CN109251729B - 一种利用垃圾飞灰同时制备ⅰ型和ⅱ型融雪剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法，包括水洗、脱重金属、脱色、蒸发结晶、冷却结晶步骤，本发明在对飞灰无害化处理的同时，能变废为宝，生产获得经济效益较好的Ⅰ型融雪剂和Ⅱ型融雪剂，大大降低了飞灰的处理成本，且处理过程无废水排放，节能环保。

Description

一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别涉及一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法。

背景技术

随着城镇化的迅速发展，我国城市生活垃圾产量逐年增高，从2013年的1.89亿，上升到了2015年的2.06亿吨，由于垃圾焚烧具有减容、减量和能源回收等优点，所以我国垃圾焚烧处置量占比逐年增加。飞灰是垃圾焚烧的必然产物，大约占焚烧垃圾量的3~5%。按此计算，今后全国由于垃圾焚烧产生的飞灰在10000-20000吨/天。如此大量的飞灰产生，使得如何安全有效地处置焚烧飞灰成为急需解决的环境和社会问题。

飞灰是在烟气净化系统收集而得的细颗粒物质，包括用化学药剂处理烟气时产生的飞灰，在灰渣中约占10%～20%。飞灰一般呈灰白色或深灰色，粒径小于300μm，大部分为1.0μm～30μm，含水率10%～23%，热灼减率34%～51%，易冻胀，难压实，颗粒形态多呈棒状、多角质状、棉絮状、球状等不规则形状。同时，焚烧飞灰含有二恶英及重金属等有害物，根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）规定：“生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物管理”。因此，飞灰必须单独收集，不得与生活垃圾、焚烧残渣等混合，也不得与其他危险废物混合。

目前，垃圾焚烧飞灰的主要处理技术有：水泥固化法、化学药剂稳定化、熔融固化法和水泥窑协同处置法等。

从经济性、易操作性和场地利用等方面考虑，水泥固化法是最适合的处理方法之一。国外的科研工作者已对利用水泥固化法处理飞灰作了很多的研究，这种方法也是国外用来处理飞灰常用的方法之一。但水泥固化处理后增容量大，而且如果飞灰中含有阻碍水泥正常凝结的成分时，常会发生固化体强度低、有害物质浸出率高等问题。水泥类固化材料有许多种类，一般根据飞灰的特性和处理要求分类使用，其代表性的水泥有普通水泥和膨胀水泥，一般是由硅铝和氧化钙组成。水泥固定法就是把水泥和飞灰用水均匀混合，发生水合反应，逐渐硬化，封闭有害金属。为了提高固定效果，保证水泥能有效地完成水合反应，有时需根据飞灰的种类向混合物中加入适当的添加剂。水泥固化法的缺点在于水泥消耗量大，飞灰中的可溶性氯化盐、硫化物等会对水泥的水合过程产生一定的影响，导致飞灰的处理效果不稳定，处理后固化体的增容和增重明显，增加了后期的处置成本。

飞灰中含有的高浓度氯盐，氯盐的存在会严重限制飞灰的无害化处置和资源化利用。如何将飞灰中的氯盐进行合理利用是成为急需解决的问题。此外，飞灰中含有的较多的钙离子，如何缩减工艺，提高钙离子的经济效益，降低飞灰处理成本，也是需要探索的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决飞灰中存在的大量氯盐无法经济处理的问题，提供一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法，包括以下步骤：

（1）水洗：将垃圾飞灰投入水洗池中水洗，每次水洗在搅拌并持续通空气条件下进行，每次水洗完后进行固液分离，固体进行下一次水洗，总共水洗2-3次；合并水洗后固液分离所得滤液进入下一步处理；

（2）脱重金属：搅拌条件下，向步骤（1）所得滤液中缓慢加入硫化钠溶液，直至体系的氧化还原电位达到0~-50mV为止，接着投加氯化亚铁溶液，直至体系的氧化还原电位达到-100~-150mV为止；

（3）脱色：向脱重金属后的滤液中投加活性炭，活性炭用量为滤液重量的千分之一至千分之五，搅拌3-10min，过滤，收集滤渣作为危废存放，滤液进入下一步处理；

（5）蒸发、冷却结晶：对脱色后的滤液进行蒸发结晶，蒸发结晶得到的中水回用于步骤（1）的水洗，蒸发结晶至母液中的含固量在45-50%，分离蒸发过程生成的结晶，干燥后得Ⅰ型融雪剂；对含固量在45-50%的母液进行冷却结晶，分离冷却结晶干燥后得Ⅱ型融雪剂。

常规的飞灰处理工艺，能够得到大量的氯盐，但是由于不符合任何产品标准，仍然是一种危险废弃物，没法进行经济化利用，本发明独辟蹊径，将垃圾飞灰制成符合国标的融雪剂，使得飞灰处理得到有效解决，降低处理成本。

