CN109735721A - 一种处理焚烧飞灰的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理焚烧飞灰的系统及方法，包括：电弧熔融设备、重金属回收装置和烟气处理设备；其中，电弧熔融装置设有加入焚烧飞灰和冶金废渣的混合物料的入口和烟气出口，烟气出口经烟气管道依次与重金属回收装置和烟气处理设备连接；烟气处理设备设有净化烟气出口。该方法将含氯的焚烧飞灰用作氯化冶金过程的氯化剂，与冶金废渣一起熔融处理，重金属元素以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，实现重金属的分离与回收；熔融池金属根据自身重力作用进行分层，将轻金属与重金属初步分离；中间层熔融体进行水冷形成玻璃体，作为建筑材料的原料。不但解决了飞灰及冶金废渣的处理问题，同时得到重金属富矿，可作为冶金原料，具有一定的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及危险废物处置领域，尤其涉及一种处理焚烧飞灰的系统及方法。
背景技术
生活垃圾、医疗废弃物等的焚烧飞灰中含有重金属及二噁英等有毒有害物质，是一种危险废弃物，必须经水泥固化、化学药剂稳定化、熔融固化或高温烧结等技术将重金属固化后方可进行填埋处理或资源再利用。
目前国内对焚烧飞灰普遍采用的是水泥固化，固化后的体积增加15～20％、重量增加40～50％，不仅需耗费大量的固化剂，且占用大量的土地资源，同时由于飞灰中含有高浓度氯盐，影响固化体的耐久性，后期存在重金属再次浸出的危险；化学药剂稳定化因飞灰组分差异性较大、重金属超标情况不同，目前很难找到一种普遍适用的化学药剂，与水泥固化一样，固化后的重金属仍存在再次浸出的风险，且都无法消除二噁英类物质；熔融固化及高温烧结是飞灰无害化及资源化的一项处理技术，在高温条件下飞灰中二噁英类有机物被彻底分解，同时重金属被固化稳定在熔渣中，达到二噁英消除、重金属稳定化的目的，同时，飞灰熔渣可作为建筑材料，进行综合利用。但该技术需消耗大量能源，同时由于其中Pb、Cd等易挥发重金属元素挥发，易产生二次污染，后续需进行严格的烟气处理，故设备投资与处理成本很高，目前只在经济发达国家中有工业化应用。
从环境长期的安全性及资源再利用角度来看，经上述方法处理后残留在飞灰产品中的重金属不但会对环境构成潜在的危害，而且也是一种金属资源的浪费。焚烧飞灰中主要元素为Si、Al、Ca、Cl、Na、K、Mg等，并含有Zn、Pb、Cu、Cr、Ni、Hg和Cd等重金属及贵金属Au和Ag，将其作为冶金原料或者进行富矿化，提取有经济价值的金属元素，是飞灰资源化利用的方向。
发明内容
基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种处理焚烧飞灰的系统及方法，能将焚烧飞灰作为氯化剂，通过电弧熔融协同处理冶金固体废弃物，实现金属相互间的分离提纯，或金属与其它氧化物的分离。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施方式提供一种处理焚烧飞灰的系统，包括：
电弧熔融设备、重金属回收装置和烟气处理设备；其中，
所述电弧熔融装置设有加入焚烧飞灰和冶金废渣的混合物料的入口和烟气出口，所述烟气出口经烟气管道依次与所述重金属回收装置和烟气处理设备连接；
所述烟气处理设备设有净化烟气出口。
本发明实施方式还提供一种处理焚烧飞灰的方法，采用本发明所述的处理焚烧飞灰的系统，包括以下步骤：
将焚烧飞灰与冶金废渣分别球磨至150～200目后混合均匀，送入电弧熔融设备中熔融处理，在电弧熔融设备内熔融区的金属经重力沉降进行轻金属与重金属的分离，电弧熔融设备的烟气经重金属回收装置进行有价值金属的分离回收后，尾气经烟气处理设备处理后达标排放。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的处理焚烧飞灰的系统及方法，其有益效果为：
通过将有机连接的电弧熔融设备、重金属回收装置和烟气处理设备形成一种焚烧飞灰的处理系统，能将含氯的焚烧飞灰用作氯化冶金过程的氯化剂，与冶金废渣一起熔融处理，重金属元素以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，可实现重金属的分离与回收；熔融池金属根据自身重力作用进行分层，可将轻金属与重金属初步分离；中间层熔融体进行水冷形成玻璃体，可作为建筑材料的原料。该系统及方法不但解决了飞灰及冶金废渣的处理问题，同时得到重金属富矿，可作为冶金原料，具有一定的经济效益，对持续发展的循环型环境，具有双重的功能与意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的处理焚烧飞灰的系统构成示意图；
图2为本发明实施例提供的处理焚烧飞灰的方法流程图；
图中各标号为：1-高温熔融炉；2-滤网；3-重金属回收装置；4-脱硫脱硝反应塔；5-布袋除尘器；6-负压引风机；7-烟囱；8-粉尘收集装置；11-轻金属渣池；12-重金属渣池；13-水冷槽；14-熔渣池。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
如图1所示，本发明实施例提供一种处理焚烧飞灰的系统，包括：
电弧熔融设备、重金属回收装置和烟气处理设备；其中，
所述电弧熔融装置设有加入焚烧飞灰和冶金废渣的混合物料的入口和烟气出口，所述烟气出口经烟气管道依次与所述重金属回收装置和烟气处理设备连接；
