CN109746253A - 冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法及装置，涉及固体废物处理领域。该冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法包括以下步骤：将垃圾焚烧飞灰、矿物辅料、结晶成核剂加入到高炉渣中熔融分离，得到二次烟气和玻璃固化体；将二次烟气和烧结机头除尘灰混合后通入处理水中得到处理液，分离处理液，得到滤液和滤渣。本申请提供的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法能够在固化重金属的前提下，有效的回收利用氯及硅铝元素。本申请还提供了一种基于上述冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置。
Description
技术领域
本申请涉及一种固体废物处理领域，且特别涉及一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法及装置。
背景技术
垃圾焚烧飞灰是指在城市生活垃圾进行焚烧的过程中，从热回收系统和烟气净化系统中收集得到的微细粉体，因垃圾焚烧飞灰浓缩了较高浸出浓度的重金属和可溶性盐类而被规定为危险废弃物；不同地区对垃圾焚烧飞灰处理处置的法规、标准与管理政策均存在差异。
固化稳定化技术由于处理效果良好、处理时间短、适用范围广等优点，已经成为我国目前垃圾焚烧飞灰处理的主要方式，但是经固化稳定化处理后的飞灰一般会送至填埋场予以填埋，从而存在增容比高，需要占用大量的土地资源，且对地下水和周围土壤构成潜在的环境风险。
发明内容
本申请的目的在于提供一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其能够在固化重金属的前提下，有效的回收利用氯及硅铝元素。
第一方面，本申请实施例提供一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其包括以下步骤：
将垃圾焚烧飞灰、矿物辅料、结晶成核剂加入到高炉渣中熔融分离，得到二次烟气和玻璃固化体；
将二次烟气和烧结机头除尘灰混合后通入处理水中得到处理液，分离处理液，得到滤液和滤渣。
本申请实施例提供的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法通过将垃圾焚烧飞灰和辅料加入到高炉渣中熔融分离，得到可用于制备玻璃制品的玻璃固化体和二次烟气，随后将分离得到的二次烟气与烧结机头除尘灰混合后通入水中后分离，收集垃圾焚烧飞灰和烧结机头除尘灰中的重金属和氯等污染物，并回收利用硅铝资源，从而在固化重金属的同时分离回收氯和硅铝，降低了填埋量。
在一些可选的实施方案中，矿物辅料选自于滑石、炭黑、云母、高岭土中的至少一种。
上述技术方案中，采用滑石、炭黑、云母、高岭土等矿物辅料与垃圾焚烧飞灰和高炉渣混合进行熔融处理，能够促进熔融过程中玻璃固化体的形成，以使重金属杂质进入玻璃固化体中进行富集便于处理，并将氯分离至二次烟气中进行收集和处理。
在一些可选的实施方案中，结晶成核剂选自于碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙中的至少一种。
上述技术方案中，采用碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙等结晶成核剂与垃圾焚烧飞灰、高炉渣和矿物辅料混合进行熔融处理，能够通过Ca离子促进玻璃化固化体的产生。
在一些可选的实施方案中，高炉渣包含以下质量百分比的成分：0.1-5％的TFe，30-50％的CaO，30-40％的SiO2，5-15％的Al2O3，2-13％的MgO，余量为其他元素。
上述技术方案中，采用具有特定Ca、Si、Al、Mg成分的高炉渣与垃圾焚烧飞灰、矿物辅料、结晶成核剂混合进行熔融处理，能够促进玻璃化固化体形成并富集固化重金属。
在一些可选的实施方案中，烧结机头除尘灰包含以下质量百分比的成分：15-35％的TFe，4.5-9.6％的CaO，8-12％的SiO2，10-20％的Cl，0.5-3％的MgO，3-6％的Na2O，12-25％的K2O，余量为其他元素。
上述技术方案中，采用具有特定Ca、Si、Mg、Na、K成分的烧结机头除尘灰与熔融过程中收集得到的二次烟气混合后通入水中，能够得到具有合适比例的阴阳离子，以便于将氯元素和其他金属元素分离。
