CN114289477A - 飞灰处理方法、获得金属氢氧化物及制备工业盐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞灰处理方法、获得金属氢氧化物及制备工业盐的方法，其中飞灰处理方法，包括：一设定步骤，查出初始飞灰的初始黏度值；一酸洗作业步骤，将初始飞灰、水与酸液加入酸洗槽均匀搅拌，再检测并调节酸洗槽内浆液的酸碱值比例，以符合重金属溶出试验曲线图的曲线变化；一第一定量输出步骤，将酸洗作业步骤后的浆液输入至第一缓冲槽内并定量输出；一第一过滤步骤，过滤第一缓冲槽所输出的浆液中的微细颗粒；一干燥与混碎步骤，去除通过第一过滤器的浆液的水分，再粉碎以形成粉体；一旋转窑裂解步骤，以旋转窑裂解该粉体中有机物并收集其飞灰渣。本发明使用最少的水液与酸液，在预定时间内，有效率地完成飞灰浆液中分离有害的重金属。

Description

飞灰处理方法、获得金属氢氧化物及制备工业盐的方法

技术领域

本发明涉及重金属回收领域，特别的涉及一种减少分离重金属过程中水、酸使用量的飞灰处理方法、获得金属氢氧化物及制备工业盐的方法。

背景技术

飞灰(Fly ash)依字面意思为为飞扬于空气中的细微颗粒，其为物质燃烧或焚化后所产生，可由废气携带逸出的固体残余粒状物质。产生飞灰的燃烧过程有化石燃料(Fossil Fuel)燃烧、锅炉燃烧以及废弃物焚化等。飞灰的组成主要是悬浮微粒、灰尘、烟煤或燃烧过程所产生的金属微粒与氧化物，鉴于该飞灰内则含有许多有害重金属元素物质，若进行掩埋的话，其溶出的有害重金属物质便会对环境生态有所影响，因此如何有效针对该焚化飞灰处理问题，以使该焚化飞灰成为资源化的材料，进而创造该焚化飞灰再利用性。

飞灰含大量Ca、Na、K、Mg等碱金属及碱土金属氯化物/氧化物，故为高碱性物质（pH约10.5～12.3），常见的去除有害重金属溶出的方法包含化学剂稳定法。如中国台湾专利公告号第TWI552811B公开一种含有害重金属焚化飞灰的处理方法，其包含下列步骤：(a)在含有害重金属焚化飞灰中添加水，且加热至50至80℃，并予以混合搅拌，在搅拌过程中再加入石英砂，同时利用一超音波产生器输送功率为150至300瓦的超音波，作用时间控制在2.5至10分钟，以形成固液矿浆；(b)利用一压力泵将所述固液矿浆送入一湿式涡锥分级筛选机分离有害重金属。

但是，该专利在处理飞灰的过程中，尤其是水洗过程，因无法掌握适当的、较佳的比例，因此极容易造成不必要的水资源的浪费。

另中国专利公告号第CN108179277B号公开一种高盐、重金属含量高的飞灰处理方法，其包括：采用酸洗液对飞灰进行洗涤，通过控制液固比，使飞灰中可溶性盐最大限度地转入洗液，获得具有回收价值的浓盐水，所得浓盐水经过分离回收盐后返回流程作为补充液继续洗涤下批飞灰；洗涤后飞灰，采用酸浸液进行酸浸，通过控制液固比，使飞灰中重金属最大限度地进入浸出液，获得具有回收价值的重金属浸出液，经过分离回收重金属后残余液作为浸出补充液浸出下批飞灰；酸浸后的飞灰，通过分段洗涤工艺除掉残余重金属离子及未浸出完全的重金属，使飞灰浸出毒性达标，实现飞灰无害化。

