CN114472482A - 一种对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，所述对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法包括一次酸洗、一次碱调制、二次碱调制、二次酸洗、加锌还原、蒸发结晶等步骤，利用不同重金属离子溶解度随PH值变化趋势不同的特点，通过加酸溶解、分段加碱调制和加锌还原的方法，将二次飞灰中富集的锌、铅、铜、镉等金属元素逐一分离出来供资源化利用，同时将二次飞灰中的碱金属盐类单独分离出来制成工业盐，实现了二次飞灰的完全资源化利用。该方法对重金属的回收率高，经济价值好，不产生二次污染，具有较好的经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及危险废弃物无害化、资源化处置技术领域，尤其涉及一种对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法。
背景技术
垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧过程中，从气体净化系统中分离出来的固体颗粒物的统称。由于飞灰中含有较高的二噁英类物质及挥发性重金属，一般都被各国界定为危险废弃物。根据我国的《危险废弃物名录》，垃圾焚烧飞灰被明确定义为需要处置的危废。目前来看，垃圾焚烧飞灰的常规处理方法多是螯合固化法、水泥协同处置法、高温熔融处理法和酸洗提取金属法等。
高温熔融法是大规模进行飞灰无害化处置的有效方法之一。经过高温熔融处理，飞灰中的二噁英类物质受热分解，而非挥发性的重金属元素则被固化在熔融形成的玻璃体熔渣中，杜绝了重金属再度浸出的风险，最后生成的玻璃体熔渣还可作为建筑原料使用，因此高温熔融法被认为是飞灰无害化比较彻底的一种技术。然而，飞灰中含有的大部分挥发性重金属在高温条件下，经过飞灰中氯化物的促进作用，会再次挥发出来，并与钾、钠等碱金属的盐类混合，形成二次飞灰。二次飞灰中的锌、铅、铜、镉等重金属元素进一步富集，危害性比普通飞灰更大，处置难度也更大，成为影响飞灰高温熔融法推广的一大技术难题。
所以提供一种对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，能够解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，现在的飞灰中含有的大部分挥发性重金属在高温条件下，经过飞灰中氯化物的促进作用，会再次挥发出来，并与钾、钠等碱金属的盐类混合，形成二次飞灰。二次飞灰中的锌、铅、铜、镉等重金属元素进一步富集，危害性比普通飞灰更大，处置难度也更大，所以提供一种对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，所述对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法包括：
步骤1：一次酸洗，向二次飞灰中加水、酸液及次氯酸钠，并充分搅拌，使所得灰浆PH值为设计值PH1，过滤灰浆得到一次酸洗液及一次酸洗滤渣；
步骤2：一次碱调制，向一次酸洗液中加入碱液，充分搅拌并调制PH值，使PH值达到设计值PH2，过滤得到一次碱洗液及一次碱洗滤渣；
步骤3：二次碱调制，向一次碱洗液中再次加入碱液，充分搅拌并调制PH值，使PH值达到设计值PH3，过滤得到二次碱洗液及二次碱洗滤渣；
步骤4：二次酸洗，向一次碱洗滤渣中加入酸液，使一次碱洗滤渣充分溶解并调制所得溶液PH达到设计值PH4，得到二次酸洗液；
步骤5：加锌还原，向二次酸洗液中加入锌粉，充分搅拌，使锌粉置换出二次酸洗液中的铜和铅，过滤后得到还原滤液和还原滤渣；
步骤6：蒸发结晶，对还原滤液进行蒸发结晶，得到氯化锌晶体，蒸汽冷凝后循环利用；对二次碱洗液加酸液中和至酸碱中性后蒸发结晶，蒸汽冷凝后循环利用。
进一步地，所述一次酸洗滤渣用于投入垃圾焚烧炉。
进一步地，二次碱洗滤渣主要成分为氢氧化镉。
进一步地，还原滤渣主要成分为金属铜和铅。
