CN113501690A - 一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法，该方法通过水硬性胶凝材料将飞灰粉体固结成团制成球形颗粒，待其充分固化后将球形颗粒浸泡脱盐，所述球形颗粒中粉体原料按质量份数计包括以下组分：赤泥80~90份，水硬性胶凝材料10~20份。该方法从根源上解决了常规水洗飞灰脱盐时超细粉体材料吸水性强、难以实现固液分离而带来的脱盐困难问题，并且分理出的水洗液澄清透明，易于进一步的无害化处理及循环利用，同时实现了飞灰的水泥窑协同处置，并彻底消除飞灰建材产品的泛盐难题，经过造粒的飞灰与胶凝材料建立了较高的力学强度，能够作为轻质骨料掺入混凝土中使用，拓宽了飞灰资源化利用途径。

Description

一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法
技术领域
本发明属于飞灰处理技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法。
背景技术
目前，对大体量生活垃圾的最佳处理方法是垃圾焚烧，通过焚烧不仅能去除垃圾中的可燃性致癌物、病毒性污染物、剧毒有机物，同时由于垃圾具备较高的燃烧热，可以用来焚烧发电。
但是，在垃圾焚烧过程中，挥发态的重金属及二噁英等容易富集在飞灰颗粒表面，导致飞灰含有很高的重金属浸出毒性和二噁英类污染物，被我国《国家危险废物名录》、美国环境保护署(USEPA)、日本及欧盟标准均列为危险废弃物，必须经过特殊处理才能进入生态环境。
对于飞灰中重金属固化处理已有很多研究，包括水泥固化法、沥青固化法、化学药剂稳定法、烧结法、熔融法、地聚合物固化法等方法。由于飞灰中含有CaO、SiO2和Al2O3，和水泥原料成分相似，同属Ca-Si-Al体系。但是目前最佳且最具有产业化运用前景的处理方法是采用水泥窑协同处置。
不过，在对垃圾焚烧飞灰进行荧光分析测试后发现，飞灰中含有20％以上的氯元素。在用垃圾焚烧飞灰烧制水泥熟料时，在水泥窑内1400-1500度的高温煅烧条件下，熔融态的含氯飞灰会通过耐火砖缝隙渗入，与窑体外壳的金属结构接触，破坏窑体结构。另外飞灰中的盐金属、氯等元素在水泥窑内循环富集，在窑尾预分解系统冷却融结引起结皮，轻则影响窑的正常生产和水泥产品质量，重则会导致闭窑。同时垃圾焚烧飞灰中的氯、盐金属等元素会对生态水泥熟料产生危害。
为了解决飞灰中含氯过高的问题，目前普遍采用水洗的方法来去除飞灰中的氯盐。但实践证明，由于飞灰属于超细粉体，本身能够从空气中吸附大量的水，在其表面形成羟基层和多层物理吸附水，若采用常规粉体水洗方法处理，则存在水洗后，浆体中粉液混合难以分离，即使采用压滤脱水的方法，仍有40％以上的水难以脱除，并且由于分离出的液体浑浊，后续过滤液无害化处理难度大的问题，水洗后的飞灰含水率高，干燥处理能耗较大，成本大幅增加，极大地限制了其资源化应用的发展。
发明内容
针对现有飞灰存在的水洗脱盐问题，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法，该方法通过水硬性胶凝材料将飞灰粉体固结成团制成球形颗粒，待其充分固化后将球形颗粒浸泡脱盐，所述球形颗粒中粉体原料按质量份数计包括以下组分：垃圾焚烧飞灰80～90份，水硬性胶凝材料10～20份。
作为改进的是，所述水硬性胶凝材料为硅酸盐系列水泥、盐激发矿渣、地聚合物、硫铝酸盐水泥、磷酸镁水泥中的一种或多种混合。
作为改进的是，所述垃圾焚烧飞灰为生活垃圾焚烧电厂烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的飞灰和底灰。
作为改进的是，该方法具体包括以下步骤：
1)按配比将粉体原料在常温下加水和减水剂拌和成干稠的膏体，其中加水量占粉体原料质量的15％～20％，减水剂掺量占粉体原料质量的0.5％～1％，水和减水剂的精确用量以方便造粒为准；
2)将干稠的浆体倒入造粒机造粒成球；
3)待颗粒球表面圆润没有裂缝且颗粒球之间不相互粘连时，即完成待脱盐球状颗粒制作；
4)将待脱盐球状颗粒静置直至充分固化，以在水中浸泡不溃散不泥化为准；
5)将充分固化的待脱盐球状颗粒倒入清水池中浸泡0.5～1小时，浸泡固液比控制为1:4～7；
6)将浸取液倒出即完成待脱盐球状颗粒的脱盐处理。
作为改进的是，所述减水剂为萘系、脂肪族或聚羧酸。
有益效果：
与现有技术相比，本发明的一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法，具有如下优势：
(1)彻底解决了水洗粉体飞灰脱水困难的问题
尽管已有实践证明，飞灰水洗能够达到脱盐的目的，但是由于飞灰属于超细粉体，具有很大的吸水性，因此水洗后的飞灰经过压滤等手段脱水后仍带有40％以上的水分，可溶盐溶解在飞灰孔隙水中无法完全脱除，需要反复多次的水洗和压滤，工艺繁琐，效率低下，而且多次水洗产生的废水量大、水质浑浊，后续的净化处理成本高昂。
本发明通过水硬性胶凝材料将飞灰固结成团，利用飞灰与胶凝材料建立力学强度将飞灰粉体固结成飞灰骨料，待其充分固化后用清水浸泡，使其中盐分充分浸出，最后将颗粒从浸泡液中取出，实现固液分离，即达到水洗脱盐的目的，从根源上解决了常规水洗飞灰脱盐时超细粉体材料吸水性强、难以实现固液分离而带来的脱盐困难问题。