所述烟气处理设备设有净化烟气出口。
上述系统中，电弧熔融设备包括：
电弧熔融炉、轻金属渣池、重金属渣池、水冷槽与熔渣池；其中，所述电弧熔融炉的中下部设有三个导流口，其中两个导流口分别与所述轻金属渣池和重金属渣池连接，另一个导流口经所述水冷槽与所述熔渣池连接；通过在电弧熔融炉炉体设置三个导流口，可将炉内不同部位的熔体导出。
所述重金属回收装置内设有由多个回收段构成的金属回收区，在金属回收区的各相邻回收段之间均设置一个换热器。这种重金属回收装置，在重金属回收装置内，熔融炉烟气经过换热器换热，温度降到特定温度，重金属的氯化挥发物凝结成小颗粒，随烟气进入金属回收区，金属回收区将烟气中的重金属粉尘颗粒进行分离和收集。
上述系统中，多个回收段为四个回收段(分别为1#回收段、2#回收段、3#回收段及4#回收段)，各回收段均采用静电捕集回收装置、多层筛网捕集回收装置中的一种或者两者的组合。
优选的，在各个回收段之间设置换热器，通过各换热器使各个回收段的温度保持一定范围，其中，1#回收段温度控制在560℃～630℃，优选为600℃～620℃；2#回收段温度控制在500℃～560℃，优选为530℃～550℃；3#回收段温度控制在300℃～500℃，优选为400℃～450℃；4#回收段温度控制在200℃～300℃，优选为220℃～250℃。
上述系统中，电弧熔融炉与重金属回收装置之间的烟气管道中设置过滤器。优选的，过滤器采用陶瓷过滤器或金属过滤网。通过设置过滤器可对烟气中进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒。
上述系统中，烟气处理设备包括：顺次连接的脱硫脱硝反应塔、布袋除尘器、负压引风机和粉尘收集装置顺次。
本发明实施例还提供一种处理焚烧飞灰的方法，采用上述的处理焚烧飞灰的系统，包括以下步骤：
将焚烧飞灰与冶金废渣分别球磨至150～200目(优选为200目)后混合均匀，送入电弧熔融设备中熔融处理，在电弧熔融设备内熔融区的金属经重力沉降进行轻金属与重金属的分离，电弧熔融设备的烟气经重金属回收装置进行有价值金属的分离回收后，尾气经烟气处理设备处理后达标排放。
上述方法中，若焚烧飞灰的氯质量百分含量低于10％，处置过程中，还包括向球磨后的焚烧飞灰中添加氯化剂的步骤；优选的，氯化剂采用氯化钠、氯化钾、氯化钙中的任意一种或任意几种的混合；所述氯化剂的添加量为处理的焚烧飞灰总质量的5％～10％(优选为6％～8％)。
上述方法中，还包括，将收集到的粉尘返回至所述电弧熔融设备中进行再次处理的步骤；这样，可将滤网及布袋除尘器中收集到的粉尘返回到熔融炉中再次处理，整个处理流程中不再产生二次污染。
上述方法中，焚烧飞灰为生活垃圾、医疗废弃物、化工污泥、废旧电路板、焚化场、煤电厂的焚烧飞灰中的任意一种或任意几种的混合；
所述冶金废渣为有色金属冶金废渣中赤泥、铜渣、铅渣、锌渣、镉渣、铬渣中的任意一种或任意几种的混合。
上述方法中，球磨后焚烧飞灰与冶金废渣的混合物料中，所述焚烧飞灰添加量为两者总重量的50％～90％(优选为60％～80)，其余为冶金废渣(一般为：10～50％，优选为20％～40％)。
所述电弧熔融设备的电弧熔融炉内的熔融温度为1300℃～1600℃(优选为1400℃～1500℃)，熔融时间为0.5h～3h。
上述方法中，在重金属回收装置的各个回收段之间通过设置的换热器，使各个回收段的温度保持一定范围，其中，1#回收段温度控制在560℃～630℃，优选为600℃～620℃；2#回收段温度控制在500℃～560℃，优选为530℃～550℃；3#回收段温度控制在300℃～500℃，优选为400℃～450℃；4#回收段温度控制在200℃～300℃，优选为220℃～250℃。
本发明利用焚烧飞灰中氯元素高达10～35％的特性，将焚烧飞灰作为氯化冶金中的氯化剂，与冶金废渣一起熔融处理，重金属元素以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，可实现重金属的分离与回收；熔融池金属根据自身重力作用进行分层，可将轻金属与重金属初步分离；中间层熔融体进行水冷形成玻璃体，可作为建筑材料的原料；滤网及布袋除尘器中收集到的粉尘返回到熔融炉中再次处理，整个处理流程中不再产生二次污染。本发明不但解决了飞灰及冶金废渣的处理问题，同时得到重金属富矿，可作为冶金原料，具有一定的经济效益，对持续发展的循环型环境，具有双重的功能与意义。
下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。
实施例1
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将60％的生活垃圾焚烧飞灰与40％的铅锌冶炼渣球磨至200目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1300℃熔融处理2h，飞灰及铅锌冶炼渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的陶瓷过滤器进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用静电捕集；重金属回收系统设置四个金属回收段，各回收段之间设有换热器，回收段的温度区间依据气态金属氯化物的凝结点进行设定，1#回收段温度控制在620℃，2#回收段温度控制在500℃，3#回收段温度控制在450℃，4#回收段温度控制在220℃，分别对应于Cu、Cd、Pb、Zn的凝结区间，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；重金属回收系统连接烟气处理系统，确保烟气达标排放；高挥发点金属，如Al、Si、Ca、Ni、Mn存留到熔融池中，熔融池的金属根据金属本身的重力作用进行分层，轻金属氧化物富集在熔池上方，重金属沉积在熔池下方，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，从而将轻金属与重金属初步分离，实现回收利用；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣主要为玻璃态物质，可固化残余的重金属，实现无害化，熔渣作建材化利用。