CN106185989B - 一种生活垃圾焚烧飞灰中回收无机盐的方法 - Google Patents

一种生活垃圾焚烧飞灰中回收无机盐的方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种生活垃圾焚烧飞灰中回收无机盐的方法。该方法先通过飞灰多次浸取，提高浸取液的浓度，然后通过蒸发步骤上的设计：首先分离出氯化钠，再通过蒸发分离氯化钾和氯化钠，最后通过蒸发分离氯化钙，实现了包含钙盐在内的主要无机盐的全部提取，且在提取过程中母液实现循环利用，避免了二次污染。本发明蒸发过程能耗降低，且得到纯度较高的氯化钾、氯化钠和氯化钙，实现飞灰的资源化利用。

Description

一种生活垃圾焚烧飞灰中回收无机盐的方法
技术领域
本发明涉及飞灰资源化利用领域，尤其是一种飞灰回收无机盐的方法。
背景技术
随着城市生活垃圾焚烧方式的普遍采用和推广，导致焚烧飞灰大量产生，飞灰中富集了有毒重金属也富集了大量的钙、钠、钾等可溶性盐类，目前飞灰的处理方法主要有水泥固化处理法，高温稳定化处理，化学药剂稳定化处理等，这些方法是通过固化剂等试剂稳定其中重金属使其难以溶出达到稳定重金属的目的，但是资源化利用率低，飞灰中可利用资源得不到开发，造成了资源的浪费，因此生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用在我国势在必行。发明专利CN102161490公开了一种从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统和利用该系统提取钾钠盐的方法，利用该系统通过水洗溶解盐、滤液沉淀处理和提盐等过程提取氯化钾和氯化钠，但是系统复杂，能耗高，产品纯度不高，钾钠纯度分别为85％和80％，并且生活垃圾焚烧飞灰中含有大量的钙没有被回收，资源化利用低。因此，全面高效的回收飞灰中可溶性无机盐类，减少飞灰处理过程中资源的浪费，对实现垃圾焚烧飞灰高值化利用具有现实意义。
发明内容
本发明的目的在于针对当前生活垃圾焚烧飞灰处理过程中高含量的无机氯盐对飞灰的固化/稳定化效果及资源化利用过程的影响，提供一种飞灰回收无机氯盐的方法。该方法先通过飞灰多次浸取，提高浸取液的浓度，然后通过蒸发步骤上的设计：首先分离出氯化钠，再通过蒸发分离氯化钾和氯化钠，最后通过蒸发分离氯化钙，实现了包含钙盐在内的主要无机盐的全部提取，且在提取过程中母液实现循环利用，避免了二次污染。本发明蒸发过程能耗降低，且得到纯度较高的氯化钾、氯化钠和氯化钙，实现飞灰的资源化利用。
本发明的技术方案为：
一种生活垃圾焚烧飞灰中回收无机盐的方法，包括如下步骤：
1)按照质量比飞灰：水＝1：0.6～1：1.5，将飞灰加入到水中，搅拌0.5～9h，然后进行固液分离，得到固体和浸取液；然后按照质量比飞灰：浸取液＝1：0.6～1：1.5再称取飞灰，加入到浸取液中，搅拌0.5～9h，然后进行固液分离；然后重复：飞灰加入浸取液-搅拌-固液分离过程0～2次；
2)将第1)步中最终得到的浸取液进行升温蒸发；当到达109～113℃时，保温沉降后进行固液分离，得到氯化钠和第一母液；
3)将步骤2)所得的第一母液继续升温蒸发，达到115.5～117℃时，然后冷却到0～40℃固液分离得到钠钾混盐和第二母液；第二母液蒸干得到氯化钙；
4)将步骤3)所得的钠钾混盐与第一溶剂混合，然后在95℃下热溶8～13分钟，然后冷却到0～40℃，最后固液分离得到粗氯化钾和第三母液；第三母液作为以后循环中步骤4)的溶剂备用；其中，所述的第一溶剂为水、之前循环中步骤4)产生的第三母液，或者二者的混合物；质量比钠钾混盐：水＝1:1.3～1.5；
5)向步骤4)所得的粗氯化钾加入第二溶剂，搅拌后得到纯氯化钾和第四母液；第四母液用来作为后续循环生产中步骤5)的第二溶剂；其中，加入的第二溶剂的质量为粗氯化钾质量的18～20％；所述的第二溶剂为水、之前循环中步骤4)产生的第四母液，或者二者的混合物；
所述的飞灰中本发明所涉及元素的质量百分比包括：K+为2％～4％，Na+为2％～4％，Ca2+为20％～40％。
所述的步骤3)和步骤4)中的冷却为搅拌下水冷。
所述的步骤2)和步骤3)中的升温速率为1℃/min～5℃/min。
本发明的实质性特点为：
发明人根据K+，Na+，Ca2+//Cl-—H2O四元体系相图对飞灰提取无机盐的长期实验研究，设计出本发明。该方法中浸取液的组成落在氯化钠的结晶区，蒸发首先析出氯化钠，然后是析出氯化钾和氯化钠的混合盐，待液相点到达共饱点时停止蒸发，固液分离后母液继续蒸发得到氯化钙。
本发明的有益效果为：
本发明以生活垃圾焚烧飞灰为原料，通过多次浸取得到高浓缩的浸取液，经过蒸发分离全面回收利用飞灰中的无机盐，所得的纯KCl质量含量95％以上,CaCl2质量含量93％以上,NaCl质量含量95％以上，得以提高飞灰的经济效益，减少飞灰处理过程中资源的浪费，进而实现垃圾焚烧飞灰高值化利用。
具体实施方式
本技术领域内的一般技术人员应当认识到，实施例仅用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内对实施例的变换、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。
生活垃圾焚烧后的飞灰中，涉及的准备回收的可溶性盐类中主要元素的质量百分比为：K+为2％～4％，Na+为2％～4％，Ca2+为20％～40％。
以下实施例中，具体为K+为2.94％，Na+为2.63％，Ca2+为26.55％。
实施例1：
