CN115625191A - 一种炭黑改性协同飞灰处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种炭黑改性协同飞灰处理方法，包括：提供由炭黑酸洗单元、炭黑水洗单元、炭黑滤饼烘干造粒单元组成的炭黑改性系统、由飞灰洗涤脱钙单元和飞灰水洗单元组成的飞灰处理系统、水处理系统以及垃圾焚烧炉或水泥窑；本发明通过调整飞灰处理系统各单元的操作条件，结合炭黑改性系统，实现了飞灰洗涤过程中碳酸钠消耗量的大幅降低、小苏打脱硫灰的资源化利用以及废轮胎热解炭黑品质的提升及炭黑酸洗废液的无害化处理。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种炭黑改性协同飞灰处理方法。
背景技术
随着运输行业的飞速发展，世界各国对于运输工具的需求量逐年增加，尤其机动车的数量增幅较大。不断增长的汽车数量导致轮胎堆积，不仅造成资源浪费，同时对环境造成污染。一些科研单位与企业采用热解法回收利用废旧轮胎，但是热解得到的炭黑中灰分含量在12％～20％，极大的影响了热解炭黑的品质和应用范围，因此急需经济实用的废旧轮胎热解炭黑脱灰改性技术。
近年来，随着各地垃圾焚烧发电项目的建设投产，垃圾焚烧飞灰的处置日益成为人们关注的焦点。目前，飞灰水洗+水泥窑协同处置技术已经工业化应用，但是高昂的药剂费用严重影响其经济性，制约了该技术的推广应用。
随着环保标准的提高，小苏打干法脱硫技术逐渐在冶炼、焦化、陶瓷、危废焚烧等行业普及应用。小苏打干法脱硫技术占地面积小、脱硫效率高、无废水排放，但是产生的小苏打脱硫灰却面临着资源化利用的困境。
专利CN102504619A提出了一种废轮胎裂解炭黑净化工艺，包括酸洗和碱洗，将炭黑的灰分从18.7％将至2.6％，基本达到N330的补强水平。该方法不仅工艺复杂、设备繁多，同时使用大量的酸洗液和碱液，产生了大量的高盐废水需要处理，因此经济性和技术可靠性均较差。
专利CN108179277A公开了一种高盐、重金属含量高的飞灰处理方法，具体记载了飞灰多级酸洗脱盐、除重金属的方案。经分析可知，该方案的存在的问题有：①飞灰中含大量未反应的消石灰，因此酸液耗量极大，药剂成本高昂；②所用酸液为盐酸，反应生成氯化钙，后续仍需要大量碳酸钠将钙离子脱除。
专利CN209940485U公开了一种小苏打脱硫灰资源化利用装置，提出了利用烟气中的二氧化碳将小苏打脱硫灰转化成脱硫剂小苏打，同时利用小苏打脱硫灰中的硫酸根，将低附加值的生石灰转化为高附加值的硫酸钙副产品或石膏。采用该技术方案可以实现固废资源的充分合理利用，有效解决脱硫灰的处置问题，但是系统比较复杂，经济性较差，不易推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种炭黑改性协同飞灰处理方法，通过多种废物的协同处置实现了：飞灰洗涤过程中碳酸钠消耗量的大幅降低、小苏打脱硫灰的资源化利用以及废轮胎热解炭黑品质的提升及炭黑酸洗废液的无害化处理。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种炭黑改性协同飞灰处理方法，包括以下步骤：
S10、提供由炭黑酸洗单元、炭黑水洗单元、炭黑滤饼烘干造粒单元组成的炭黑改性系统、由飞灰洗涤脱钙单元和飞灰水洗单元组成的飞灰处理系统、水处理系统以及垃圾焚烧炉或水泥窑；
S20、往炭黑酸洗单元中加入炭黑、酸液及来自于炭黑水洗单元的洗涤液L2，对炭黑进行酸洗处理，产生洗涤液L1和浆液，将洗涤液L1输送至飞灰洗涤脱钙单元或者水处理系统，将浆液输送至炭黑水洗单元；
S30、往炭黑水洗单元中加入补水B1，对炭黑水洗单元中的炭黑进行洗涤，产生洗涤液L2、洗涤液L3和炭黑滤饼，将部分洗涤液L2输送至炭黑酸洗单元，将剩余部分洗涤液L2输送至飞灰水洗单元，将洗涤液L3输送至飞灰洗涤脱钙单元，将炭黑滤饼输送至炭黑滤饼烘干造粒单元进行造粒；
