CN113912101A

CN113912101A - 生活垃圾焚烧飞灰的综合利用方法

Info

Publication number: CN113912101A
Application number: CN202010665804.9A
Authority: CN
Inventors: 杨茂华; 陈雨艳; 杨利方; 龙炳清; 杨秀勇; 何建华
Original assignee: Sichuan Weisheng Environmental Protection Co Ltd
Current assignee: Sichuan Weisheng Environmental Protection Co Ltd
Priority date: 2020-07-11
Filing date: 2020-07-11
Publication date: 2022-01-11

Abstract

本发明介绍的生活垃圾焚烧飞灰的一种综合利用方法，包括分离可溶性盐、将可溶性盐中的钙转化成二水石膏、其余生产氯化钾和氯化钠混合盐、残渣生产水泥激发剂产品等过程。

Description

生活垃圾焚烧飞灰的综合利用方法

技术领域

本发明涉及生活垃圾焚烧飞灰的一种综合利用方法。

背景技术

生活垃圾焚烧（包括发电）是生活垃圾处理的主要发展趋势。在生活垃圾焚烧处理的过程中必然产生大量飞灰。该飞灰含有二噁英和重金属，是一种危险固体废弃物，若排入环境，将对生态环境造成严重污染。目前处理飞灰的主要方法有安全填埋、水泥固化等方法。占用大量土地，仍然存在环境风险因素；后者由于存在大量可溶性盐，固化物不稳定，难以有效利用，其存放也存在环境安全风险。现有处理方法基本属于减量化处理。飞灰含有大量有用物质，是宝贵资源，开发飞灰综合利用方法具有重大价值，也是中国乃至世界目前急需解决的问题。

发明内容

针对目前生活垃圾焚烧产生的飞灰处理方法存在的问题，本发明的目的是寻找高效、经济的飞灰综合利用方法，其特征在于将飞灰和水连续送入具有破碎、溶解、洗涤和固液分离功能的一体化装置中，在该装置中，固相和液相逆向运动，其中固相由螺旋机械推动，液相由重力推动，水的加入位置在残渣排出位置之前30cm～50cm处，一体化装置辅以超声波强化传质过程，一体化装置每立方米有效容积的超声波供电功率为1kW～3kW，整个过程在常温下进行，时间为8min～15min，水的加入质量为以干基计的飞灰质量的1.5倍～3.5倍；从一体化装置的飞灰入口端通过过滤筛分离出的液相产物通过精滤，精滤渣与飞灰一并加入前述一体化装置；精滤产生的液相送入沉淀反应器进行沉淀反应，加入硫酸钠或者碳酸钠进行沉淀反应，沉淀反应在常温下进行，时间为5min～15min，硫酸钠以固体（不限于固体）形态在搅拌条件下加入，加入量为理论加入量，碳酸钠以浓度为250g/L～500g/L的雾状溶液形态在搅拌条件下加入，碳酸钠溶液雾滴粒径小于50微米，碳酸钠加入量为理论量的100.00%～100.02%；沉淀反应结束后，进行固液分离，分离产生沉淀物进行三级逆流洗涤，洗涤用水质量为以干基计的沉淀物质量的1.5倍～2.0倍，洗涤水返回前述一体化装置，洗涤后的沉淀物采用现有技术烘干，得到石膏或者轻质碳酸钙产品；上一固液分离过程产生的溶液采用现有技术进行蒸发浓缩、结晶、晶体干燥，得到NaCl和KCl混合盐产物，该产物既可直接作为产品销售，也可进一步分离成NaCl和KCl产品；从一体化装置的飞灰残渣排口端排出的残渣进行机械脱水，将残渣含水率降到40%以下，脱水过程产生的水返回一体化装置；机械脱水后的残渣与生石灰粉混合并造粒，造粒配比以干基计分别为残渣85%～95%，生石灰5%～15%,造出的颗粒物直径为0.5mm～3.0mm,该颗粒物利用后续煅烧过程的余热进行干燥，将颗粒物含水率降到5%以下；干燥后的颗粒物送煅烧炉进行煅烧，煅烧温度为900℃～1100℃，时间为1.5h～2.5h，煅烧后的固体产物为生石灰，排出的烟气用于前述颗粒物干燥后，利用现有技术处理，最终达标排放，烟气收集处理的粉尘用于后续制造水泥激发剂的原料；将煅烧后生成的生石灰磨成生石灰粉，生石灰粉与前述收集的粉尘加入CaSO₄·2H₂O反应器中，在搅拌条件下加入硫酸溶液进行反应，硫酸按理论量加入，水的加入量为理论量的102%～110%，硫酸水溶液加入完成后，持续搅拌反应0.5～1h，反应产物排入熟料仓，熟化24～48h，得到水泥激发剂。