在一些可选的实施方案中，分离处理液是使用压滤和/或沉淀的方法进行；可选的，沉淀包括化学沉淀、二氧化碳曝气中的至少一种。
上述技术方案中，通过压滤、沉淀或压滤和沉淀方法分离处理液，能够使溶解的氯元素和不溶于水的金属元素分离，并进一步的进行回收处理，以避免造成二次污染。通过添加化学药剂进行沉淀处理、采用二氧化碳曝气进行沉淀处理会采用其他的沉淀方法处理，能够使处理液中的金属元素与氯元素分离后分别进行回收处理，避免后续处理不当造成二次污染。
在一些可选的实施方案中，熔融是在1300-1500℃下进行。
上述技术方案中，通过在1300-1500℃下进行高温熔融作业，能够分解垃圾焚烧飞灰中的二噁英等可分解杂质，从而对垃圾焚烧飞灰中的部分杂质进行初步处理并便于进行后续处理作业。
在一些可选的实施方案中，还包括：将滤液进行蒸发结晶处理，收集蒸发水作为处理水使用。
上述技术方案中，将处理除去金属元素后的滤液进行蒸发结晶处理，一方面能够收集滤液中的氯元素，另一方面能够得到可以回收利用的蒸发水进行循环作业，以便于节约用水资料。
第二方面，本申请实施例提供一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置，其用于实施第一方面提供的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，包括：用于进行熔融的反应器及分别与反应器连接的飞灰储仓、矿物辅料仓、成核剂仓，反应器还接有烟气收集仓，烟气收集仓分别连接有烧结灰储仓和浸出池，浸出池连接有分离池。
本申请实施例提供冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置采用飞灰储仓、添加剂储仓与反应器连接给料，并通过烟气收集仓收集反应器产生的二次烟气，将二次烟气与烧结灰储仓中储存的烧结机头除尘灰混合后通入到浸出池中得到处理液，最后将处理液通入分离池中进行处理，从而分离重金属元素和氯元素，避免造成二次污染。
在一些可选的实施方案中，分离池包括依次连接的压滤池、沉淀池、多效蒸发装置，浸出池与压滤池连接，多效蒸发装置与浸出池连接。
上述技术方案中，通过采用依次连接的压滤池、沉淀池、多效蒸发装置作为分离池，能够对处理液依次进行压滤、沉淀和蒸发作业，以便于分离处理液中的金属元素和氯元素。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置的结构示意图。
图中：100-反应器；110-飞灰储仓；120-矿物辅料仓；121-成核剂仓；130-烟气收集仓；140-烧结灰储仓；150-浸出池；160-分离池；161-压滤池；162-沉淀池；163-多效蒸发装置。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置，其包括：用于进行熔融的反应器100及分别与反应器100连接的飞灰储仓110、矿物辅料仓120、成核剂仓121，反应器100还接有烟气收集仓130，烟气收集仓130分别连接有烧结灰储仓140和浸出池150，浸出池150连接有分离池160。本实施例中，飞灰储仓110、矿物辅料仓120、成核剂仓121分别通过管道与反应器100连接，反应器100通过管道与烟气收集仓130连接，烟气收集仓130分别通过管道与烧结灰储仓140和浸出池150连接，浸出池150通过管道与分离池160连接。
本申请实施例提供的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置包括用于存储垃圾焚烧飞灰的飞灰储仓110、用于储存矿物辅料的矿物辅料仓120、用于储存结晶成核剂的成核剂仓121及用于进行熔融反应的反应器100，飞灰储仓110、矿物辅料仓120和成核剂仓121分别通过管道与反应器100连接，以将垃圾焚烧飞灰、矿物辅料和结晶成核剂给入到具有高炉渣的反应器100中进行熔融反应，并通过与反应器100连接的烟气收集仓130收集熔融反应中产生的二次烟尘，将烧结灰储仓140中储存的烧结机头除尘灰与烟气收集仓130中的二次烟尘混合后通入到浸出池150中进行吸收，并进一步通过与浸出池150连接的分离池160进行分离，以得到含有重金属元素的滤渣和含有氯元素的滤液分别进行回收利用。
在本申请实施例的一些优选方案中，分离池160包括依次连接的压滤池161、沉淀池162、多效蒸发装置163，浸出池150与压滤池161连接，多效蒸发装置163与浸出池150连接，本实施例中，压滤池161、沉淀池162、多效蒸发装置163依次通过管道连接，浸出池150与压滤池161通过管道连接，多效蒸发装置163与浸出池150通过管道连接。