但是上述专利仅提出“采用酸浸液进行酸浸，通过控制液固比，使飞灰中重金属最大限度地进入浸出液”等概念，并未详细揭露液固比与酸洗液比例与酸碱值的关系，因此容易产生大量的废水及浪费酸液，形成生产成本的浪费与环保上的危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞灰处理方法，以预先试验的一重金属溶出动力试验曲线与不同液固比黏度变化曲线，来定出预处理的飞灰与水与酸液的比例，并在反应过程中，监测该混合浆液的酸碱值，并根据该重金属溶出动力试验曲线作适当的水与酸液的酸碱值比例的调整，以获得较佳的重金属溶出效果。

为达成上述目的，本发明提供一种飞灰处理方法，包括：一设定步骤，根据一初始飞灰的酸碱值比对一重金属溶出试验曲线图中的初始反应时间的酸碱值，得出最接近该酸碱值的曲线所对应的一液固比值，再依据该液固比值经由一不同液固比黏度变化曲线图，查出与该液固比值对应的一黏度值，以作为该初始飞灰的初始黏度值；一酸洗作业步骤，将符合一初始比例的该初始飞灰、一水与一酸液加入一酸洗槽并均匀搅拌呈泥浆状，使该初始飞灰内的重金属与该水与该酸液反应而洗提(elution)重金属，调配该初始飞灰与水的比例使泥浆状的混合物符合该初始黏度值，该酸洗作业步骤包含使用一酸碱值控制单元检测该酸洗槽内溶液的酸碱值，并控制该水与该酸液的酸碱比例以调节该酸洗槽内溶液的酸碱值，使其与反应时间的对应关系符合该重金属溶出试验曲线图选定的曲线变化；一第一定量输出步骤，将该酸洗作业步骤后的该酸洗槽内的浆液输入至一第一缓冲槽内，并对该第一缓冲槽中的该浆液进行输出量能控制的输出；一第一过滤步骤，以一第一过滤器收集该第一缓冲槽所输出的该浆液的碳粒与重金属成分的多个微细颗粒；一干燥与混碎步骤，用以去除通过该第一过滤器的该浆液的水分，进而形成干燥固体物，再粉碎该干燥固体物以形成均匀粒径大小的粉体；以及一旋转窑(rotary kiln)裂解步骤，以一旋转窑裂解该粉体中有机物，并以一料斗收集经裂解后所产生的飞灰渣。

在一些实施例中，该初始比例的初始飞灰、水与酸液的重量比例依序为1：4~7：1~4。

在一些实施例中，该酸洗作业步骤中，加入该酸洗槽的酸液为废酸，且在该酸碱值控制单元中，用以控制该水与该酸液的酸碱比例的方式为利用加入一能控制纯酸加入量的纯酸装置连接该酸洗槽，以调整该酸洗槽的酸液值。

在一些实施例中，该酸洗作业步骤的该酸碱值控制单元以设置于该酸洗槽内的一酸碱值量测计量测该酸洗槽内浆液的酸碱值。

在一些实施例中，该酸洗作业步骤还包含在该酸洗槽内加入一氧化剂，该第一定量输出步骤的一第一缓冲槽内加入一混凝剂。

在一些实施例中，该第一过滤步骤的该第一过滤器所收集的该些微细颗粒多次再加至该第一缓冲槽内，以进行多次循环过滤。

在一些实施例中，该第一过滤步骤对该第一过滤器中予以加水冲洗。

本发明的次一目的在于提供一种获得金属氢氧化物的方法，利用前述的飞灰处理方法过程中，第一过滤器所过滤的重金属成分再加以酸碱中和后过滤、干燥后获得的产物。

为达成上述目的，本发明提供一种应用前述的设定步骤、酸洗作业步骤、第一定量输出步骤与第一过滤步骤，再进行一第二定量输出步骤，以一第二缓冲槽收集该第一过滤步骤中该第一过滤器收集的该些微细颗粒；一酸碱中和步骤，将该第二缓冲槽定量输出的该些微细颗粒至一中和槽，并将一水与一石灰均匀混合溶液加入该中和槽内，并在该中和槽内均匀混合；一第三定量输出步骤，以一第三缓冲槽收集该中和槽的浆液；一第二过滤步骤，以一第二过滤器收集该第三缓冲槽所输出的该浆液的碳与重金属成分的多个微细颗粒；以及一干燥脱水步骤，将通过该第二过滤器的浆液进行干燥、脱水，以获得一金属氢氧化物。