本实施例的焚烧飞灰与处理后的冶炼渣的化学成分如表1所示，从中可以看出重金属均转移至冶炼渣中。其中，重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表2所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表1生活垃圾焚烧飞灰及铅锌冶炼渣的化学成分
表2重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 8.46 | 5.73 | 0.65 | 2.44 | 36.78 | 3.12 | 4.55 | 1.14 | 35.27 | 1.78 |
| 2#回收段 | 7.67 | 5.32 | 1.03 | 6.17 | 32.22 | 2.01 | 7.43 | 2.77 | 8.89 | 26.11 |
| 3#回收段 | 2.04 | 2.67 | 0.44 | 3.12 | 42.57 | 0.66 | 42.01 | 3.12 | 2.07 | 0.72 |
| 4#回收段 | 0.86 | 0.16 | 0.22 | 2.226 | 39.72 | 0.39 | 8.82 | 46.34 | 0.68 | 0.016 |
实施例2
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将50％的生活垃圾焚烧飞灰与50％的铅锌冶炼渣球磨至150目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1400℃熔融处理1h，飞灰及铅锌冶炼渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的陶瓷过滤器进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用多层筛网捕集；1#回收段温度控制在600℃，2#回收段温度控制在540℃，3#回收段温度控制在420℃，4#回收段温度控制在220℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；重金属回收系统连接烟气处理系统，确保烟气达标排放；高挥发点金属，如Al、Si、Ca、Ni、Mn存留到熔融池中，熔融池的金属根据金属本身的重力作用进行分层，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离，实现回收利用；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，可固化残余的重金属，实现无害化，熔渣作建材化利用。本实施例的重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表3所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表3烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 7.35 | 4.35 | 0.73 | 3.44 | 36.45 | 2.42 | 5.21 | 1.24 | 36.27 | 2.41 |
| 2#回收段 | 7.17 | 4.01 | 1.38 | 5.21 | 34.22 | 3.21 | 6.35 | 2.48 | 12.31 | 23.54 |
| 3#回收段 | 4.04 | 1.34 | 0.67 | 4.32 | 40.21 | 1.22 | 41.25 | 2.14 | 3.11 | 1.01 |
| 4#回收段 | 2.8 | 1.44 | 0.24 | 2.17 | 36.88 | 0.89 | 6.34 | 44.62 | 2.23 | 1.12 |
实施例3
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将70％的生活垃圾焚烧飞灰与30％的铅锌冶炼渣球磨至180目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1500℃熔融处理1h，飞灰及铅锌冶炼渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的金属过滤网进行初步除尘，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用静电捕集；1#回收段温度控制在580℃，2#回收段温度控制在520℃，3#回收段温度控制在400℃，4#回收段温度控制在250℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；重金属回收系统连接烟气处理系统，确保烟气达标排放；熔融池中的金属根据金属本身的重力作用进行分层，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离，实现回收利用；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，可固化残余的重金属，实现无害化，熔渣作建材化利用。