1)称取600g飞灰和360g水于三口烧瓶中，将烧瓶置于超级恒温水浴中，控制反应温度为25℃，控制200转/分的搅拌速率搅拌9h，然后真空泵抽滤使其固液分离，并用浸取液反复清洗烧瓶，得到425g浸取液1，其中含KCl：5.78％，NaCl:7.01％，CaCl2:3.43％，再称取708g飞灰和所得浸取液1于三口烧瓶中进行相同的步骤，25℃下搅拌9h，固液分离，得到604g浸取液2，其中含KCl：9.87％，NaCl:10.30％，CaCl2:9.65％；
2)将步骤1)中浸取液2于电炉以每分钟1.2℃的速率上升温蒸发到109℃，真空泵抽滤后得到氯化钠29g，其中KCl：0.05％，NaCl：96.78％，得到423g母液1，其中含KCl：14.03％，NaCl：8.01％，CaCl2：13.68％；
3)将步骤2)中母液1于电炉上以每分钟1.2℃的速率升温蒸发，待温度升到115.5℃时停止蒸发，将料液搅拌冷却(冷却水水冷)到40℃，固液分离得到钠钾混盐97g，其中KCl：59.43％，NaCl：32.56％，CaCl2：0.78％，母液2：130g，KCl：1.25％，NaCl：1.83％，CaCl2：43.98％；
4)将步骤3)中钠钾混盐在95℃下溶于138g水中搅拌10分钟，将清液冷却(冷却水水冷)到40℃真空泵过滤得到粗氯化钾42g，其中KCl：90.76％，NaCl：8.24％，母液3：194g，其中KCl：10.08％，NaCl：14.48％，CaCl2：0.35％；
5)将步骤4)中母液3收集，用于以后循环步骤4)中替代水作为热溶钠钾混盐；
6)将步骤3)中母液2蒸发得到CaCl2 63g；
7)将步骤4)中粗氯化钾室温下加入8g水搅拌精制，固液分离得到纯氯化钾30g，其中KCl：97.86％，NaCl：0.05％，母液4：20g，KCl：44.08％，NaCl：15.77％；
8)将步骤7)中母液4收集，用于以后循环的步骤7)替代水用于溶解粗氯化钾分离纯氯化钾。
实施例2：
1)称取600g飞灰和900g水于三口烧瓶中，将烧瓶置于超级恒温水浴中，控制反应温度为40℃，控制200转/分的搅拌速率搅拌0.5h，然后真空泵抽滤使其固液分离，并用浸取液反复清洗烧瓶，得到1025g浸取液1，其中含KCl：3.08％，NaCl:3.70％，CaCl2:3.03％，再称取683g飞灰和浸取液1于三口烧瓶中进行相同的步骤，40℃下搅拌0.5h，固液分离，得到1098g浸取液2，其中含KCl：6.02％，NaCl:6.36％，CaCl2:6.01％，再称取732g飞灰和浸取液2于三口烧瓶中进行相同的步骤，40℃下搅拌0.5h，固液分离，得到1208g浸取液2，其中含KCl：8.78％，NaCl:8.96％，CaCl2:9.01％；
2)将步骤1)中浸取液3于电炉上以每分钟1.2℃的速率蒸发，到113℃分离得到氯化钠44g，其中KCl：0.05％，NaCl：97.18％，得到805g母液1，其中含KCl：13.12％，NaCl：8.06％，CaCl2：13.49％；
3)将步骤2)母液1于电炉上以每分钟1.2℃的速率蒸发，待温度升到117℃时停止蒸发，将料液搅拌冷却(冷却水水冷)到30℃，固液分离得到钠钾混盐171g，其中KCl：60.02％，NaCl：35.45％，CaCl2：0.65％，母液2：310g，KCl：0.89％，NaCl：1.23％，CaCl2：34.58％；
4)将步骤3)中钠钾混盐在95℃下溶于244g水中，将清液冷却到20℃(冷却水水冷)真空泵过滤得到粗氯化钾53g，其中KCl：92.36％，NaCl：6.23％，母液3：360g，其中KCl：14.93％，NaCl：15.88％，CaCl2：0.30％；
5)同实施例1中步骤5)；
6)将步骤3)中母液2蒸发得到CaCl2 117g；
7)将步骤4)中粗氯化钾室温下加入10g水精制，固液分离得到纯氯化钾38g，其中KCl：98.01％，NaCl：0.04％，母液4：25g，KCl：45.58％，NaCl：13.01％；
8)同实施例1中步骤8)。
实施例3：
1)称取600g飞灰和600g水于三口烧瓶中，将烧瓶置于超级恒温水浴中，控制反应温度为90℃，控制200转/分的搅拌速率搅拌2h，然后真空泵抽滤使其固液分离，并用浸取液反复清洗烧瓶，得到696g浸取液1，其中含KCl：4.23％，NaCl:5.61％，CaCl2:3.10％，
2)将步骤1)所得浸取液1于电炉上以每分钟1.2℃的速率蒸发到111℃真空泵抽滤后得到氯化钠25g，其中KCl：0.05％，NaCl：96.54％，得到390g母液1，其中含KCl：7.43％，NaCl：3.81％，CaCl2：5.53％；
3)将步骤2)中母液1于电炉上以每分钟1.2℃的速率蒸发，待温度升到116℃时停止蒸发，将料液搅拌冷却(含有冰块的冷却水水冷)到0℃，固液分离得到钠钾混盐44g，其中KCl：60.02％，NaCl：25.12％，CaCl2：0.60％，母液2：240g，KCl：1.02％，NaCl：1.63％，CaCl2：9.08％；
4)将步骤3)中钠钾混盐在95℃下溶于62g水中，将清液冷却到0℃(含有冰块的冷却水水冷)真空泵过滤得到粗氯化钾19g，其中KCl：91.36％，NaCl：6.54％，母液3：89g，其中KCl：10.93％，NaCl：11.08％，CaCl2：0.30％；
5)同实施例1中步骤5)；
6)将步骤3)中母液2蒸发得到CaCl2 30g；
7)将步骤4)中粗氯化钾室温下加入4g水搅拌精制，固液分离得到纯氯化钾14g，其中KCl：96.98％，NaCl：0.05％，母液4：9g，KCl：43.04％，NaCl：13.78％；
8)同实施例1中步骤8)。
本发明为未尽事宜公知技术。