在一些实施例中，该第一过滤步骤中对该第一过滤器中予以加水冲洗，且该第二过滤步骤中对该第二过滤器中予以加水冲洗。

本发明的再一目的在于提供一种制备工业盐的方法，包括步骤：前述获得金属氢氧化物的过程中的该设定步骤、该酸洗作业步骤、该第一定量输出步骤、该第一过滤步骤与第二定量输出步骤、该酸碱中和步骤、该第三定量输出步骤与该第二过滤步骤；一第四定量输出步骤，以一第四缓冲槽收集该第二过滤步骤的该第二过滤器收集的该些微细颗粒；一真空浓缩步骤，将该第四缓冲槽定量输出该浆液至一真空浓缩单元，将该浆液浓缩成高盐份卤水；以及一干燥脱水步骤，将该高盐份卤水进行干燥脱水，以制备该工业盐。利用前述获得金属氢氧化物的过程中，第二过滤器所过滤的浆液再加以真空浓缩为高盐份卤水后干燥所获得的工业盐产物。

本发明的特点为：本发明应用真实的经验数据决定出处理飞灰的酸洗阶段中，初期中飞灰与水、酸液的固态比及酸洗反应过程中水与酸液的重量比例及可在该酸洗反应过程中实时调整酸洗液的酸碱值，以达成使用最少的水液与酸液，在预定时间内，有效率地完成飞灰浆液中分离有害的重金属，以得到无害的飞灰渣，并进一步可将分离出的重金属浆液，再进行酸碱中和、过滤、干燥处理，以获得金属氢氧化物，及利用上述酸碱中和、过滤得到的浆液，进行真空浓缩步骤，以形成高盐分卤水，并干燥后完成工业盐产物。本发明酸洗作业步骤中，对于添加的酸液可以使用经回收再利用的废酸，而在反应过程中调整酸洗槽中的酸液的酸碱值时，可加入纯酸到酸洗槽中，以改变其酸碱值，达到降低酸液成本的功效。

附图说明

图1为本发明一实施例应用的重金属溶出动力试验曲线图；

图2为本发明一实施例应用的不同固液比黏度变化图；

图3为本发明一实施例的飞灰处理方法的方法流程图；

图4为本发明一实施例的应用飞灰处理技术获得金属氢氧化物的方法；

图5为本发明一实施例的应用飞灰处理技术制备工业盐的方法；及

图6为本发明中图3至图5的处理方法的示意图。

附图中的符号说明：

11 初始飞灰；

12 水；

13 酸液；

131 废酸；

132 纯酸；

14 氧化剂；

2 酸洗槽；

21 浆液；

22 酸碱值量测计；

23 酸碱值控制单元；

3 第一缓冲槽；

31 浆液；

32 混凝剂；

4 第一过滤器；

41 微细颗粒；

42 浆液；

43 水；

44 粉体；

5 旋转窑焚化炉；

51 料斗；

52 飞灰渣；

6 第二缓冲槽；

61 中和槽；

611 石灰水；

62 第三缓冲槽；

63 第二过滤器；

631 水；

64 干燥脱水；

641 金属氢氧化物；

7 第四缓冲槽；

8 真空浓缩单元；

81 高盐份卤水；

82 干燥脱水；

821 工业盐；

步骤S11~S16 飞灰处理方法的步骤；

步骤S11～S14及S21～S25 应用飞灰处理技术获得金属氢氧化物的方法的步骤；

步骤S11～S14、S21～S24及S31～S33 应用飞灰处理技术制备工业盐的方法的步骤。

具体实施方式

以下配合图式将本发明实施例详细说明如下，其所附图式主要为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此在该等图式中仅标示与本发明有关的组件，且所显示的组件并非以实施时的数目、形状、尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的规格尺寸实为一种选择性的设计，且其组件布局形态有可能更为复杂。