本实施例的重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表4所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表4烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 3.69 | 4.32 | 0.88 | 3.21 | 38.95 | 2.36 | 4.28 | 2.14 | 37.11 | 1.44 |
| 2#回收段 | 4.32 | 3.98 | 1.27 | 4.95 | 37.77 | 2.49 | 6.43 | 3.12 | 14.26 | 21.23 |
| 3#回收段 | 4.89 | 1.59 | 1.24 | 3.12 | 41.08 | 2.31 | 39.29 | 2.32 | 2.27 | 1.24 |
| 4#回收段 | 3.54 | 2.78 | 0.79 | 3.04 | 37.21 | 1.12 | 6.34 | 41.16 | 2.13 | 0.61 |
实施例4
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将60％的医疗废弃物焚烧飞灰与40％的铜镉渣球磨至150目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1600℃熔融处理0.5h，飞灰及铜镉渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的金属过滤网进行初步除尘，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用多层筛网捕集；1#回收段温度控制在610℃，2#回收段温度控制在550℃，3#回收段温度控制在400℃，4#回收段温度控制在240℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的焚烧飞灰与处理后的冶炼渣的化学成分如表5所示，从中可以看出重金属均转移至冶炼渣中。其中，重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表6所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表5医疗废弃物焚烧飞灰及铜镉渣的化学成分
表6烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 6.88 | 7.73 | 2.01 | 2.11 | 34.21 | 4.27 | 1.29 | 3.54 | 35.04 | 2.77 |
| 2#回收段 | 4.66 | 3.08 | 0.23 | 1.45 | 37.35 | 3.98 | 4.33 | 2.68 | 12.42 | 29.31 |
| 3#回收段 | 5.14 | 2.84 | 1.41 | 2.24 | 36.62 | 0.89 | 25.81 | 13.22 | 4.56 | 7.11 |
| 4#回收段 | 2.24 | 1.45 | 0.32 | 1.17 | 41.15 | 1.31 | 5.12 | 43.04 | 2.29 | 1.65 |
实施例5
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将70％的医疗废弃物焚烧飞灰与30％的铜镉渣球磨至200目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1300℃熔融处理3h，飞灰及铜镉渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的陶瓷过滤器进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用静电捕集；1#回收段温度控制在580℃，2#回收段温度控制在520℃，3#回收段温度控制在430℃，4#回收段温度控制在230℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表7所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表7烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 5.12 | 5.74 | 1.32 | 1.46 | 35.23 | 6.23 | 2.34 | 4.21 | 34.47 | 3.21 |
| 2#回收段 | 4.53 | 1.28 | 1.86 | 0.68 | 36.48 | 4.32 | 4.28 | 3.24 | 10.29 | 32.17 |
| 3#回收段 | 3.55 | 2.43 | 0.88 | 1.24 | 33.46 | 2.27 | 24.39 | 12.33 | 6.89 | 12.46 |