S40、往飞灰洗涤脱钙单元中加入飞灰、小苏打脱硫灰及亚硫酸盐氧化剂，产生洗涤液和飞灰滤饼，将洗涤液输送至水处理系统，将飞灰滤饼输送至飞灰水洗单元；
S50、往飞灰水洗单元中加入酸液及亚硫酸盐氧化剂，产生洗涤液和飞灰滤饼，将洗涤液输送至水处理系统或飞灰洗涤脱钙单元，将飞灰滤饼输送至垃圾焚烧炉或水泥窑。
其中，小苏打脱硫灰主成分为Na2SO3、Na2SO4、Na2CO3；
飞灰主成分为Ca(OH)2、CaCl2、CaSO3、CaSO4、NaCl、KCl及固体不溶物和微量重金属；
炭黑来源于废轮胎热解炭黑，主成分为炭黑、SiO2、ZnO及ZnS，酸洗的目的在于脱除ZnO和ZnS。
飞灰和小苏打脱硫灰一起采用水洗涤，使Ca2+生成CaSO3、CaSO4、CaCO3沉淀以及生成强碱液体NaOH。
本发明将三个不同领域的固体废弃物(生活垃圾焚烧飞灰、废旧轮胎热解炭黑、小苏打脱硫灰)进行协同处置，实现了以废治废，极大地降低了飞灰的无害化、资源化成本，同时获得了高品质的改性炭黑，并解决了小苏打脱硫灰的处置问题，节能减排效果显著。
进一步地，所述炭黑酸洗单元包括1#酸洗制浆罐、2#酸洗制浆罐、1#酸洗储液罐、2#酸洗储液罐、3#酸洗储液罐及1#炭黑固液分离器；
步骤S20具体包括以下步骤：
将粒径小于70μm的炭黑输送至1#酸洗制浆罐；将1#酸洗储液罐中的部分液体输送至1#酸洗制浆罐，调节1#酸洗制浆罐中的浆液的液固比为2:1～10:1L/kg；将酸液加入1#酸洗制浆罐，调节1#酸洗制浆罐中的浆液的H+浓度为0.5～3mol/L；浆液搅拌混合反应时间为30～180min，酸洗完成后产生的浆液输送至1#炭黑固液分离器进行固液分离，分离后的液体输送至1#酸洗储液罐，分离后的固体留在1#炭黑固液分离器内；1#酸洗储液罐中部分液体作为洗涤液L1输送至飞灰洗涤脱钙单元或水处理系统，洗涤液L1与加入至1#酸洗制浆罐中的炭黑的液固比为0.5:1～3:1L/kg；
将2#酸洗储液罐中的液体输送至1#炭黑固液分离器内进行炭黑滤饼洗涤，炭黑滤饼洗涤时间为10～60min，洗涤后的液体返回2#酸洗储液罐；2#酸洗储液罐中的一部分液体输送至1#酸洗储液罐，该液体与加入至1#酸洗制浆罐中的炭黑的液固比为1:1～4:1L/kg；
将3#酸洗储液罐中的液体输送至1#炭黑固液分离器内进行炭黑滤饼洗涤，炭黑滤饼洗涤时间为10～60min，洗涤后的液体返回3#酸洗储液罐；3#酸洗储液罐中的一部分液体输送至2#酸洗储液罐，该液体与加入至1#酸洗制浆罐中的炭黑的液固比为1:1～4:1L/kg；将来自于炭黑水洗单元的洗涤液L2一部分加入3#酸洗储液罐中，该部分洗涤液L2与加入至1#酸洗制浆罐中的炭黑的液固比为1:1～4:1L/kg；
将1#炭黑固液分离器中产生的浆液或滤饼输送至2#酸洗制浆罐，形成的浆液输送至炭黑水洗单元。
本发明中，水处理系统为本领域常规技术，其包括以下步骤：
(1)pH的调节：主要采用CaO或Ca(OH)2将酸性废液的pH值调整至12以内，实现重金属的预脱除；
(2)重金属的深度脱除：采用含硫有机物如Na2S或重金属螯合剂等进行重金属沉淀脱除；
(3)硫酸钙的分离及氯化钠、氯化钾的分离，具体可以通过以下2种方案实现：
方案1：低温晶种法+MVR蒸发结晶分盐，步骤如下：
①通过纳滤膜实现一价、二价离子的分离；废水经过纳滤膜后产生含Ca2+、SO4 2-浓水，含Na+、K+、Cl-的高盐水；
②采用晶种法实现含Ca2+、SO4 2-浓水中硫酸钙的结晶脱除，具体可参考专利CN211896370U；
③采用MVR蒸发器处理含Na+、K+、Cl-的高盐水，实现NaCl和KCl盐的分盐结晶，详见专利CN102161490A。
方案2：晶种法脱硫酸钙+MVR蒸发结晶分盐，详见专利CN113245342A，具体不再赘述。