本发明的目的是这样实现的，飞灰和水进入前述一体化装置后，在螺旋机械推动下，附带产生破碎和搅拌作用，使飞灰中的可溶性盐发生溶解反应，利用超声波加速这一进程，从而使可溶性盐充分溶解，为后续残渣处理创造有利条件。在一体化装置中，固相和液相逆向运动，可保障整个系统水平衡、充分降低残渣中可溶性盐含量、提高产出溶液的盐浓度并降低后续溶液处理的能耗，几举兼得。一体化装置产出的液相采用精滤，其目的是保证后续产品的质量。

溶液加入硫酸钠或者碳酸钠，通过CaCl₂+Na₂SO₄=CaSO₄+2NaCl或者CaCl₂+Na₂CO₃ =CaCO₃+2NaCl,将溶液中的Ca²⁺去除，保证后续NaCl和KCl混合盐的质量。

一体化装置产出的残渣进行机械脱水，将残渣含水率降到40%以下，一是保证造粒过程能顺利进行，同时降低烘干过程和煅烧过程能耗，进而保证煅烧过程得到彻底分解二噁英及其前驱体、颗粒物中碳酸钙分解必须的温度。

造粒过程大大降低后续煅烧过程粉尘产生量。造粒过程加入生石灰，其作用为通过CaO+H₂O=Ca(OH)₂,降低颗粒物含水率；在烘干过程中发生Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃+H₂O，Ca(OH)₂吸收CO₂生成CaCO₃有利于提高颗粒物强度；在煅烧过程中CaCO₃和Ca(OH)₂分解，发生CaCO₃=CaO+CO₂, Ca(OH)₂=CaO+H₂O反应，生成生石灰。生石灰粉中加入硫酸溶液反应并熟化，通过CaO+H₂SO₄+H₂O=CaSO₄·2H₂O，得到水泥激发剂。

相对于现有方法，本发明的突出优点是可实现生活垃圾焚烧产生的飞灰的充分资源化利用，生产优质轻质碳酸钙、石膏、钾钠混合盐和水泥激发剂产品，消除飞灰对生态环境的危害，具有明显的经济效益和环境效益。

具体实施方法

实施例1：处理100kg飞灰（主要成分：Ca37.08%、Cl14.51%、Na4.17%、K2.60%、O35.53%），经一体化装置处理（15min、常温、水的加入质量为以干基计飞灰质量的2.5倍、超声波输入功率为每立方米浆料3kW）；一体化装置产出液经过精滤、硫酸钠沉淀（理论加入量，常温、5min）、沉淀物洗涤和烘干过程，得到石膏（CaSO₄.2H₂O）13.3kg；除钙后的溶液经蒸发浓缩、结晶、晶体干燥，得到NaCl和KCl混合盐14.9kg；一体化装置产出的残渣经压滤脱水（脱水后残渣含水率38.6%），该残渣经过配料（以干基计残渣85%，生石灰15%，）、造粒（0.5mm～3.0mm）、烘干、煅烧（900℃～1100℃、1.5h）过程，得到生石灰61.0kg；生石灰粉与硫酸溶液反应，熟化，得到水泥激发剂187.0kg。