| 4#回收段 | 1.73 | 1.24 | 0.43 | 1.07 | 39.23 | 2.45 | 5.74 | 41.34 | 3.22 | 2.69 |
实施例6
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将90％的医疗废弃物焚烧飞灰与10％的铜镉渣球磨至180目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1450℃熔融处理1.5h，飞灰及铜镉渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的陶瓷过滤器进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用多层筛网捕集；1#回收段温度控制在560℃，2#回收段温度控制在510℃，3#回收段温度控制在480℃，4#回收段温度控制在300℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表8所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表8烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 3.17 | 4.91 | 2.31 | 1.02 | 35.84 | 5.42 | 4.23 | 2.35 | 36.41 | 4.18 |
| 2#回收段 | 2.48 | 1.38 | 1.22 | 2.46 | 37.43 | 2.55 | 5.22 | 2.33 | 9.31 | 35.12 |
| 3#回收段 | 4.28 | 2.47 | 1.03 | 1.21 | 29.46 | 3.15 | 26.77 | 14.21 | 4.98 | 10.64 |
| 4#回收段 | 1.46 | 2.11 | 0.77 | 2.44 | 34.64 | 4.35 | 6.45 | 35.78 | 4.21 | 6.34 |
实施例7
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将80％的医疗废弃物焚烧飞灰与20％的铅锌冶炼渣球磨至150目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1550℃熔融处理0.5h，飞灰及铅锌冶炼渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的金属过滤网进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用静电捕集；1#回收段温度控制在610℃，2#回收段温度控制在550℃，3#回收段温度控制在500℃，4#回收段温度控制在240℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表9所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表9烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 4.46 | 6.23 | 1.24 | 3.29 | 41.23 | 4.21 | 0.28 | 1.23 | 36.21 | 1.17 |
| 2#回收段 | 5.57 | 6.06 | 1.82 | 3.17 | 31.24 | 5.32 | 1.21 | 2.65 | 5.68 | 36.87 |
| 3#回收段 | 2.31 | 6.65 | 2.38 | 1.29 | 39.25 | 4.37 | 29.47 | 5.81 | 2.14 | 5.48 |
| 4#回收段 | 4.38 | 3.86 | 0.68 | 2.88 | 29.35 | 2.64 | 6.79 | 42.18 | 2.79 | 4.07 |
实施例8
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将50％的医疗废弃物焚烧飞灰与50％的含锌废渣球磨至200目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1600℃熔融处理1.5h，飞灰及含锌废渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的金属过滤网进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用多层筛网捕集；1#回收段温度控制在560℃，2#回收段温度控制在540℃，3#回收段温度控制在480℃，4#回收段温度控制在200℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的焚烧飞灰与处理后的冶炼渣的化学成分如表10所示，从中可以看出重金属均转移至冶炼渣中。其中，重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表11所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表10含锌废渣的化学成分
表11烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 7.98 | 3.27 | 1.21 | 2.79 | 38.43 | 1.97 | 0.28 | 1.26 | 29.32 | 12.13 |