Claims (4)

1.一种生活垃圾焚烧飞灰中回收无机盐的方法，其特征为包括如下步骤：
1)按照质量比飞灰：水＝1：0.6～1：1.5，将飞灰加入到水中，搅拌0.5～9h，然后进行固液分离，得到固体和浸取液；然后按照质量比飞灰：浸取液＝1：0.6～1：1.5再称取飞灰，加入到浸取液中，搅拌0.5～9h，然后进行固液分离；然后重复：飞灰加入浸取液-搅拌-固液分离过程0～2次；
2)将第1)步中最终得到的浸取液进行升温蒸发；当到达109～113℃时，保温沉降后进行固液分离，得到氯化钠和第一母液；
3)将步骤2)所得的第一母液继续升温蒸发，达到115.5～117℃时，然后冷却到0-40℃固液分离得到钠钾混盐和第二母液；第二母液蒸干得到氯化钙；
4)将步骤3)所得的钠钾混盐与第一溶剂混合，然后在95℃下热溶8～13分钟，然后冷却到0-40℃，最后固液分离得到粗氯化钾和第三母液；第三母液作为以后循环中步骤4)的溶剂备用；其中，所述的第一溶剂为水、之前循环中步骤4)产生的第三母液，或者二者的混合物；质量比钠钾混盐：第一溶剂＝1:1.3～1.5；
5)向步骤4)所得的粗氯化钾加入第二溶剂，搅拌后得到纯氯化钾和第四母液；第四母液用来作为后续循环生产中步骤5)的第二溶剂；其中，加入的第二溶剂的质量为粗氯化钾质量的18～20％；所述的第二溶剂为水、之前循环中步骤5)产生的第四母液，或者二者的混合物。
2.如权利要求1中所述的生活垃圾焚烧飞灰中回收无机盐的方法，其特征为飞灰中元素的质量百分比包括：K+为2％～4％，Na+为2％～4％，Ca2+为20％～40％。
3.如权利要求1中所述的生活垃圾焚烧飞灰中回收无机盐的方法，其特征为所述的步骤3)和步骤4)中的冷却为搅拌下水冷。
4.如权利要求1中所述的生活垃圾焚烧飞灰中回收无机盐的方法，其特征为所述的步骤2)和步骤3)中的升温速率为1℃/min～5℃/min。
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