CN112730147A - 按不同粒径级配分析垃圾焚烧炉渣中有色金属含量的方法 - Google Patents
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Abstract
一种按不同粒径级配分析垃圾焚烧炉渣中有色金属含量的方法，按照标准取样方法从垃圾焚烧厂收集炉渣样品，通过标准筛分成不同粒径以确定炉渣的级配分布；用水洗‑烘干‑磁选‑碾碎的方法确定磁性金属的含量，之后采用破碎‑二次过筛‑密度分离‑熔炼‑钻孔‑XRF的方法，确定各种有色金属的含量。本发明提供一种分析垃圾焚烧炉渣中金属质量比分析的方法，以实现对炉渣后续处理所用设备能源的合理优化。
Description
技术领域
本发明涉及生活垃圾焚烧炉渣处理领域，具体涉及生活垃圾炉渣中有色金属含量分析领域。
背景技术
近年来，焚烧已逐渐成为我国生活垃圾处置的主流技术，以有效地将生活垃圾体积和质量分别减少约90％和70％，并产生电和热，能显著降低市政垃圾处理压力。但垃圾焚烧不是终端处理，仍会产生炉渣和飞灰残余物质，其中生活垃圾炉渣占总残留质量的80％，产量十分庞大。研究表明炉渣是一种成分十分复杂的混合物，含有大比例的煤灰，以及混杂有较多的废铁料、轻有色金属铝和重有色金属铜锌镍等。为了充分回收炉渣中的有价值的金属，目前炉渣的后续处理采用磁选以及涡电流方法对炉渣中含有的废铁料、轻有色金属铝和重有色金属铜锌镍等进行提取并回收处理，且生产出来的炉渣集料粒径可根据实际需要呈级配分布。但是在对炉渣筛分以及金属回收设备规格选取时，处理厂家由于不清楚垃圾焚烧炉渣中的金属的质量占比，往往会造成对设备规格的错误选取，进而引发设备资源的浪费或者所选规格不足以符合实际需要。所述两种情况均不符合能源合理利用的原则。
为此，有必要发明一种分析不同粒径级配的垃圾焚烧炉渣中金属尤其是有色金属质量比的方法，对筛分装置、磁选机、涡电流的规格和大小进行最优选择。从资源角度来看，既能做到资源的回收利用，又可以降低现有资源的浪费，尽可能实现资源的合理利用化。
发明内容
为了克服现有垃圾焚烧炉渣处理厂对炉渣中有色金属回收环节所选设备规格不能实现资源的合理利用的问题，本发明提供一种分析垃圾焚烧炉渣中金属质量比分析的方法，以实现对炉渣后续处理所用设备能源的合理优化。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种按不同粒径级配分析垃圾焚烧炉渣中有色金属含量的方法，包括以下步骤：
1)筛分：利用标准筛，通过多级筛选将炉渣粒径分成>40mm、20-40mm、10-20mm、5-10mm、2-5mm、0-2mm；
2)水洗：通过水洗去除大颗粒上附着的小颗粒，此操作在对应的标准筛上进行，所用水量为炉渣质量的4-6倍；
3)烘干：将炉渣放置在温度为105℃以上的电烘箱中12小时以上，去除炉渣所含水分，以便于后续分析；
4)破碎：通过破碎降低无机组分粒径，但并不改变其中金属颗粒物的粒径大小；
5)二次筛分：通过二次筛分实现破碎后颗粒物级配重新分布，将金属与非金属分离；
6)磁选：通过磁选提取出磁性材料，并将磁性材料碾碎从中手动挑选出铁屑，计算铁屑的含量；
7)密度分离：通过配制多聚钨酸钠溶液将铜、锌等重有色金属与铝、其它无机颗粒物分离，所述多聚钨酸钠溶液的密度＝2.8g/cm3，液固比＝0.435L/kg，沉在溶液底部是重有色金属，浮在溶液顶部的是铝或其它无机颗粒物；
8)熔炼：将密度分选后的重有色金属混合物熔炼，制备形成金属块；
9)钻孔：采用电钻对金属块进行锉屑，收集锉屑物颗粒，进行后续XRF测定有色金属种类和含量；
10)XRF：通过XRF确定有色金属的含量。
进一步，所述方法还包括以下步骤：
11)0-2mm炉渣颗粒物中金属铝含量的化学分析方法：将15g的炉渣放入氢氧化钠溶液中，炉渣中的金属铝与氢氧化钠溶液反应产生氢气，通过测量氢气的产生量来推算金属铝的含量。