本发明先将垃圾飞灰进行水洗，将可溶性的离子洗脱，不溶的固体用于制造水泥；然后将水洗洗脱液中的重金属去除，脱色，对脱色后的滤液不进行常规的除钙操作，直接进行蒸发结晶，生成相应的氯化钠（90%左右）、氯化镁（微量0.5%以下）、氯化钾（10%左右）的混盐，该混盐符合GB/T23851-2017规定的Ⅰ型融雪剂的标准，进一步的本发明对蒸发结晶后的母液进行冷却结晶，获得氯化钙（主要为氯化钙（97%以上），少量（3%以下）的氯化钾），符合GB/T23851-2017规定的Ⅱ型融雪剂的标准。

Ⅰ型融雪剂、Ⅱ型融雪剂有着较大的市场前景，本发明在对飞灰无害化处理的同时，能变废为宝，同时获得获得经济效益较好的Ⅰ型融雪剂和Ⅱ型融雪剂，大大降低了飞灰的处理成本，且处理过程无废水排放；本发明制备的Ⅰ型融雪剂，由于含有离子较为复杂，因此，其融雪性能高于氯化钠，低于氯化钾，能够满足生产生活的需要。本发明制备的Ⅱ型融雪剂，其融雪性能能够满足生产生活的需要。

在水洗池上方收集逸出的气体进入氨气吸收塔吸收后形成氨水回用至电厂脱硝。

步骤（1）中每次水洗，水的用量为垃圾飞灰重量的1-3倍。

步骤（2）中硫化钠溶液的质量浓度为2-5%。

步骤（2）中氯化亚铁溶液的质量浓度为3-10%。

步骤（5）中，分离冷却结晶后剩余的母液回到脱重金属步骤与步骤（1）所得滤液混合进行脱重金属。

本发明的有益效果是：本发明在对飞灰无害化处理的同时，能变废为宝，生产获得经济效益较好的Ⅰ型融雪剂和Ⅱ型融雪剂，大大降低了飞灰的处理成本，且处理过程无废水排放，节能环保。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1：

一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法，包括以下步骤：

（1）水洗：将垃圾飞灰投入水洗池中水洗，每次水洗在搅拌并持续通空气条件下进行，每次水洗，水的用量为垃圾飞灰重量的1倍，每次水洗完后进行固液分离，固体进行下一次水洗，总共水洗3次；合并水洗后固液分离所得滤液进入下一步处理；在水洗池上方收集逸出的气体进入氨气吸收塔吸收后形成氨水回用至电厂脱硝。

（2）脱重金属：搅拌条件下，向步骤（1）所得滤液中缓慢加入硫化钠溶液（质量浓度2%），直至体系的氧化还原电位达到0mV为止，接着投加氯化亚铁溶液（质量浓度3%），直至体系的氧化还原电位达到-100mV为止。

（3）脱色：向脱重金属后的滤液中投加活性炭，活性炭用量为滤液重量的千分之一，搅拌3min，过滤，收集滤渣作为危废存放，滤液进入下一步处理。

（5）蒸发、冷却结晶：对脱色后的滤液进行蒸发结晶，蒸发结晶得到的中水回用于步骤（1）的水洗，蒸发结晶至母液中的含固量在45%，分离蒸发过程生成的结晶，干燥后得Ⅰ型融雪剂；对含固量在45%的母液进行冷却结晶，分离冷却结晶干燥后得Ⅱ型融雪剂。分离冷却结晶后剩余的母液回到脱重金属步骤与步骤（1）所得滤液混合进行脱重金属。

实施例2：

一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法，包括以下步骤：

（1）水洗：将垃圾飞灰投入水洗池中水洗，每次水洗在搅拌并持续通空气条件下进行，每次水洗，水的用量为垃圾飞灰重量的3倍，每次水洗完后进行固液分离，固体进行下一次水洗，总共水洗2次；合并水洗后固液分离所得滤液进入下一步处理；在水洗池上方收集逸出的气体进入氨气吸收塔吸收后形成氨水回用至电厂脱硝。

（2）脱重金属：搅拌条件下，向步骤（1）所得滤液中缓慢加入硫化钠溶液（质量浓度5%），直至体系的氧化还原电位达到-50mV为止，接着投加氯化亚铁溶液（质量浓度10%），直至体系的氧化还原电位达到-150mV为止。