进一步地，二次飞灰与水的混合质量比为0.15-1.35，二次飞灰与次氯酸钠的混合质量比为250-1000，设计值PH1为3.5±0.2。
进一步地，一次碱调制、二次碱调制步骤中，所添加碱液为氢氧化钠或氢氧化钾。
进一步地，设计值PH2为9.3±0.3，优选地为9.3±0.15。
进一步地，设计值PH3为11.4±0.3，优选地为11.4±0.10。
进一步地，设计值PH4为4.0±0.1。
进一步地，一次酸洗、二次酸洗和蒸发结晶步骤添加的酸液为盐酸、硝酸或其混合物。
实施本发明，具有如下有益效果：
1.本发明重金属元素回收率高，对铜、镉的回收率能达到99%以上，锌、铅的回收率达到98%。
2.本发明对二次飞灰中水溶性盐类和重金属盐类基本实现了完全的资源化无害化处置，对二次飞灰中富集的重金属元素实现了分类提纯，回收氯化锌、氢氧化镉纯度高，对铅、铜直接以金属方式回收，经济价值高。
3.本发明的工艺过程基本不产生二次污染，氯化锌溶液，二次碱洗液蒸发的水分可搜集循环使用。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅说明书附图1，本实施例中所要解决的技术问题在于，现在的飞灰中含有的大部分挥发性重金属在高温条件下，经过飞灰中氯化物的促进作用，会再次挥发出来，并与钾、钠等碱金属的盐类混合，形成二次飞灰。二次飞灰中的锌、铅、铜、镉等重金属元素进一步富集，危害性比普通飞灰更大，处置难度也更大，所以提供一种对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，所述对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法包括：
步骤1：一次酸洗1，该步骤的主要目的是将绝大多数重金属元素溶解，并与二次飞灰中的不溶性杂质分离。具体操作为将二次飞灰7、水8、酸液9与次氯酸钠10按比例混合并充分搅拌，使酸液与二次飞灰7充分反应，次氯酸钠10的强氧化性防止对氧化还原敏感的金属（如铅、铜、镉等）形成胶体，从而保证重金属元素的充分溶解，所得灰浆PH值控制在3.5±0.2，灰浆经过充分搅拌静置后，过滤后得到一次酸洗液11及一次酸洗滤渣12。由于二次飞灰7中的重金属成分经过酸洗绝大多数都进入一次酸洗液11中，一次酸洗滤渣12中重金属含量极低，可参照垃圾焚烧底灰的处置方式直接处理，也可再投入垃圾焚烧炉。
步骤2：一次碱调制，该步骤的主要目的是分离出一次酸洗液中得铜、锌、铅三种金属元素。具体操作为向一次酸洗液11中加入碱液13，充分搅拌并调制PH值，使PH值达到9.3±0.3，优选地9.3±0.15，在此PH值条件下，铜、锌、铅元素转化为不溶于水的氢氧化物，经过滤得到一次碱洗液及一次碱洗滤渣，其中一次碱洗滤渣15的主要成分是铜、锌、铅元素的氢氧化物。
步骤3：二次碱调制，该步骤的主要目的是进一步将镉元素从一次碱洗液中分离出来。具体操作为向一次碱洗液14中再次加入碱液13，充分搅拌并调制PH值，使PH值达到11.4±0.3，优选地11.4±0.10，过滤得到二次碱洗液16及二次碱洗滤渣17，其中二次碱洗液16主要为碱金属盐和残碱的溶液，二次碱洗滤渣17主要成分为氢氧化镉。
步骤4：二次酸洗，该步骤的主要目的是将一次碱洗滤渣15中的铜、铅和锌的氢氧化物再次溶解，以便后续继续分离。具体操作为向一次碱洗滤渣15中加入酸液，使一次碱洗滤渣充分溶解并调制所得溶液PH值达到4.0±0.1，得到二次酸洗液18；
步骤5：加锌还原，该步骤的主要目的是用锌粉置换出二次酸洗液18中的铜、铅金属，具体操作为向二次酸洗液中加入锌粉，充分搅拌，过滤后得到还原滤液20和还原滤渣21。还原滤渣的主要成分为铜、铅金属，还原滤液的主要成分为氯化锌溶液；
步骤6：蒸发结晶，对还原滤液20进行蒸发结晶，得到氯化锌晶体22，蒸发所得到的水蒸汽冷凝后可循环使用；对二次碱洗液加酸液中和至酸碱中性后蒸发结晶，得到富含钠、钾等元素的工业盐24，蒸发所得到的水蒸汽23冷凝后可循环使用。