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可据以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如：上、下、前、后、左、右、内、外、侧面等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理解为意指包括所述组件，但是不排除任何其它组件。

第一实施例

请参照图1、图2、图3及图6所示。本实施例的飞灰处理方法，包括：一设定步骤(步骤S11)、一酸洗作业步骤(步骤S12)、一第一定量输出步骤(步骤S13)、一第一过滤步骤(步骤S14)、一干燥与混碎步骤(步骤S15)以及一旋转窑裂解步骤(步骤S16)；

该设定步骤(步骤S11)，根据一初始飞灰11的酸碱值比对一重金属溶出试验曲线图(如图1，水平轴为时间，垂直轴为酸碱值)中初始反应时间的酸碱值，得出最接近该酸碱值的曲线所对应的一液固比值，再依据该液固比值经由一不同液固比黏度变化曲线图(如图2，水平轴为液固比值，垂直轴为黏度)，查出与该液固比值对应的一黏度值，以作为该初始飞灰11的初始黏度值；

该酸洗作业步骤(步骤S12)，将符合一初始比例的该初始飞灰11、一水12与一酸液13加入一酸洗槽2并均匀搅拌呈泥浆状(例如使用马达搅拌器进行)，使该初始飞灰11内的重金属与该水12与该酸液13反应而洗提(elution)重金属，该初始飞灰11与水12的比例调配符合该初始黏度值，该酸洗作业步骤(步骤S12)更包含一酸碱值控制单元23，用以检测该酸洗槽2内浆液21的酸碱值，并调节该酸洗槽2内浆液21的酸碱值比例，使该浆液21的酸碱值与反应时间的对应关系符合该重金属溶出试验曲线图的选定的曲线变化，如此可以在相同的反应时间内，以较节省的水量进行最佳的重金属溶出，當然，在一些实施例中，该酸洗作业步骤(步骤S12)还包含在该酸洗槽2内加入一氧化剂14；

该第一定量输出步骤(步骤S13)，将该酸洗作业后的该酸洗槽2内的浆液21输入至一第一缓冲槽3内，并对该第一缓冲槽3中的浆液31进行输出量能控制的输出，当然，为了增加该第一缓冲槽3的沉淀效果，可以在该第一缓冲槽3添加混凝剂32；

该第一过滤步骤(步骤S14)，以一第一过滤器4收集该第一缓冲槽3所输出的该浆液31的碳粒与重粒属成分的多个微细颗粒41；

该干燥与混碎步骤(步骤S15)，用以去除通过该第一过滤器4的该浆液42的水分，进而形成干燥固体物，使可较准确地控制其温度，之后再粉碎该干燥固体物以形成均匀粒径大小、不结块的粉体44；以及

该旋转窑裂解步骤(步骤S16)，以一均匀加热的旋转窑焚化炉5(rotary kiln)裂解该粉体44，并以一料斗51收集经裂解后所产生的飞灰渣52，如此制得一去除有害物的飞灰渣52。

在一实施例中，前述该初始比例的初始飞灰11、水12与酸液13的酸碱值比例依序为1：4~7：1~4。

在一些实施例中，在该酸洗作业步骤(步骤S12)中，加入该酸洗槽2的酸液13可利用回收的废酸131，且于该酸碱值控制单元23中，用以控制该水12与该酸液13的酸碱比例的方式为利用一可控制纯酸132加入量的纯酸装置连接至该酸洗槽2，以调整该酸洗槽2的酸液值(例如加入纯酸132可降低其酸液值，加入水12可提升其酸液值)。

在一些实施例中，该酸洗作业步骤(步骤S12)的该酸碱值控制单元23以设置于该酸洗槽2内的一酸碱值量测计22量测该酸洗槽2内浆液21的酸碱值，并将该值回报至该酸碱值控制单元23。