| 2#回收段 | 4.31 | 3.52 | 1.34 | 3.06 | 27.19 | 2.65 | 3.68 | 5.78 | 4.77 | 43.29 |
| 3#回收段 | 2.49 | 4.39 | 0.22 | 3.25 | 34.12 | 2.13 | 24.31 | 11.24 | 2.34 | 15.34 |
| 4#回收段 | 3.21 | 2.35 | 0.17 | 2.79 | 32.91 | 1.78 | 0.16 | 52.38 | 1.26 | 2.63 |
实施例9
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将80％的生活垃圾焚烧飞灰与20％的铜镉渣球磨至180目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1400℃熔融处理3h，飞灰及铜镉渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的陶瓷过滤器进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用静电捕集；1#回收段温度控制在580℃，2#回收段温度控制在530℃，3#回收段温度控制在360℃，4#回收段温度控制在270℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表12所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表12烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 4.36 | 1.24 | 2.43 | 1.29 | 34.19 | 2.61 | 0.22 | 1.32 | 38.46 | 13.64 |
| 2#回收段 | 5.78 | 1.56 | 0.49 | 0.36 | 26.33 | 2.07 | 1.25 | 6.79 | 8.63 | 45.21 |
| 3#回收段 | 1.32 | 0.87 | 1.23 | 0.27 | 31.07 | 1.29 | 29.24 | 12.12 | 5.34 | 16.79 |
| 4#回收段 | 0.11 | 0.78 | 0.85 | 0.49 | 27.34 | 3.21 | 6.21 | 48.46 | 4.23 | 8.21 |
实施例10
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将70％的医疗废弃物焚烧飞灰与30％的含锌废渣球磨至150目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1500℃熔融处理2.5h，飞灰及含锌废渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的陶瓷过滤器进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用多层筛网捕集；1#回收段温度控制在600℃，2#回收段温度控制在520℃，3#回收段温度控制在450℃，4#回收段温度控制在220℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表13所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表13烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 7.89 | 2.89 | 2.89 | 1.68 | 29.23 | 1.98 | 1.23 | 5.43 | 34.29 | 11.96 |
| 2#回收段 | 7.45 | 3.04 | 1.69 | 1.96 | 28.91 | 3.45 | 2.31 | 3.21 | 6.29 | 40.89 |
| 3#回收段 | 3.65 | 0.89 | 0.64 | 0.19 | 32.46 | 1.09 | 28.78 | 11.23 | 3.14 | 17.88 |
| 4#回收段 | 1.32 | 0.77 | 0.13 | 0.78 | 31.89 | 2.31 | 3.21 | 42.98 | 5.89 | 9.34 |
实施例11
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将65％的生活垃圾焚烧飞灰和35％的锌浸出渣分别球磨至180目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1350℃熔融处理3h，飞灰及锌浸出渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的金属过滤网进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用静电捕集；1#回收段温度控制在590℃，2#回收段温度控制在510℃，3#回收段温度控制在430℃，4#回收段温度控制在260℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的焚烧飞灰与处理后的冶炼渣的化学成分如表14所示，从中可以看出重金属均转移至冶炼渣中。其中，重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表15所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表14锌浸出渣的化学成分