烧结机头除尘灰与二次烟尘混合后通入到浸出池150中进行吸收后，依次通过压滤池161进行过滤作业后经沉淀池162进行沉淀，最后经多效蒸发装置163蒸发处理，并将多效蒸发装置163蒸发处理得到的冷凝液返回至浸出池150中循环利用，将压滤池161得到滤饼和沉淀池162得到沉淀合并后送至烧结车间进行配料处理，多效蒸发装置163蒸发得到的氯盐单独收集进行后续利用。
实施例2
本申请实施例提供了一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其是采用实施例1中的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置进行的，其包括以下步骤：
取武汉某垃圾焚烧发电厂运行时热回收系统和烟气净化系统中收集得到的粉尘30kg，即为垃圾焚烧飞灰。该垃圾焚烧飞灰的成分经检测主要包含以下质量百分比的元素：22.47％的Ca，11.62％的Si，15.7％的Cl，4.81％的S，3.45％的K，2.64％的Na，1.43％的Mg。
将30kg垃圾焚烧飞灰、5kg滑石、3kg炭黑、3kg碳酸钙、2kg氧化钙加入到50kg高炉渣(高炉渣的成分经检测主要包含以下质量百分比的成分：3.76％的TFe，44.6％的CaO，31.8％的SiO2，12.5％的Al2O3，8.74％的MgO，余量为其他元素)中，并在高炉中于1350℃下熔融60min，分别收集下层冷却的玻璃固化体和上层溢散的二次烟气，将玻璃化固体作为基础玻璃进行资源化利用制作玻璃工艺品。
取铁矿石烧结过程中烧结机头烟气电除尘器收集的粉尘作为烧结机头除尘灰，烧结机头除尘灰的成分经检测主要包含以下质量百分比的成分：21.92％的TFe，6.84％的CaO，8.53％的SiO2，13.5％的Cl，2.14％的MgO，5.3％的Na2O，16.85％的K2O，余量为其他元素。
将二次烟气与烧结机头除尘灰混合后通入至处理水中得到处理液，压滤处理液得到滤液和滤渣，将富含铁的滤渣用于烧结配料使用，将滤液进行多效蒸发结晶处理得到氯盐和冷凝水，将冷凝水循环作为处理水使用。
实施例3
本申请实施例提供了一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其是采用实施例1中的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置进行的，其包括以下步骤：
取武汉某垃圾焚烧发电厂运行时热回收系统和烟气净化系统中收集得到的粉尘40kg，即为垃圾焚烧飞灰。该垃圾焚烧飞灰的成分经检测主要包含以下质量百分比的元素：22.47％的Ca，11.62％的Si，15.7％的Cl，4.81％的S，3.45％的K，2.64％的Na，1.43％的Mg。
将30kg垃圾焚烧飞灰、5kg滑石、3kg炭黑、3kg碳酸钙、2kg氧化钙加入到65kg高炉渣(高炉渣的成分经检测主要包含以下质量百分比的成分：1.58％的TFe，38.49％的CaO，35.1％的SiO2，9.2％的Al2O3，11.55％的MgO，余量为其他元素)中，并在高炉中于1400℃下熔融55min，分别收集下层冷却的玻璃固化体和上层溢散的二次烟气，将玻璃化固体作为基础玻璃进行资源化利用制作玻璃工艺品。
取铁矿石烧结过程中烧结机头烟气电除尘器收集的粉尘作为烧结机头除尘灰，烧结机头除尘灰的成分经检测主要包含以下质量百分比的成分：26.47％的TFe，8.15％的CaO，10.28％的SiO2，16.3％的Cl，2.65％的MgO，4.3％的Na2O，13.26％的K2O，余量为其他元素。
将二次烟气与烧结机头除尘灰混合后通入至处理水中得到处理液，对处理液进行二氧化碳曝气处理，随后进行压滤得到滤液和滤渣，将富含铁的滤渣用于烧结配料使用，将滤液进行多效蒸发结晶处理得到氯盐和冷凝水，将冷凝水循环作为处理水使用。
实施例4
本申请实施例提供了一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其是采用实施例1中的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置进行的，其包括以下步骤：