（3）脱色：向脱重金属后的滤液中投加活性炭，活性炭用量为滤液重量的千分之五，搅拌10min，过滤，收集滤渣作为危废存放，滤液进入下一步处理。

（5）蒸发、冷却结晶：对脱色后的滤液进行蒸发结晶，蒸发结晶得到的中水回用于步骤（1）的水洗，蒸发结晶至母液中的含固量在50%，分离蒸发过程生成的结晶，干燥后得Ⅰ型融雪剂；对含固量在50%的母液进行冷却结晶，分离冷却结晶干燥后得Ⅱ型融雪剂。分离冷却结晶后剩余的母液回到脱重金属步骤与步骤（1）所得滤液混合进行脱重金属。

实施例3：

一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法，包括以下步骤：

（1）水洗：将垃圾飞灰投入水洗池中水洗，每次水洗在搅拌并持续通空气条件下进行，每次水洗，水的用量为垃圾飞灰重量的2倍，每次水洗完后进行固液分离，固体进行下一次水洗，总共水洗3次；合并水洗后固液分离所得滤液进入下一步处理；在水洗池上方收集逸出的气体进入氨气吸收塔吸收后形成氨水回用至电厂脱硝。

（2）脱重金属：搅拌条件下，向步骤（1）所得滤液中缓慢加入硫化钠溶液（质量浓度3%），直至体系的氧化还原电位达到-30mV为止，接着投加氯化亚铁溶液（质量浓度6%），直至体系的氧化还原电位达到-120mV为止。

（3）脱色：向脱重金属后的滤液中投加活性炭，活性炭用量为滤液重量的千分之三，搅拌6min，过滤，收集滤渣作为危废存放，滤液进入下一步处理。

（5）蒸发、冷却结晶：对脱色后的滤液进行蒸发结晶，蒸发结晶得到的中水回用于步骤（1）的水洗，蒸发结晶至母液中的含固量在48%，分离蒸发过程生成的结晶，干燥后得Ⅰ型融雪剂；对含固量在48%的母液进行冷却结晶，分离冷却结晶干燥后得Ⅱ型融雪剂。分离冷却结晶后剩余的母液回到脱重金属步骤与步骤（1）所得滤液混合进行脱重金属。

经检测，本发明的产品符合GB/T23851-2017规定的Ⅰ型融雪剂、Ⅱ型融雪剂的标准。

本发明飞灰水洗除氯的核心是解决了洗脱水中含有和产生的盐能够规范地按照国家或行业的标准，作为副产品得到利用。目前很多除氯后产生的盐仍然属于危险废物的管理范围，等待继续处置利用，本发明彻底解决了规范与合标的问题，进一步减少了危险废物量。

本发明的经济效益分两方面看：

1、单纯从价值来说，从危险废物的零价值甚至负价值，变废为宝，产生价值是巨大的。

2、从数据来看，飞灰来源不同，含氯量不同，一般在5%--15%左右，按照5%含氯量测算，得到融雪剂的产量大概是飞灰重量的8%左右，按Ⅰ型和Ⅱ分别计算，大概各4%左右，1吨融雪剂价格大约300元左右。年处理飞灰10000吨，即得到融雪剂800吨左右，价值240000左右。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (3)

1.一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）水洗：将垃圾飞灰投入水洗池中水洗，每次水洗在搅拌并持续通空气条件下进行，每次水洗完后进行固液分离，固体进行下一次水洗，总共水洗2-3次；合并水洗后固液分离所得滤液进入下一步处理；

（2）脱重金属：搅拌条件下，向步骤（1）所得滤液中缓慢加入硫化钠溶液，直至体系的氧化还原电位达到0~-50mV为止，接着投加氯化亚铁溶液，直至体系的氧化还原电位达到-100~-150mV为止；

（3）脱色：向脱重金属后的滤液中投加活性炭，活性炭用量为滤液重量的千分之一至千分之五，搅拌3-10min，过滤，收集滤渣作为危废存放，滤液进入下一步处理；

（4）蒸发、冷却结晶：对脱色后的滤液进行蒸发结晶，蒸发结晶得到的中水回用于步骤（1）的水洗，蒸发结晶至母液中的含固量在45-50%，分离蒸发过程生成的结晶，干燥后得Ⅰ型融雪剂；对含固量在45-50%的母液进行冷却结晶，分离冷却结晶干燥后得Ⅱ型融雪剂；

在水洗池上方收集逸出的气体进入氨气吸收塔吸收后形成氨水回用至电厂脱硝；步骤（2）中硫化钠溶液的质量浓度为2-5%;步骤（2）中氯化亚铁溶液的质量浓度为3-10%。

2.根据权利要求1所述的一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法，其特征在于：步骤（1）中每次水洗，水的用量为垃圾飞灰重量的1-3倍。

3.根据权利要求1所述的一种利用垃圾飞灰同时制备Ⅰ型和Ⅱ型融雪剂的方法，其特征在于：步骤（5）中，分离冷却结晶后剩余的母液回到脱重金属步骤与步骤（1）所得滤液混合进行脱重金属。