的运动方向逐渐沿对角线呈扇型流下，分别从精矿端和尾矿侧的不同区域排出，金属集中在精矿端，而泥沙则由尾矿侧排至废水处理系统。在摇床的精矿端上方，设置悬挂式磁力除铁器，流经其下方的强磁性金属被磁选出来，而弱磁性金属则由摇床精矿端出口收集。
本发明的特点如下：净化炉渣主要用水作为介质来分离垃圾，金属及无机盐。按照处理烟台垃圾焚烧发电厂每天120吨炉渣来计算，预计每天需要10立方水。水的来源主要使用垃圾焚烧发电厂的锅炉废水。工厂每天使用10立方水主要是因为在处理炉渣的过程中，炉渣比较干燥，吸收了一部分水，同时在由于循环池的面积较大，也蒸发掉一部分水。所有的循环水不对外排放；建立废渣处理场需要10-20亩地然后通过利用破碎机等设备，把简单分类炉渣进行再破碎筛分，可以把炉渣变废为宝，合理再生利用； 通过将炉渣再次粉碎筛分，其中的废弃金属可以通过设备进行深度摄取，如铁砂、铝、铜沙等等，并可产生一定的经济效益；生活垃圾焚烧炉渣处置成集料后，用作公路路基材料使用，或用于水泥厂基础料，或成立砖厂，用废料制作免烧砖切块砖等，将炉渣的价值最大化。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种生活垃圾焚烧炉渣综合处理利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：A、炉渣筛选及一级破碎：待处理炉渣区的炉渣由铲车送入料斗，通过传送带输送进筛选滚笼进料口，经过旋转的滚笼后，直径小于网孔的炉渣颗粒透过滚笼侧面网孔流出，而体积较大的渣块、石块、混凝土块及大块的金属则通过滚笼的端口流出，通过传送带送入打砂机进行一级破碎后，由传送带输送回待处理炉渣区；B、一级磁选：从旋转的滚笼的侧面网孔排出的炉渣，流入料斗，由料口底部流出到传送带上，当炉渣随传送带经过悬挂式磁力除铁器时，炉渣中的磁性金属被磁选出来；C、二级破碎：经过一级磁选后的炉渣，通过传送带送入冲洗水连续注入式的打砂机，炉渣在打砂机内进行粉碎，粉碎后的渣粒随冲洗水流出打砂机；D、二级磁选：由打砂机出口流出的炉渣及冲洗水混和物，流经滚筒式磁力除铁器，炉渣中所含有磁性金属被二级磁选出来；E、浮力重选其他金属：经二级磁选后的炉渣及冲洗水混和物，流入锯齿波跳汰机，锯齿波跳汰机中的上升水流快于下降水流，比重较重的金属颗粒随着下降水流沉降到跳汰机床层底部，比重较轻的炉渣砂粒，则分布在跳汰机床层的上部；F、非金属尾沙沉淀：经步骤E处理后的比重较轻的炉渣砂粒，随水流经跳汰机出料口流入渣池，进行尾沙沉淀；G、分选：滤水后的成品，以颗料大小进行分选，选取其中颗粒为10mm以下的炉渣作为水泥稳定的级配基层料的部分集料使用，10mm以上的炉渣作为混凝土砖块的材料使用；
所述步骤A中，滚笼采用一端大，另一端小的喇叭状结构；
所述步骤B中，置悬挂式磁力除铁器设在传送带的上方；
所述步骤A中，滚笼侧面网孔的直径为100 mm；
所述步骤C中，粉碎后的渣粒为1～4 mm；
所述步骤B中，对被磁选出的金属，采用悬挂式磁力除铁器对其分类，即强磁选，同时要利用摇床去除金属中混杂的泥沙；
所述步骤D中，对被磁选出的金属，采用滚筒式磁力除铁器对其分类，即弱磁选，同时要利用摇床去除金属中混杂的泥沙。
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