表15烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 6.78 | 3.24 | 0.79 | 2.74 | 36.94 | 5.13 | 1.28 | 4.79 | 31.22 | 6.81 |
| 2#回收段 | 5.45 | 2.19 | 1.23 | 3.28 | 32.46 | 2.42 | 2.69 | 4.39 | 3.22 | 41.09 |
| 3#回收段 | 3.29 | 4.68 | 1.19 | 4.26 | 31.29 | 3.83 | 28.94 | 6.78 | 3.29 | 12.17 |
| 4#回收段 | 3.21 | 3.15 | 0.92 | 2.39 | 37.98 | 2.45 | 1.87 | 45.26 | 0.89 | 1.42 |
实施例12
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将55％的医疗废弃物焚烧飞灰和45％的锌浸出渣分别球磨至200目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1300℃熔融处理2.5h，飞灰及锌浸出渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的金属过滤网进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用多层筛网捕集；1#回收段温度控制在590℃，2#回收段温度控制在525℃，3#回收段温度控制在450℃，4#回收段温度控制在300℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表16所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表16烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 4.32 | 2.89 | 2.16 | 1.78 | 32.13 | 3.79 | 2.19 | 2.79 | 40.28 | 5.49 |
| 2#回收段 | 2.89 | 2.79 | 1.38 | 2.98 | 34.21 | 1.24 | 3.26 | 3.89 | 3.45 | 43.28 |
| 3#回收段 | 1.32 | 3.18 | 2.42 | 1.48 | 28.19 | 3.69 | 31.26 | 6.94 | 4.32 | 15.79 |
| 4#回收段 | 0.89 | 2.15 | 0.79 | 3.21 | 35.43 | 0.78 | 2.84 | 47.28 | 5.05 | 0.98 |
实施例13
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将50％的生活垃圾焚烧飞灰、30％的铅锌冶炼渣和20％的铜镉渣分别球磨至150目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1300℃熔融处理2.5h，飞灰及废渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的陶瓷过滤器进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用静电捕集；1#回收段温度控制在570℃，2#回收段温度控制在530℃，3#回收段温度控制在380℃，4#回收段温度控制在200℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表17所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表17烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 2.37 | 2.37 | 3.67 | 2.38 | 36.42 | 2.08 | 0.73 | 1.29 | 39.46 | 5.89 |
| 2#回收段 | 1.28 | 1.42 | 2.16 | 5.73 | 31.23 | 1.23 | 1.39 | 5.77 | 5.23 | 42.16 |
| 3#回收段 | 2.32 | 2.17 | 2.11 | 3.49 | 35.21 | 3.14 | 30.12 | 4.86 | 1.23 | 14.32 |
| 4#回收段 | 2.19 | 2.44 | 0.27 | 1.08 | 29.17 | 2.73 | 1.28 | 43.49 | 5.33 | 8.97 |
实施例14
本实施例提供的处理焚烧飞灰的系统，对焚烧飞灰的处理过程如下：