在一些实施例中，该第一过滤步骤(步骤S14)的该第一过滤器4所收集的该些微细颗粒41(含有重金属及碳粉)为多次再加回该第一缓冲槽3内，以进行多次循环过滤，以提高重金属析出率，当然，也可在该第一过滤步骤(步骤S14)中对该第一过滤器4予以加水43冲洗，以改变浆液42的黏度，提高第一过滤器4的过滤效果。

第二实施例

再请参照图4及图6所示。在本实施例的应用飞灰处理技术获得金属氢氧化物的方法，包括：进行前述的该设定步骤(步骤S11)、该酸洗作业步骤(步骤S12)、该第一定量输出步骤(步骤S13)、该第一过滤步骤(步骤S14)；

再接续进行一第二定量输出步骤(步骤S21)，其以一第二缓冲槽6收集该第一过滤步骤(步骤S14)的该第一过滤器4所收集的该些含有重金属的微细颗粒41；

继续进行一酸碱中和步骤(步骤S22)，将该第二缓冲槽6定量输出的该些微细颗粒41至一中和槽61，并将一水与一石灰均匀混合的石灰水611溶液加入该中和槽61内，并在该中和槽61内均匀混合(例如以马达搅拌器搅拌)；

再继续进行一第三定量输出步骤(步骤S23)，以一第三缓冲槽62收集该中和槽61的浆液并定量输出；

再执行一第二过滤步骤(步骤S24)，以一第二过滤器63收集该第三缓冲槽62所输出的该浆液(含有碳粒与重金属成分的多个微细颗粒)；以及

干燥脱水步骤(步骤S25)，将通过该第二过滤器63的浆液进行干燥脱水64，以获得一金属氢氧化物641的产物。

在由第二实施例的改良的实施例中，该第一过滤步骤(步骤S14)中对该第一过滤器4中予以加水43冲洗，且该第二过滤步骤(步骤S24)中对该第二过滤器63中予以加水631冲洗。

第三实施例

请参照图5与图6所示。本实施例的应用飞灰处理技术制备工业盐的方法，包含：进行如第二实施例所述的该设定步骤(步骤S11)、该酸洗作业步骤(步骤S12)、该第一定量输出步骤(步骤S13)、该第一过滤步骤(步骤S14)、该第二定量输出步骤(步骤S21)、该酸碱中和步骤(步骤S22)、该第三定量输出步骤(步骤S23)与该第二过滤步骤(步骤S24)；

再继续进行一第四定量输出步骤(步骤S31)，以一第四缓冲槽7收集该第二过滤步骤(步骤S24)的该第二过滤器63所收集的该些微细颗粒；

继续进行一真空浓缩步骤(步骤S32)，将该第四缓冲槽7定量输出该浆液至一真空浓缩单元8，将该浆液浓缩成高盐份卤水81；以及

进行一干燥脱水步骤(步骤S33)，将该高盐份卤水81进行干燥脱水82工艺，以制备该工业盐821。

上述揭示的实施形态仅例示性说明本发明的原理、特点及其功效，并非用以限制本发明的可实施范畴，任何熟悉此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施形态进行修饰与改变。任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为申请的专利范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种飞灰处理方法，其特征在于，包括：

一设定步骤，根据一初始飞灰的酸碱值比对一重金属溶出试验曲线图中初始反应时间的酸碱值，得出最接近该酸碱值的曲线所对应的一液固比值，再依据该液固比值经由一不同液固比黏度变化曲线图，查出与该液固比值对应的一黏度值，以作为该初始飞灰的初始黏度值；

一酸洗作业步骤，将符合一初始比例的该初始飞灰、一水与一酸液加入一酸洗槽并均匀搅拌呈泥浆状，使该初始飞灰内的重金属与该水与该酸液反应而洗提重金属，调配该初始飞灰与水的比例使泥浆状的混合物符合该初始黏度值，该酸洗作业步骤包含使用一酸碱值控制单元检测该酸洗槽内浆液的酸碱值，并调节该酸洗槽内浆液的酸碱值比例，使该浆液的酸碱值与反应时间的对应关系符合该重金属溶出试验曲线图选定的曲线变化；