进一步，所述方法还包括以下步骤：
12)涡电流分选：对于颗粒直径>10mm炉渣，分别采用涡电流分选设备提取炉渣中的非磁性金属。
本发明中，为了获得具有代表性的炉渣样品，在某垃圾焚烧厂连续排渣过程中的不同地点均匀取样，并在实验室采用四分法进行分样处理。四分法具体操作为：将各个地点的炉渣样品掺混均匀之后平摊开，并分成四等份，去掉两个相对部分，将剩下的两部分混合后再重复上述步骤，直到获得试验所需质量为止。为了确保分析的可靠性，要求进行3个平行样品。
按照标准取样方法从垃圾焚烧厂收集炉渣样品，通过标准筛分成不同粒径以确定炉渣的级配分布；用水洗-烘干-磁选-碾碎的方法确定磁性金属的含量，之后采用破碎-二次过筛-密度分离-熔炼-钻孔-XRF的方法，确定各种有色金属的含量。
本发明的有益效果主要表现在：实现对炉渣后续处理所用设备能源的合理优化。
附图说明
图1是按不同粒径级配分析垃圾焚烧炉渣中有色金属含量的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1，一种按不同粒径级配分析垃圾焚烧炉渣中有色金属含量的方法，包括以下步骤：
1)筛分：利用标准筛，通过多级筛选将炉渣粒径分成>40mm、20-40mm、10-20mm、5-10mm、2-5mm、0-2mm；
2)水洗：通过水洗去除大颗粒上附着的小颗粒，此操作在对应的标准筛上进行，所用水量为炉渣质量的4-6倍；
3)烘干：将炉渣放置在温度为105℃以上的电烘箱中12小时以上，去除炉渣所含水分，以便于后续分析；
4)破碎：通过破碎降低无机组分粒径，但并不改变其中金属颗粒物的粒径大小；
5)二次筛分：通过二次筛分实现破碎后颗粒物级配重新分布，将金属与非金属分离；
6)磁选：通过磁选提取出磁性材料，并将磁性材料碾碎从中手动挑选出铁屑，计算铁屑的含量；
7)密度分离：通过配制多聚钨酸钠溶液将铜、锌等重有色金属与铝、其它无机颗粒物分离，所述多聚钨酸钠溶液的密度＝2.8g/cm3，液固比＝0.435L/kg，沉在溶液底部是重有色金属，浮在溶液顶部的是铝或其它无机颗粒物；
8)熔炼：将密度分选后的重有色金属混合物熔炼，制备形成金属块；
9)钻孔：采用电钻对金属块进行锉屑，收集锉屑物颗粒，进行后续XRF测定有色金属种类和含量；
10)XRF：通过XRF确定有色金属的含量。
进一步，所述方法还包括以下步骤：
11)0-2mm炉渣颗粒物中金属铝含量的化学分析方法：将15g的炉渣放入氢氧化钠溶液中，炉渣中的金属铝与氢氧化钠溶液反应产生氢气，通过测量氢气的产生量来推算金属铝的含量。
进一步，所述方法还包括以下步骤：
12)涡电流分选：对于颗粒直径>10mm炉渣，分别采用涡电流分选设备提取炉渣中的非磁性金属。
如图1所示，所获取炉渣经自然风干后，先经20mm标准筛，>20mm的炉渣再过40mm标准筛，得到>40mm的炉渣A和20-40mm炉渣B；0-20mm炉渣经10mm标准筛，得到10-20mm的炉渣C；0-10mm炉渣经5mm标准筛，得到5-10mm炉渣D；0-5mm炉渣经2mm标准筛，得到2-5mm炉渣E；剩余的炉渣为0-2mm炉渣F。称重炉渣A、B、C、D、E、F即可知样品的级配。
筛分所得炉渣F执行步骤2)去除颗粒上附着的熔渣，此过程在0.075mm标准筛上进行，认为0-0.075mm炉渣中不含金属。0.075-2mm炉渣在95℃电烘箱中执行步骤3)，待炉渣冷却后执行步骤6)进行磁选，得到炉渣F的磁性物，将磁性物碾碎并手动挑选出铁屑，以获得金属铁的含量。非磁性物执行步骤7)进行密度分离，轻物为有色金属铝与熔渣的混合物，重物为重有色金属。对轻物执行步骤11)进行化学分析，通过氢气的产生量可推算金属铝在炉渣中的含量；重物执行步骤8)以及步骤9)以获得粉末状的金属屑，金属屑执行步骤10)进行元素分析，以获得各重金属在炉渣样品中的含量。