将55％的化工污泥焚烧飞灰、5％的CaCl2与40％的铜镉渣球磨至180目后混合均匀，放入电弧熔融炉中1600℃熔融处理1h，飞灰及铜镉渣中的Cd、Pb、Zn及Cu等重金属以氯化物的形式转移到熔融炉烟气中，烟气先经烟道中的陶瓷过滤器进行初步除尘，除去由烟气所携带出的粉尘颗粒，再经后方的重金属回收系统进行重金属的分离与回收，回收方式采用多层筛网捕集；1#回收段温度控制在620℃，2#回收段温度控制在500℃，3#回收段温度控制在480℃，4#回收段温度控制在290℃，实现对烟气中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的分离及收集；烟气最后经烟气处理系统处理，达标排放；高挥发点金属存留到熔融池中，通过熔融炉的导流口将不同部位的熔融液导出，将轻金属与重金属初步分离；中间层的熔融液进行水冷形成熔渣，熔渣作建材化利用。本实施例的焚烧飞灰与处理后的冶炼渣的化学成分如表18所示，从中可以看出重金属均转移至冶炼渣中。其中，重金属回收装置的各回收段烟气的烟尘成分如表19所示，从中可以看出，处理后烟尘中的各重金属污染源逐步减低，重金属得到有效回收。
表18化工污泥焚烧飞灰的化学成分
19烟气段回收的烟尘成分
| 化学成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cl(<sup>-1</sup>) | SO<sub>3</sub> | PbO | ZnO | CuO | CdO |
| 1#回收段 | 3.12 | 1.86 | 3.21 | 3.48 | 33.67 | 5.12 | 3.11 | 2.78 | 37.21 | 5.69 |
| 2#回收段 | 3.59 | 3.34 | 4.36 | 2.46 | 39.24 | 3.72 | 2.07 | 1.24 | 3.47 | 36.14 |
| 3#回收段 | 3.12 | 2.68 | 1.67 | 2.63 | 36.12 | 3.16 | 32.46 | 1.73 | 2.37 | 13.12 |
| 4#回收段 | 3.48 | 2.49 | 1.79 | 1.34 | 29.43 | 4.32 | 1.77 | 40.22 | 3.04 | 8.81 |
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种处理焚烧飞灰的系统，其特征在于，包括：
电弧熔融设备、重金属回收装置和烟气处理设备；其中，
所述电弧熔融装置设有加入焚烧飞灰和冶金废渣的混合物料的入口和烟气出口，所述烟气出口经烟气管道依次与所述重金属回收装置和烟气处理设备连接；
所述烟气处理设备设有净化烟气出口。
2.根据权利要求1所述的处理焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述电弧熔融设备包括：
电弧熔融炉、轻金属渣池、重金属渣池、水冷槽与熔渣池；其中，所述电弧熔融炉的中下部设有三个导流口，其中两个导流口分别与所述轻金属渣池和重金属渣池连接，另一个导流口经所述水冷槽与所述熔渣池连接；
所述重金属回收装置内设有由多个回收段构成的金属回收区，在金属回收区的各相邻回收段之间均设置一个换热器。
3.根据权利要求2所述的处理焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述多个回收段为四个回收段，各回收段均采用静电捕集回收装置、多层筛网捕集回收装置中的一种或者两者的组合。
4.根据权利要求1或2所述的处理焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述电弧熔融炉与重金属回收装置之间的烟气管道中设置过滤器。
5.根据权利要求4所述的处理焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述过滤器采用陶瓷过滤器或金属过滤网。
6.根据权利要求1或2所述的处理焚烧飞灰的系统，其特征在于，所述烟气处理设备包括：
顺次连接的脱硫脱硝反应塔、布袋除尘器、负压引风机和粉尘收集装置顺次。
7.一种处理焚烧飞灰的方法，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的处理焚烧飞灰的系统，包括以下步骤：
将焚烧飞灰与冶金废渣分别球磨至150～200目后混合均匀，送入电弧熔融设备中熔融处理，在电弧熔融设备内熔融区的金属经重力沉降进行轻金属与重金属的分离，电弧熔融设备的烟气经重金属回收装置进行有价值金属的分离回收后，尾气经烟气处理设备处理后达标排放。
8.根据权利要求7所述的处理焚烧飞灰的方法，其特征在于，所述方法中，若焚烧飞灰的氯质量百分含量低于10％，处置过程中，还包括向球磨后的焚烧飞灰中添加氯化剂的步骤；
所述方法中，还包括，将收集到的粉尘返回至所述电弧熔融设备中进行再次处理的步骤；
所述方法中，焚烧飞灰为生活垃圾、医疗废弃物、化工污泥、废旧电路板、焚化场、煤电厂的焚烧飞灰中的任意一种或任意几种的混合；
所述冶金废渣为有色金属冶金废渣中赤泥、铜渣、铅渣、锌渣、镉渣、铬渣中的任意一种或任意几种的混合。
9.根据权利要求8所述的处理焚烧飞灰的方法，其特征在于，所述氯化剂采用氯化钠、氯化钾、氯化钙中的任意一种或任意几种的混合；所述氯化剂的添加量为处理的焚烧飞灰总质量的5％～10％。
10.根据权利要求7至9所述的处理焚烧飞灰的方法，其特征在于，所述方法中，球磨后焚烧飞灰与冶金废渣的混合物料中，所述焚烧飞灰添加量为两者总重量的50％～90％，其余为冶金废渣；
所述电弧熔融设备的电弧熔融炉内的熔融温度为1300℃～1600℃，熔融时间为0.5h～3h。
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