经过上述步骤，二次飞灰中富集的锌、铅、铜、镉等金属元素、碱金属盐类和其它杂质都被分别分离出来，可供后续的资源化利用。例如步骤3所得二次碱洗滤渣为氢氧化镉，步骤5所得还原滤渣主要为金属铜和铅，后续可冶炼提纯；步骤6所得氯化锌晶体和工业盐都是重要工业原料。步骤1所得一次酸洗滤渣中重金属含量低，可参照垃圾焚烧底灰的处置方式直接处理，也可再投入垃圾焚烧炉。
一次酸洗步骤中，二次飞灰与水的混合质量比为0.15-0.35，二次飞灰与次氯酸钠的混合质量比为250-1000，搅拌混合时间不低于30分钟，以保证二次飞灰中的重金属元素充分溶解。
一次碱调制、二次碱调制步骤中，所添加碱液为氢氧化钠，也可以用氢氧化钾代替。
一次酸洗、二次酸洗、蒸发结晶步骤中，添加的酸液可为盐酸、硝酸或其混合物，也可用湿式洗涤塔所得酸液等强酸性液体代替；一次酸洗步骤添加的次氯酸钠可用双氧水等强氧化剂代替。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，其特征在于，包括：
步骤1：一次酸洗，向二次飞灰中加水、酸液及次氯酸钠，并充分搅拌，使所得灰浆PH值为设计值PH1，过滤灰浆得到一次酸洗液及一次酸洗滤渣；
步骤2：一次碱调制，向一次酸洗液中加入碱液，充分搅拌并调制PH值，使PH值达到设计值PH2，过滤得到一次碱洗液及一次碱洗滤渣；
步骤3：二次碱调制，向一次碱洗液中再次加入碱液，充分搅拌并调制PH值，使PH值达到设计值PH3，过滤得到二次碱洗液及二次碱洗滤渣；
步骤4：二次酸洗，向一次碱洗滤渣中加入酸液，使一次碱洗滤渣充分溶解并调制所得溶液PH达到设计值PH4，得到二次酸洗液；
步骤5：加锌还原，向二次酸洗液中加入锌粉，充分搅拌，使锌粉置换出二次酸洗液中的铜和铅，过滤后得到还原滤液和还原滤渣；
步骤6：蒸发结晶，对还原滤液进行蒸发结晶，得到氯化锌晶体，蒸汽冷凝后循环利用；对二次碱洗液加酸液中和至酸碱中性后蒸发结晶，蒸汽冷凝后循环利用。
2.根据权利要求1所述的对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，其特征在于，所述一次酸洗滤渣用于投入垃圾焚烧炉。
3.根据权利要求2所述的对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，其特征在于，二次碱洗滤渣主要成分为氢氧化镉。
4.根据权利要求3所述的对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，其特征在于，还原滤渣主要成分为金属铜和铅。
5.根据权利要求4所述的对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，其特征在于，二次飞灰与水的混合质量比为0.15-1.35，二次飞灰与次氯酸钠的混合质量比为250-1000，设计值PH1为3.5±0.2。
6.根据权利要求5所述的对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，其特征在于，一次碱调制、二次碱调制步骤中，所添加碱液为氢氧化钠或氢氧化钾。
7.根据权利要求6所述的对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，其特征在于，设计值PH2为9.3±0.3，优选地为9.3±0.15。
8.根据权利要求7所述对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，其特征在于，设计值PH3为11.4±0.3，优选地为11.4±0.10。
9.根据权利要求8所述对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，其特征在于，设计值PH4为4.0±0.1。
10.根据权利要求9所述对二次飞灰进行无害化处置及资源回收的方法，其特征在于，一次酸洗、二次酸洗和蒸发结晶步骤添加的酸液为盐酸、硝酸或其混合物。
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