CN108380640B - 一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法，利用微波为反应提供热源，对飞灰脱水，辅助有机物消解；控制炉内氧含量，降低反应温度，增大物料蒸发速度，使反应向气体体积增大的方向偏移；增加还原碳，控制炉内气氛；低温加热，首先使二恶英等有机物脱吸、降解，然后升高温度使飞灰中的Hg，Cd，Pb，Zn，As，Sb金属被还原挥发至冷却盘冷却得到富集和分离，使Cr金属转化为Cr3C7，不易挥发Na+,K+富集于残渣内；炉内产生的废气经过活性炭吸附后排空。本发明有效克服现有飞灰处理工艺的缺陷，在经济、环保、资源化、减量化方面效果好，且的短流程，无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞灰处理方法，特别是一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法。
背景技术
大量生产、大量消费、大量废弃的产业活动，虽然为人类社会带来丰饶与便利的物质生活，但也造成蕴藏资源减少及严重的环境污染。透过合理的垃圾焚烧达到废弃物减量化、消毒及发电能源运用的多重好处。唯一困扰的是焚烧后的飞灰处置问题,它因含有多种重金属，含有二恶英已被国家判定为危险废弃物,需要经过合理处置才能最终处理。在中国,由于避邻效应影响，逐渐稀缺的填埋场使垃圾焚烧飞灰最终处置成为棘手的问题。
现行常用的飞灰处理处置之方法主要包括如下几种：固化处理，药剂处理，酸浸和熔融处理。固化处理往往哪要增加一定比例的固化剂，如水泥等，废物体积和重量增加很大，增加后续处理难度，且稳定性一般；药剂处理成本过高，反应PH控制要求高，稳定性较差；酸浸的问题是会出现高浓度污水，产生二次污染，且流程较长。熔融处理的减量效果、二恶英去处率，资源化成果都较好，但是能耗高，经济性，稳定性较差，高温带来重金属的挥发，形成二次污染，其中典型代表工艺为等离子体熔融处理，经过等离子体处理后的物料减容率高达85%，残余物为玻璃体，可做建材或路基材料，但是处置成本为前三种处理方法的数倍，甚至数十倍。随着国家对环保要求的提高，国内垃圾焚烧比例在增加，一种短流程、经济、环保、资源化、减量化效果好的飞灰处理迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法，有效克服现有飞灰处理工艺的缺陷，在经济、环保、资源化、减量化方面效果好，且的短流程，无二次污染。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：利用微波为反应提供热源，对飞灰脱水，辅助有机物消解；
步骤二：控制炉内氧含量，降低反应温度，增大物料蒸发速度，使反应向气体体积增大的方向偏移；
步骤三：增加还原碳，控制炉内气氛；
步骤四：低温加热，首先使二恶英等有机物脱吸、降解，然后升高温度使飞灰中的Hg，Cd， Pb，Zn，As，Sb金属被还原挥发至冷却盘冷却得到富集和分离，使Cr金属转化为Cr3C7，不易挥发Na+, K+富集于残渣内；
步骤五：炉内产生的废气经过活性炭吸附后排空。
进一步地，所述步骤一中微波热源为纯微波或者包含微波的组合热源。
进一步地，所述步骤二中通过控制真空度来控制炉内含氧量，真空度控制范围为0-10000pa。
进一步地，所述步骤三还原碳的添加比例为飞灰重量的0.5%-15%。
进一步地，所述步骤四中低温除去二恶英等有机物的温度为200-400℃。
进一步地，所述步骤四中高温还原、稳定飞灰中重金属的温度为550-1080℃。
进一步地，所述步骤四中冷却盘的温度为-15-80℃。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明处理得到的金属富集物，富集率Pb≥500%，Zn≥400%，Cd≥300%，Hg≥200%， Sn≥260%，可作为金属提取原料；
2、二恶英、有机物挥发物去除率≥96%；
3、残渣重金属浸出指标均不超过国家标准。
附图说明
图1是本发明的一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法的飞灰处理前后部分金属含量对比表。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本发明的一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法，包含以下步骤：
步骤一：将飞灰及还原碳按照一定比例混合好，并投入真空炉, 在尾气处理系统填装活性炭。利用纯微波或者包含微波的组合热源为反应提供热源，对飞灰脱水，辅助有机物消解；
步骤二：开启真空泵，将真空炉内压力控制到0-10000pa，控制炉内氧含量，降低反应温度，增大物料蒸发速度，使反应向气体体积增大的方向偏移；
步骤三：增加还原碳，还原碳的添加比例为飞灰重量的0.5%-15%，分多次增加，每次活性炭的填充量为每次填装飞灰中金属重量的0.5%-2%，控制炉内气氛；
步骤四：开启冷却水盘，冷却盘的温度为-15-80℃，启动微波加热器，将炉内温度升至200-400℃低温段，保温时间1-2h，升温速率5-10℃/min，使二恶英等有机物脱吸、降解。将炉内温度升至550-1080℃高温段，保温时间1.5-2.5h，升温速率5-15℃/min，使飞灰中的Hg，Cd， Pb，Zn，As，Sb金属被还原挥发至冷却盘冷却得到富集和分离，使Cr等金属转化为Cr3C7等更稳定存在的物态，同时不易挥发Na+, K+等将富集于残渣内；
步骤五：炉内产生的废气经过活性炭吸附后排空，关闭微波加热设备，待炉温降低到室温，降温速率5-15℃/min，关闭真空系统，打开真空炉，单独收集冷凝盘富集金属及飞灰残渣。
下面通过具体实施例对本发明进行进一步说明：
取某生活垃圾焚烧厂焚烧飞灰2000g，还原碳1.5g，混匀后加入刚玉坩埚，放入真空炉。在尾气处理装置内投入活性炭2g，启动真空系统，抽真空至50pa。开启冷却水盘，启动微波加热器，程序升温至350℃，升温速率5℃/min，保温时间1.5h。程序升温至950℃，升温速率10℃/min，保温时间2h。关闭微波加热设备，待炉温降低到室温，关闭真空系统，打开真空炉，单独收集冷凝盘富集金属及飞灰残渣，并做化学检测。检测结果如图1所示，金属富集物，富集率Pb≥500%，Zn≥400%，Cd≥300%，Hg≥200%， Sn≥260%，可作为金属提取原料。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：利用微波为反应提供热源，对飞灰脱水，辅助有机物消解；
步骤二：控制炉内氧含量，降低反应温度，增大物料蒸发速度，使反应向气体体积增大的方向偏移；
步骤三：增加还原碳，控制炉内气氛；
步骤四：低温加热，首先使二恶英等有机物脱吸、降解，然后升高温度使飞灰中的Hg，Cd， Pb，Zn，As，Sb金属被还原挥发至冷却盘冷却得到富集和分离，使Cr金属转化为Cr3C7，不易挥发Na+, K+富集于残渣内；所述步骤四中低温除去二恶英等有机物的温度为200-400℃；所述步骤四中高温还原、稳定飞灰中重金属的温度为550-1080℃；所述步骤四中冷却盘的温度为-15-80℃；
步骤五：炉内产生的废气经过活性炭吸附后排空。
2.按照权利要求1所述的一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法，其特征在于：所述步骤一中微波热源为纯微波或者包含微波的组合热源。
3.按照权利要求1所述的一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法，其特征在于：所述步骤二中通过控制真空度来控制炉内含氧量，真空度控制范围为0-10000pa。
4.按照权利要求1所述的一种真空微波碳热还原处理飞灰的方法，其特征在于：所述步骤三还原碳的添加比例为飞灰重量的0.5%-15%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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