进一步地，1#炭黑固液分离器为真空抽滤设备或洗涤压滤机，当1#炭黑固液分离器为真空抽滤设备时，由炭黑水洗单元产生的洗涤液L2一部分输送至1#炭黑固液分离器内与炭黑滤饼混合制浆，混合制浆时间为10～60min，制得的浆液的液固比为2:1～5:1L/kg，产生的浆液输送至2#酸洗制浆罐；当1#炭黑固液分离器为洗涤压滤机时，由炭黑水洗单元产生的洗涤液L2一部分输送至2#酸洗制浆罐并与由1#炭黑固液分离器输送至2#酸洗制浆罐内的滤饼混合制浆，混合制浆时间为10～60min，制得的浆液的液固比为2:1～5:1L/kg。
进一步地，炭黑水洗单元包括1#水洗储液罐、2#水洗储液罐、3#水洗储液罐及2#炭黑固液分离器，其中，2#炭黑固液分离器为洗涤压滤机；
步骤S30具体包括以下步骤：
将来自炭黑酸洗单元的浆液输送至2#炭黑固液分离器，分离后的液体输送至1#水洗储液罐，分离后的固体留在2#炭黑固液分离器内；1#水洗储液罐中的洗涤液L2一部分输送至炭黑酸洗单元，另一部分输送至飞灰水洗单元，输送至飞灰水洗单元的洗涤液L2与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为0.5:1～4:1L/kg；
将2#水洗储液罐中的液体输送至2#炭黑固液分离器内进行炭黑滤饼洗涤，洗涤时间为10～60min；洗涤后的液体返回2#水洗储液罐，洗涤后的固体留在2#炭黑固液分离器内；2#水洗储液罐中的液体一部分输送至1#水洗储液罐，该部分液体与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～7:1L/kg；
将3#水洗储液罐中的液体输送至2#炭黑固液分离器内进行炭黑滤饼洗涤，洗涤时间为10～60min，洗涤后的液体返回3#水洗储液罐，洗涤后的固体输送至炭黑滤饼烘干造粒单元；3#水洗储液罐中的液体一部分输送至2#水洗储液罐，该部分液体与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～7:1L/kg；3#水洗储液罐中的另一部分液体作为洗涤液L3输送至飞灰洗涤脱钙单元，该洗涤液L3与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～3:1L/kg；往3#水洗储液罐中加入补水B1，该补水B1与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为2:1～7:1L/kg。
进一步地，炭黑滤饼烘干造粒单元包括炭黑滤饼干燥设备、炭黑造粒设备、炭黑颗粒干燥设备、打包设备、废气除尘布袋、废气洗涤塔以及烟囱；
来自炭黑水洗单元的炭黑滤饼输送至炭黑滤饼干燥设备进行预干燥，预干燥后的炭黑含水量比炭黑造粒设备出口的炭黑颗粒含水量低5％～30％，预干燥后的炭黑输送至炭黑造粒设备，预干燥过程产生的含尘、酸性废气输送至废气除尘布袋；
将预干燥后的炭黑和造粒水加入炭黑造粒设备内并搅拌混合，制成的炭黑颗粒含水量为35％～55％，制成的炭黑颗粒输送至炭黑颗粒干燥设备；
在炭黑颗粒干燥设备中，炭黑颗粒的水分降至1.5％以内，炭黑颗粒干燥、冷却后输送至打包设备，产生的含尘、酸性废气输送至废气除尘布袋；
含尘、酸性废气依次经过废气除尘布袋和废气洗涤塔净化后排入烟囱。
进一步地，飞灰洗涤脱钙单元包括1#飞灰制浆罐、1#飞灰储液罐以及1#飞灰固液分离器，其中，1#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机或卧螺脱水离心机。
步骤S40具体包括以下步骤：
将飞灰加入至1#飞灰制浆罐，将1#飞灰储液罐中的部分液体送至1#飞灰制浆罐中制浆；
对1#飞灰制浆罐中的浆液进行脱钙处理；
将1#飞灰制浆罐中脱钙处理后的浆液输送至1#飞灰固液分离器，分离后的液体输送至1#飞灰储液罐，分离后的飞灰滤饼输送至飞灰水洗单元；
将1#飞灰储液罐中的部分液体作为洗涤液L4输送至水处理系统，该洗涤液L4与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～6:1L/kg；
