CN113955790A - 一种生活垃圾焚烧产生的飞灰的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍的生活垃圾焚烧产生的飞灰的一种综合利用方法，包括盐酸浸出、将浸出液中的钙转化成轻质碳酸钙或者石膏、其余生产氯化钾和氯化钠混合盐、残渣生产轻质填料产品等过程。
Description
技术领域
本发明涉及生活垃圾焚烧产生的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。前者占用大量土地，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无害化处理。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，是中国乃至全球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（如果飞灰结块，应将结块破碎到5mm以下）和盐酸水溶液加入耐盐酸腐蚀的反应器,在搅拌条件下进行常温浸出和溶解反应，反应时间为30min～90min，搅拌速度为30r/min～120r/min,盐酸水溶液中HCl浓度为2.0mol/L～5mol/L,盐酸加入量为飞灰中碳酸钙和氧化钙理论消耗盐酸量的80%～95%；浸出和溶解反应结束后，进行固液分离；固液分离出的液相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，洗涤水返回前述浸出和溶解反应器；洗涤后的石膏或轻质碳酸钙经干燥后作为产品；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；前述浸出和溶解反应结束后进行固液分离产生的残渣进行三级逆流洗涤，洗涤用水质量为以干基计的残渣质量的1.5倍～2.0倍，洗涤过程保证以干基计的残渣中含水溶性盐小于1%，洗涤水返回前述浸出和溶解反应器；洗涤后残渣含水率小于40%，该残渣与粘土和煤粉混合并造粒，造粒配比以干基计分别为残渣85%～90%，粘土5%～10%，煤粉5%～10%,造出的颗粒物直径为0.5mm～3.0mm,该颗粒物利用后续焙烧过程产生的出炉烟气通过钝化装置利用余热后的二次余热进行干燥，将颗粒物含水率降到5%以下；干燥后的颗粒物送焙烧炉进行焙烧，焙烧温度为800℃～1200℃，时间为4min～10min；焙烧产物进入钝化装置，在600℃～800℃下停留40min～80min，得到轻质填料产品，钝化装置利用全部焙烧烟气补偿该装置散失热；从钝化装置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，烟气处理收集的粉尘返回前述浸出和溶解反应器。
本发明的目的是这样实现的，飞灰和盐酸水溶液进入前述浸出和溶解反应器后，在水的作用下，飞灰中的NaCl和KCl发生溶解反应，将NaCl和KCl尽可能完全溶解；在盐酸的作用下，CaCO3发生CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2，将大部分CaCO3浸出，剩余部分CaCO3作为轻质填料制备必需的成分，这样可减少残渣量，增加石膏或轻质碳酸钙产量，提高NaCl和KCl混合盐产量，提高轻质填料强度并降低其吸水率，一举多得。
浸出和溶解反应结束后，经固液分离产生的液相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，同时生成石膏或碳酸钙。
将残渣含水率控制在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焙烧过程能耗，进而保证焙烧过程得到彻底分解二噁英及其前驱体、颗粒物中粉料烧结、重金属钝化必须的温度。后续钝化过程使颗粒物中粉料烧结、重金属钝化更充分、更彻底。
造粒过程既大大降低后续焙烧过程粉尘产生量，又使细颗粒物充分接触，为其烧结创造有利条件，从而得到优质轻质填料产品。
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、混合盐和轻质填料产品，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：Ca 37.08%、Cl 14.51%、Na 4.17%、K 2.60%、O35.53%）。浸出和溶解过程条件为时间30min、常温、HCl溶液浓度4mol/L、盐酸加入量为飞灰中碳酸钙和氧化钙理论消耗盐酸量的80%。硫酸钠沉淀过程条件为硫酸钠按理论加入量加入、常温、5min，沉淀物经洗涤和烘干，得到石膏（CaSO4.2H2O）117.3kg。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81.7kg;残渣（脱水后残渣含水率38.4%），该残渣经过配料（以干基计残渣85%，粘土10%，煤粉5%）、造粒（0.5mm～3mm）、烘干、焙烧 （800℃～1200℃、4min）、钝化（600℃～800℃、40min）过程，得到轻质填料（堆比重0.69t/m3）12.8kg。
实施例2：处理100kg飞灰（主要成分： Ca 39.64%、Cl 11.85%、Na 4.56%、K 2.32%、O 38.94%），浸出和溶解过程条件为时间30min、常温、HCl溶液浓度2mol/L、盐酸加入量为飞灰中碳酸钙和氧化钙理论消耗盐酸量的90%。碳酸钠沉淀过程条件为碳酸钠按理论加入量加入、常温、8min，沉淀物经洗涤和烘干，得到轻质碳酸钙83.2kg。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104.2kg;残渣（脱水后残渣含水率39.1%），该残渣经过配料（以干基计残渣90%，粘土5%，煤粉5%）、造粒（0.5mm～3mm）、烘干、焙烧 （800℃～1200℃、4min）、钝化（600℃～800℃、40min）过程，得到轻质填料（堆比重0.78t/m3）6.2kg。
Claims (1)
1.一种生活垃圾焚烧产生的飞灰的综合利用方法，其特征在于将飞灰和盐酸水溶液加入耐盐酸腐蚀的反应器,在搅拌条件下进行常温浸出和溶解反应，反应时间为30min～90min，搅拌速度为30r/min～120r/min,盐酸水溶液中HCl浓度为2.0mol/L～5mol/L,盐酸加入量为飞灰中碳酸钙和氧化钙理论消耗盐酸量的80%～95%；浸出和溶解反应结束后，进行固液分离；固液分离出的液相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，洗涤水返回前述浸出和溶解反应器；洗涤后的石膏或轻质碳酸钙经干燥后作为产品；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；前述浸出和溶解反应结束后进行固液分离产生的残渣进行三级逆流洗涤，洗涤用水质量为以干基计的残渣质量的1.5倍～2.0倍，洗涤过程保证以干基计的残渣中含水溶性盐小于1%，洗涤水返回前述浸出和溶解反应器；洗涤后残渣含水率小于40%，该残渣与粘土和煤粉混合并造粒，造粒配比以干基计分别为残渣85%～90%，粘土5%～10%，煤粉5%～10%,造出的颗粒物直径为0.5mm～3.0mm,该颗粒物利用后续焙烧过程产生的出炉烟气通过钝化装置利用余热后的二次余热进行干燥，将颗粒物含水率降到5%以下；干燥后的颗粒物送焙烧炉进行焙烧，焙烧温度为800℃～1200℃，时间为4min～10min；焙烧产物进入钝化装置，在600℃～800℃下停留40min～80min，得到轻质填料产品，钝化装置利用全部焙烧烟气补偿该装置散失热；从钝化装置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，烟气处理收集的粉尘返回前述浸出和溶解反应器。
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| CN105712733A (zh) * | 2014-12-01 | 2016-06-29 | 北京大学深圳研究生院 | 一种由垃圾焚烧飞灰和生物质热解气化残渣制备的多孔生物陶粒及其制备方法 |
| CN110040748A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-07-23 | 中国中材国际工程股份有限公司 | 利用垃圾焚烧飞灰生产钾盐和钠盐的方法 |
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2020
- 2020-07-05 CN CN202010636409.8A patent/CN113955790A/zh active Pending
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| CN114951236A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-08-30 | 江苏理工学院 | 一种垃圾焚烧飞灰资源化处理方法 |
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