CN105251758A

CN105251758A - 一种垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂

Info

Publication number: CN105251758A
Application number: CN201510777526.5A
Authority: CN
Inventors: 王中慧; 卢欢亮; 汪永红; 叶向东
Original assignee: GUANGDONG PROVINCIAL ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCE
Current assignee: GUANGDONG PROVINCIAL ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCE
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-01-20

Abstract

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂。该助熔剂由以下重量份的组分组合而成：粉碎后的玻璃60-80％，20-40％的粉状B₂O₃或粉状CaF₂中的一种或两种。该助熔剂可以降低原灰软化点300℃以上，使飞灰熔融处理的操作温度最低可以达到800℃以下；并且原料之一玻璃可以选用实验室或医院所产生的废玻璃，从而实现“以废治废、协同处置”的理念，进一步降低处理成本。

Description

一种垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂

技术领域

本发明涉及危险废弃物处理领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰熔融助熔剂及其制备方法。

背景技术

垃圾焚烧与其它处理方法相比，能更好地达到垃圾处理的无害化、减量化和资源化的治理目标，在许多国家和地区把建设生活垃圾焚烧发作为生活垃圾处理的首选方案。目前，新加坡、瑞士、卢森堡、丹麦、日本、瑞典和比利时等国家的生活垃圾焚烧处理比例约占总处理量50％以上。我国现在运行的垃圾焚烧厂已超过160座，预计到2020年垃圾焚烧所占比例将超过50％。生活垃圾焚烧后会产生相当于原垃圾质量2％～～5％的焚烧飞灰，而焚烧飞灰是国家标准规定的危险废弃物，在最终处置前必须进行稳定化处理。

目前我国对飞灰的处理方式主要有水泥固化、沥青固化、熔融固化、化学药剂固化稳定化等。经过固化的飞灰，如符合浸出毒性标准的要求，则可以按普通废物填埋处理。其主要作用是使飞灰中的重金属及其污染组分呈现化学惰性或被包裹起来，以便运输和处理，并可降低污染物的毒性和减少其向生态圈的迁移率固化填埋，但这种方式不仅占用大量土地，增加填埋场负担，长期存在重金属重新浸出的环境风险。熔融固化处理主要是将飞灰或混合入适当含量的添加剂的配灰，在1000-1400℃的高温下，对飞灰进行熔融处理，飞灰中的有机物发生热解、气化及燃烧，熔融所得熔渣为由Si-O网状结构组成的玻璃基体，重金属则被有效的包裹在此种无序的网状结构中，使得玻璃熔渣中的重金属浸出率极低。在高温熔融处理过程中，飞灰中的二恶英等有机污染物可有效地被消解，同时飞灰中沸点较低的重金属主要以氯盐的形式挥发并可以二次飞灰的形式进行回收，其余的重金属则转移到玻璃熔渣中。熔融使飞灰减容和减量2/3左右，得到的熔渣可以作为路基材料、微晶玻璃的基础玻璃、混凝土骨料、沥青骨料等，达到资源再利用的目的。等离子体熔融气化技术是一种新兴的高温熔融技术，利用离子体炬的电弧产生高温气体(温度可超出5500℃)，使固废中的无机组分熔融，属于第三代“熔融气化”技术，已成功用于处理PCBs等危废。然而，由于飞灰本身的热值较低，且流动性差，等离子体熔融气化技术用于飞灰处理能耗普遍较高，单位处理量的电耗在1000kWh以上。为此，降低灰熔点从而节省能耗成为这个技术推广过程中必须攻关的课题。

发明专利CN102531389A公开了一种垃圾焚烧飞灰电弧炉熔融制备微晶玻璃的方法，利用电弧炉对垃圾焚烧飞灰进行高温熔融，再配合退火、晶化、磨光等后续处理制得微晶玻璃。

发明专利CN104445944A公开了一种危险固废制备微晶玻璃的方法，其中也包括了以垃圾焚烧飞灰为原料熔融制备微晶玻璃的内容。

发明专利CN1796011A虽然也公开了一种用于垃圾焚烧处理的飞灰熔融添加剂，该专利的组分全部为纯化学品，其中B₂O₃组分为30-50％重量百分比，SiO₂组分为25-40％重量百分比，CaF₂组分为7-20％重量百分比，MgO组分为7-20％重量百分比，还可再加入2-5％重量百分比的ZrO₂，且要求将添加剂研磨至106-256目的细度，造成助熔剂的原料成本、制造成本均较高，并且其飞灰的熔融温度仍高达1100℃左右。

发明专利CN101773709A公开了一种通过调整CaO/SiO₂固定焚烧飞灰中重金属的普适方法，通过在飞灰中添加CaO、CaCO₃/SiO₂，调节焚烧飞灰的碱度在0.8－1.2之间，以此提高重金属在熔渣中的固定率，并降低焚烧飞灰的熔融温度。但该方法中仍然需要将焚烧飞灰和加入的SiO₂研磨到150目，且熔融温度仍高达1350℃。