筛分所得炉渣D、E分析程序类似，唯一不同点在于步骤2)以及步骤5)中的标准筛大小(炉渣D使用5mm标准筛，炉渣E使用2mm标准筛)。在此以炉渣E为例。炉渣E在2mm标准筛上执行步骤2)去除熔渣(熔渣与炉渣F混合)，再执行步骤3)、步骤6)操作，将炉渣E中的磁性物和非磁性物分离，将磁性物碾碎并手动挑选出铁屑，以获得金属铁的含量。非磁性物执行步骤4)将非金属粒径减小，再用2mm标准筛执行步骤5)进行二次筛分，以筛出粒径在2-5mm之间的金属颗粒，并得到粒径在0-2mm之间的非金属颗粒。对筛上物执行步骤7)进行密度分离，轻物为有色金属铝，重物执行步骤8)以及步骤9)以获得粉末状的金属屑，并执行步骤10)进行元素分析，以获得各重金属在炉渣样品中的含量。
炉渣A、B、C分析程序完全相同，在此以炉渣C为例。炉渣C经步骤3)进行烘干，并执行步骤6)将磁性物与非磁性物分开，将磁性物碾碎并手动挑选出铁屑，以获得金属铁的含量；非磁性物执行步骤12)进行涡电流分选，以提取炉渣中的非磁性金属。所得非磁性金属执行步骤7)进行密度分离，所得轻物为有色金属铝，重物执行步骤8)以及步骤9)以获得粉末状的金属屑，金属屑执行步骤10)进行元素分析，以获得各重金属在炉渣样品中的含量。
由上述内容可知，本发明设计合理且操作简单，使用标准筛可有效的对炉渣级配进行分析；采用水洗-烘干-磁选可去除炉渣上的附着熔渣，并得到炉渣中金属铁的含量；破碎-二次筛分可以有效的将金属与非金属分离；并可通过多聚钨酸钠溶液密度分离或者后续的化学分析可以得到金属铝的含量；熔炼-钻孔-XRF用于物质的元素分析，能执行最终的重有色金属的含量分析。
本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。
Claims (3)
1.一种按不同粒径级配分析垃圾焚烧炉渣中有色金属含量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)筛分：利用标准筛，通过多级筛选将炉渣粒径分成>40mm、20-40mm、10-20mm、5-10mm、2-5mm、0-2mm；
2)水洗：通过水洗去除大颗粒上附着的小颗粒，此操作在对应的标准筛上进行，所用水量为炉渣质量的4-6倍；
3)烘干：将炉渣放置在温度为105℃以上的电烘箱中12小时以上，去除炉渣所含水分，以便于后续分析；
4)破碎：通过破碎降低无机组分粒径，但并不改变其中金属颗粒物的粒径大小；
5)二次筛分：通过二次筛分实现破碎后颗粒物级配重新分布，将金属与非金属分离；
6)磁选：通过磁选提取出磁性材料，并将磁性材料碾碎从中手动挑选出铁屑，计算铁屑的含量；
7)密度分离：通过配制多聚钨酸钠溶液将铜、锌等重有色金属与铝、其它无机颗粒物分离，所述多聚钨酸钠溶液的密度＝2.8g/cm3，液固比＝0.435L/kg，沉在溶液底部是重有色金属，浮在溶液顶部的是铝或其它无机颗粒物；
8)熔炼：将密度分选后的重有色金属混合物熔炼，制备形成金属块；
9)钻孔：采用电钻对金属块进行锉屑，收集锉屑物颗粒，进行后续XRF测定有色金属种类和含量；
10)XRF：通过XRF确定有色金属的含量。
2.如权利要求1所述的按不同粒径级配分析垃圾焚烧炉渣中有色金属含量的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
11)0-2mm炉渣颗粒物中金属铝含量的化学分析方法：将15g的炉渣放入氢氧化钠溶液中，炉渣中的金属铝与氢氧化钠溶液反应产生氢气，通过测量氢气的产生量来推算金属铝的含量。
3.如权利要求2所述的按不同粒径级配分析垃圾焚烧炉渣中有色金属含量的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
12)涡电流分选：对于颗粒直径>10mm炉渣，分别采用涡电流分选设备提取炉渣中的非磁性金属。
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