取武汉某垃圾焚烧发电厂运行时热回收系统和烟气净化系统中收集得到的粉尘20kg，即为垃圾焚烧飞灰。该垃圾焚烧飞灰的成分经检测主要包含以下质量百分比的元素：22.47％的Ca，11.62％的Si，15.7％的Cl，4.81％的S，3.45％的K，2.64％的Na，1.43％的Mg。
将45kg垃圾焚烧飞灰、5kg滑石、3kg炭黑、3kg碳酸钙、2kg氧化钙加入到50kg高炉渣(高炉渣的成分经检测主要包含以下质量百分比的成分：4.06％的TFe，36.8％的CaO，33.4％的SiO2，6.87％的Al2O3，12.36％的MgO，余量为其他元素)中，并在高炉中于1450℃下熔融50min，分别收集下层冷却的玻璃固化体和上层溢散的二次烟气，将玻璃化固体作为基础玻璃进行资源化利用制作玻璃工艺品。
取铁矿石烧结过程中烧结机头烟气电除尘器收集的粉尘作为烧结机头除尘灰，烧结机头除尘灰的成分经检测主要包含以下质量百分比的成分：27.24％的TFe，5.57％的CaO，9.82％的SiO2，16.5％的Cl，2.58％的MgO，4.6％的Na2O，21.49％的K2O，余量为其他元素。
将二次烟气与烧结机头除尘灰混合后通入至处理水中得到处理液，向处理液中加入碳酸氢铵沉淀剂进行沉淀、过滤得到滤液和沉淀，随后对滤液进行压滤处理液得到滤液和滤渣，将富含铁的滤渣和沉淀混合用于烧结配料使用，将滤液进行多效蒸发结晶处理得到氯盐和冷凝水，将冷凝水循环作为处理水使用。
综上所述，本申请实施例提供的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法及装置能够在固化重金属污染物，并有效的回收利用氯及硅铝元素。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (10)
1.一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将垃圾焚烧飞灰、矿物辅料、结晶成核剂加入到高炉渣中熔融分离，得到二次烟气和玻璃固化体；
将二次烟气和烧结机头除尘灰混合后通入处理水中得到处理液，分离所述处理液，得到滤液和滤渣。
2.根据权利要求1所述的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，所述矿物辅料选自于滑石、炭黑、云母、高岭土中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，所述结晶成核剂选自于碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，所述高炉渣包含以下质量百分比的成分：0.1-5％的TFe，30-50％的CaO，30-40％的SiO2，5-15％的Al2O3，2-13％的MgO，余量为其他元素。
5.根据权利要求1所述的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，所述烧结机头除尘灰包含以下质量百分比的成分：15-35％的TFe，4.5-9.6％的CaO，8-12％的SiO2，10-20％的Cl，0.5-3％的MgO，3-6％的Na2O，12-25％的K2O，余量为其他元素。
6.根据权利要求1所述的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，分离所述处理液是使用压滤和/或沉淀的方法进行；可选的，所述沉淀包括化学沉淀、二氧化碳曝气中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，所述熔融是在1300-1500℃下进行。
8.根据权利要求1所述的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，还包括：将所述滤液进行蒸发结晶处理，收集蒸发水作为所述处理水使用。
9.一种冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置，其特征在于，其包括：用于进行熔融的反应器及分别与所述反应器连接的飞灰储仓、矿物辅料仓、成核剂仓，所述反应器还接有烟气收集仓，所述烟气收集仓分别连接有烧结灰储仓和浸出池，所述浸出池连接有分离池。
10.根据权利要求9所述的冶金废渣协同处理垃圾焚烧飞灰的装置，其特征在于，所述分离池包括依次连接的压滤池、沉淀池、多效蒸发装置，所述浸出池与所述压滤池连接，所述多效蒸发装置与所述浸出池连接。
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