同样，发明专利CN101885584A公开了一种垃圾焚烧飞灰电熔处理方法，其中以石英砂和碱性药剂为熔制剂，按照飞灰∶石英砂∶碱性药剂＝(90～99)：(1～10))：(1～10)的重量比例混合均匀后进行熔化。但该方法中仍然需要在1250～1500℃的高温进行熔化。

此外，发明专利CN104445944A公开了一种危险固废制备微晶玻璃的方法，其中包括以垃圾焚烧灰和废玻璃为原料进行混合，在1550℃的高温进行熔化的方案。

尽管上述专利都采用飞灰与其他废物或化学品混合熔融的方式，然而在对飞灰进行熔融处理时采用的温度普遍较高，其公开的熔融温度仍高达1100-1700℃之间。熔融温度过高意味着能耗高大、处理成本高，限制了该方法的推广使用。

发明内容

本发明为解决飞灰等离子体熔融处理时所存在的灰熔点过高的问题开发了一种垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂。

本发明通过以下技术方案实现：

一种垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂，其特征在于由以下重量份的组分组合而成：粉碎后的玻璃60-80％，20-40％的粉状B₂O₃或粉状CaF₂中的一种或两种。

本发明的垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂，其特征在于所述各原料分别粉碎至过12目筛的细度，均匀混合即成粉状助熔剂。

本发明的的垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂，其特征在于所述玻璃为实验室或医院所产生的废玻璃。

本发明专利主要通过对Si-Ca-Al三组分相图的分析，发现添加B₂O₃或/和CaF₂及玻璃组成的复合助熔剂，有利降低了飞灰的熔融温度和流动温度，降低熔体的粘度，促进晶核的形成和增长，有效控制了玻璃相含量，加强玻璃网络，改善玻璃相结构，增加玻璃体的固化效果和硬度等优点。此外本发明中所用的原料之一玻璃可采用实验室或医院所产生的废玻璃，从而实现“以废治废、协同处置”的理念，降低处理成本。另外通过与发明专利CN1796011A相比，本发明中不添加MgO，原因是通过实验发现MgO的加入，会使SiO₂-CaO-A1₂O₃体系的熔融温度升高，反而不利于降低飞灰熔点。

在使用时，本发明的助熔剂的加入量占飞灰质量的37.5％-100％重量百分比。

与已有技术比较，本发明的有益效果体现在：

1.可以使飞灰熔融处理的操作温度降低至1100℃以下，最低可以达到800℃以下；

2.可以降低原灰软化点300℃以上，促进飞灰更快出现液相从而加快传质效果；

3.本发明所公开的助熔剂在不加入B₂O₃或CaF₂的情况下，性质属于危险废物，通过和同为危险废物的垃圾焚烧飞灰共同处理，符合危险废物协同处理原则，提高了处理效率，降低了处理成本。

具体实施方式

取自广州市某垃圾焚烧厂的垃圾焚烧飞灰，不添加助熔剂直接熔融，软化温度为1290℃，流动温度为1390℃。以下实施例为添加本发明垃圾焚烧飞灰熔融助熔剂后的熔融效果。

实施例1

飞灰熔融助熔剂成分及制备：实验室垃圾中的废玻璃占76％重量百分比，CaF₂占24％重量百分比，粉碎至通过12目筛后均匀混合。

将本实施例的助熔剂50g与垃圾焚烧飞灰60g均匀混合后进行熔融处理，软化温度为1050℃，流动温度为1070℃，分别比不添加助熔剂时降低了240℃和320℃。

实施例2

飞灰熔融助熔剂成分及制备：实验室垃圾中的废玻璃76％重量百分比，B₂O₃24％，粉碎至通过12目筛后均匀混合。

将本实施例的助熔剂43g与垃圾焚烧飞灰60g均匀混合后进行熔融处理，软化温度为990℃，流动温度为1020℃，分别比不添加助熔剂时降低了300℃和370℃。

实施例3

飞灰熔融助熔剂成分及制备：实验室垃圾中的废玻璃69％，CaF₂21％，B₂O₃10％，粉碎至通过12目筛后均匀混合。

将本实施例的助熔剂48g与垃圾焚烧飞灰52g均匀混合后进行熔融处理，灰样在780℃迅速软化并熔融成为流动态。

由以上实施例可以看出，本发明垃圾焚烧飞灰熔融助熔剂能够确实有效的大幅降低飞灰熔融温度，从而起到降低能耗的作用。

Claims

1.一种垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂，其特征在于由以下重量份的组分组合而成：粉碎后的玻璃60-80％，20-40％的粉状B₂O₃或粉状CaF₂中的一种或两种。

2.如权利1所述的垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂，其特征在于所述各原料分别粉碎至过12目筛的细度，均匀混合即成粉状助熔剂。

3.如权利1所述的垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂，其特征在于所述玻璃为实验室或医院所产生的废玻璃。