实施例2：处理100kg飞灰（主要成分： Ca39.64%、Cl11.85%、Na4.56%、K2.32%、O38.94%），经一体化装置处理（8min、常温、水的加入质量为以干基计飞灰质量的1.5倍、超声波输入功率为每立方米浆料1kW）；一体化装置产出液经过精滤、碳酸钠沉淀（理论加入量，常温、15min、碳酸钠溶液浓度250g/L）、沉淀物洗涤和烘干过程，轻质碳酸钙3.51kg；除钙后的溶液经蒸发浓缩、结晶、晶体干燥，得到NaCl和KCl混合盐14.5kg；一体化装置产出的残渣经离心脱水（脱水后残渣含水率35.6%），该残渣经过配料（以干基计残渣95%，生石灰5%）、造粒（0.5mm～3.0mm）、烘干、煅烧（900℃～1100℃、2h）过程，得到生石灰57.8kg；生石灰粉与硫酸溶液反应，熟化，得到水泥激发剂177.1kg。

Claims

1.一种生活垃圾焚烧飞灰的综合利用方法，其特征在于将飞灰和水连续送入具有破碎、溶解、洗涤和固液分离功能的一体化装置中，在该装置中，固相和液相逆向运动，其中固相由螺旋机械推动，液相由重力推动，水的加入位置在残渣排出位置之前30cm～50cm处，一体化装置辅以超声波强化传质过程，一体化装置每立方米有效容积的超声波供电功率为1kW～3kW，整个过程在常温下进行，时间为8min～15min，水的加入质量为以干基计的飞灰质量的1.5倍～3.5倍；从一体化装置的飞灰入口端通过过滤筛分离出的液相产物通过精滤，精滤渣与飞灰一并加入前述一体化装置；精滤产生的液相送入沉淀反应器进行沉淀反应，加入硫酸钠或者碳酸钠进行沉淀反应，沉淀反应在常温下进行，时间为5min～15min，硫酸钠以固体（不限于固体）形态在搅拌条件下加入，加入量为理论加入量，碳酸钠以浓度为250g/L～500g/L的雾状溶液形态在搅拌条件下加入，碳酸钠溶液雾滴粒径小于50微米，碳酸钠加入量为理论量的100.00%～100.02%；沉淀反应结束后，进行固液分离，分离产生沉淀物进行三级逆流洗涤，洗涤用水质量为以干基计的沉淀物质量的1.5倍～2.0倍，洗涤水返回前述一体化装置，洗涤后的沉淀物采用现有技术烘干，得到石膏或者轻质碳酸钙产品；上一固液分离过程产生的溶液采用现有技术进行蒸发浓缩、结晶、晶体干燥，得到NaCl和KCl混合盐产物，该产物既可直接作为产品销售，也可进一步分离成NaCl和KCl产品；从一体化装置的飞灰残渣排口端排出的残渣进行机械脱水，将残渣含水率降到40%以下，脱水过程产生的水返回一体化装置；机械脱水后的残渣与生石灰粉混合并造粒，造粒配比以干基计分别为残渣85%～95%，生石灰5%～15%,造出的颗粒物直径为0.5mm～3.0mm,该颗粒物利用后续煅烧过程的余热进行干燥，将颗粒物含水率降到5%以下；干燥后的颗粒物送煅烧炉进行煅烧，煅烧温度为900℃～1100℃，时间为1.5h～2.5h，煅烧后的固体产物为生石灰，排出的烟气用于前述颗粒物干燥后，利用现有技术处理，最终达标排放，烟气收集处理的粉尘用于后续制造水泥激发剂的原料；将煅烧后生成的生石灰磨成生石灰粉，生石灰粉与前述收集的粉尘加入CaSO₄·2H₂O反应器中，在搅拌条件下加入硫酸溶液进行反应，硫酸按理论量加入，水的加入量为理论量的102%～110%，硫酸水溶液加入完成后，持续搅拌反应0.5～1h，反应产物排入熟料仓，熟化24～48h，得到水泥激发剂。