一第一定量输出步骤，将该酸洗作业步骤后的该酸洗槽内的浆液输入至一第一缓冲槽内，并对该第一缓冲槽中的该浆液进行输出量能控制的输出；

一第一过滤步骤，以一第一过滤器收集该第一缓冲槽所输出的该浆液的碳粒与重金属成分的多个微细颗粒；

一干燥与混碎步骤，用以去除通过该第一过滤器的该浆液的水分，进而形成干燥固体物，再粉碎该干燥固体物以形成均匀粒径大小的粉体；以及

一旋转窑裂解步骤，以一旋转窑裂解该粉体中有机物，并以一料斗收集经裂解后所产生的飞灰渣。

2.如权利要求1所述的飞灰处理方法，其特征在于，该初始比例的该初始飞灰、该水与该酸液的重量比例依序为1：4~7：1~4。

3.如权利要求1所述的飞灰处理方法，其特征在于，该酸洗作业步骤中，加入该酸洗槽的酸液为废酸，且于该酸碱值控制单元中，用以控制该水与该酸液的酸碱比例的方式为利用一能控制纯酸加入量的纯酸装置连接至该酸洗槽，以调整该酸洗槽的酸液值。

4.如权利要求1所述的飞灰处理方法，其特征在于，该酸洗作业步骤的该酸碱值控制单元以设置于该酸洗槽内的一酸碱值量测计量测该酸洗槽内浆液的酸碱值。

5.如权利要求1所述的飞灰处理方法，其特征在于，该酸洗作业步骤还包含在该酸洗槽内加入一氧化剂，该第一定量输出步骤的一第一缓冲槽内加入一混凝剂。

6.如权利要求1所述的飞灰处理方法，其特征在于，该第一过滤步骤的该第一过滤器所收集的该些微细颗粒多次再加至该第一缓冲槽内，以进行多次循环过滤。

7.如权利要求1所述的飞灰处理方法，其特征在于，该第一过滤步骤对该第一过滤器中予以加水冲洗。

8.一种应用飞灰处理技术获得金属氢氧化物的方法，其特征在于，包括：

进行如权利要求1所述的该设定步骤、该酸洗作业步骤、该第一定量输出步骤、该第一过滤步骤；

一第二定量输出步骤，以一第二缓冲槽收集该第一过滤步骤的该第一过滤器收集的该些微细颗粒；

一酸碱中和步骤，将该第二缓冲槽定量输出的该些微细颗粒至一中和槽，并将一水与一石灰的均匀混合溶液加入该中和槽内，并在该中和槽内均匀混合；

一第三定量输出步骤，以一第三缓冲槽收集该中和槽的浆液；

一第二过滤步骤，以一第二过滤器收集该第三缓冲槽所输出的含有重金属成分的多个微细颗粒的该浆液；以及

一干燥脱水步骤，将通过该第二过滤器的浆液进行干燥脱水，以获得一金属氢氧化物。

9.如权利要求8所述的应用飞灰处理技术获得金属氢氧化物的方法，其特征在于，该第一过滤步骤对该第一过滤器中予以加水冲洗，且该第二过滤步骤对该第二过滤器中予以加水冲洗。

10.一种应用飞灰处理技术制备工业盐的方法，其特征在于，包含：

进行如权利要求8所述的该设定步骤、该酸洗作业步骤、该第一定量输出步骤、该第一过滤步骤与、第二定量输出步骤、该酸碱中和步骤、该第三定量输出步骤与该第二过滤步骤；

一第四定量输出步骤，以一第四缓冲槽收集该第二过滤步骤的该第二过滤器收集的该些微细颗粒；

一真空浓缩步骤，将该第四缓冲槽定量输出该浆液至一真空浓缩单元，将该浆液浓缩成高盐份卤水；以及

一干燥脱水步骤，将该高盐份卤水进行干燥脱水，以制备工业盐。

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