(2)实现了飞灰的水泥窑协同处置
飞灰中含有20％以上的氯元素，在用垃圾焚烧飞灰烧制水泥熟料时，在水泥窑内1400-1500度的高温煅烧条件下，熔融态的含氯飞灰会通过耐火砖缝隙渗入，与窑体外壳的金属结构接触，破坏窑体结构。另外飞灰中的盐金属、氯等元素在水泥窑内循环富集，在窑尾预分解系统冷却融结引起结皮，轻则影响窑的正常生产和水泥产品质量，重则会导致闭窑，同时垃圾焚烧飞灰中的氯、盐金属等元素会对生态水泥熟料产生危害。
本发明通过水硬性胶凝材料将飞灰固结成坚硬的颗粒，浸泡脱盐充分，颗粒易于烘干，实现了飞灰的水泥窑协同处置。
(3)开拓了安全消纳飞灰的资源化利用路径
安全消纳飞灰的建材化应用是飞灰的最有效资源化利用途径，但由于飞灰中可溶盐含量较高，用飞灰开发的建材产品泛盐严重，极大地制约了飞灰的资源化发展。
本发明通过水硬性胶凝材料将飞灰固结成团，脱盐充分，彻底消除飞灰建材产品的泛盐难题，同时经过造粒的飞灰与胶凝材料建立了较高的力学强度，能够作为轻质骨料掺入混凝土中使用，拓宽了飞灰资源化利用途径。
具体实施方式
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的常规技术人通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。
实施例1
选定泰州市生活垃圾焚烧发电有限公司产生的废料垃圾焚烧飞灰为处理对象，经测定其氯盐含量8.95％。按飞灰80份、P.O 42.5普通硅酸盐水泥20份的质量份数比例干混均匀，加入占粉体原料质量15％的水和0.5％的减水剂，将材料拌和成干稠的膏体，再将膏体倒入造粒机制成3-20mm粒径的球状颗粒，将待脱盐球状颗粒静置7天使其充分固化至遇水不溃散不泥化；将充分固化的颗粒倒入清水池中浸泡1小时，浸泡固液比为1:5，使其中盐充分浸出，即实现了飞灰脱盐。用荧光分析仪测得脱盐飞灰颗粒球中残留盐含量为0.08％，盐的脱除较为充分。
实施例2
选定泰州市生活垃圾焚烧发电有限公司产生的废料垃圾焚烧飞灰为处理对象，经测定其氯盐含量8.95％。按飞灰90份、P.O 42.5普通硅酸盐水泥10份的质量份数比例干混均匀，加入占粉体原料质量15％的水和0.5％的减水剂，将材料拌和成干稠的膏体，再将膏体倒入造粒机制成3-20mm粒径的球状颗粒，将待脱盐球状颗粒静置7天使其充分固化至遇水不溃散不泥化；将充分固化的颗粒倒入清水池中浸泡0.5小时，浸泡固液比为1:6，使其中盐充分浸出，即实现了飞灰脱盐。用荧光分析仪测得脱盐飞灰颗粒球中残留盐含量为0.11％，盐的脱除较为充分。
实施例3
选定泰州市生活垃圾焚烧发电有限公司产生的废料垃圾焚烧飞灰为处理对象，经测定其氯盐含量8.95％。按飞灰85份、P.O 42.5普通硅酸盐水泥15份的质量份数比例干混均匀，加入占粉体材料质量15％的水和0.5％的减水剂，将材料拌和成干稠的膏体，再将膏体倒入造粒机制成3-20mm粒径的球状颗粒，将待脱盐球状颗粒静置7天使其充分固化至遇水不溃散不泥化；将充分固化的颗粒倒入清水池中浸泡0.8小时，浸泡固液比为1:7，使其中盐充分浸出，即实现了飞灰脱盐。用荧光分析仪测得脱盐飞灰颗粒球中残留盐含量为0.06％，盐的脱除较为充分。
以上所述仅为本发明飞灰粉体脱盐技术较佳的具体实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内采用固化造粒的方法进行粉体材料的脱盐均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法，其特征在于：通过水硬性胶凝材料将飞灰粉体固结成团制成球形颗粒，待其充分固化后将球形颗粒浸泡脱盐，所述球形颗粒中粉体原料按质量份数计包括以下组分：垃圾焚烧飞灰80~90份，水硬性胶凝材料10~20份。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法，其特征在于：所述水硬性胶凝材料为硅酸盐系列水泥、盐激发矿渣、地聚合物、硫铝酸盐水泥、磷酸镁水泥中的一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法，其特征在于：所述垃圾焚烧飞灰为生活垃圾焚烧电厂烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的飞灰和底灰。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1）按配比将粉体原料在常温下加水和减水剂拌和成干稠的膏体，其中加水量占粉体原料质量的15%~20%，减水剂掺量占粉体原料质量的0.5%~1%，水和减水剂的精确用量以方便造粒为准；
2）将干稠的浆体倒入造粒机造粒成球；
3）待颗粒球表面圆润没有裂缝且颗粒球之间不相互粘连时，即完成待脱盐球状颗粒制作；
4）将待脱盐球状颗粒静置直至充分固化，以在水中浸泡不溃散不泥化为准；
5）将充分固化的待脱盐球状颗粒倒入清水池中浸泡0.5~1小时，浸泡固液比控制为1:4~7；
6）将浸取液倒出即完成待脱盐球状颗粒的脱盐处理。
5.根据权利要求4所述的一种垃圾焚烧飞灰造粒固化脱盐方法，其特征在于：所述减水剂为萘系、脂肪族或聚羧酸。
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