其中，1#飞灰储液罐中的水洗液还来自炭黑水洗单元或者飞灰水洗单元，来自炭黑水洗单元的洗涤液L3与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～3:1L/kg，来自飞灰水洗单元的洗涤液L5与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～4:1L/kg。
进一步地，对1#飞灰制浆罐中的浆液进行的脱钙处理为浅度脱钙处理、中度脱钙处理、重度脱钙处理中的任一种；
其中，浅度脱钙处理具体为：将小苏打脱硫灰与1#飞灰储液罐中的部分液体混合后输送至1#飞灰制浆罐，通过调整小苏打脱硫灰的量使浆液中游离的Ca2+与小苏打脱硫灰水解生成的CO3 2-、SO3 2-、SO4 2-生成CaCO3、CaSO3、CaSO4沉淀，控制浆液中Ca2+/SO4 2-摩尔比为0.95～1.05；调整浆液的液固比为2:1～5:1L/kg，浆液混合反应时间为10～60min；该阶段的飞灰中仍存在大量可酸溶的Ca(OH)2，因此称为飞灰浅度脱钙。
其中，中度脱钙处理具体为：将来自炭黑酸洗单元的洗涤液L1、1#飞灰储液罐中的部分液体与小苏打脱硫灰混合后输送至1#飞灰制浆罐，调整洗涤液L1、1#飞灰储液罐中的部分液体与小苏打脱硫灰的混合液中H+浓度为0.1～3mol/L；控制1#飞灰制浆罐中浆液的pH值为10～12，控制浆液中Ca2+/SO4 2-摩尔比为0.95～1.05；调整浆液的液固比为3:1～8:1L/kg，浆液混合反应时间为10～60min；该阶段飞灰中存在少量可酸溶的Ca(OH)2和CaCO3，故称为飞灰中度脱钙。
其中，重度脱钙处理具体为：将来自炭黑酸洗单元的洗涤液L1、1#飞灰储液罐中的部分液体和小苏打脱硫灰混合后输送至1#飞灰制浆罐，调整洗涤液L1、1#飞灰储液罐中的部分液体和小苏打脱硫灰的混合液中H+浓度为0.1～3mol/L，控制1#飞灰制浆罐中浆液的pH值为3.5～5，控制浆液中Ca2+/SO4 2-摩尔比为0.95～1.05，调整浆液的液固比为3:1～8:1L/kg；向1#飞灰制浆罐中通入亚硫酸盐氧化剂，浆液与亚硫酸盐氧化剂混合反应时间为30～180min；该阶段飞灰中不存在可酸溶的Ca(OH)2和CaCO3，故称为飞灰重度脱钙。
进一步地，飞灰水洗单元包括飞灰水洗A单元和飞灰水洗B单元，所述飞灰水洗A单元包括2A#飞灰制浆罐、2A#飞灰储液罐、2A#飞灰固液分离器，其中，2A#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机或卧螺脱水离心机；
步骤S50具体包括以下步骤：
将来自飞灰洗涤脱钙单元的飞灰滤饼输送至2A#飞灰制浆罐，通过控制2A#飞灰储液罐输送至2A#飞灰制浆罐中的液体量，调整浆液的液固比；
控制2A#飞灰制浆罐内浆液的液固比为2:1～5:1L/kg，向2A#飞灰制浆罐内加入酸液调整浆液的pH值为1.5～3.5，浆液搅拌反应时间为30～180min，使飞灰滤饼中的盐分和重金属进入水中，该操作称为飞灰酸浸；或者，控制2A#飞灰制浆罐内浆液的液固比为3:1～8:1L/kg，向2A#飞灰制浆罐内加入酸液调整浆液的pH值为3.5～5，通入亚硫酸盐氧化剂，浆液与亚硫酸盐氧化剂混合反应时间为30～180min，该操作称为飞灰氧化；或者，控制2A#飞灰制浆罐内浆液的液固比为2:1～5:1L/kg，浆液搅拌反应时间为10～60min，使飞灰滤饼中的盐分进入水中，该操作称为飞灰洗涤；
2A#飞灰制浆罐充分混合反应后的浆液输送至2A#飞灰固液分离器，分离后的液体输送至2A#飞灰储液罐，分离后的飞灰滤饼输送至飞灰水洗B单元；
2A#飞灰储液罐中的部分液体离开飞灰水洗A单元并作为洗涤液L5输送至飞灰洗涤脱钙单元或者飞灰水洗B单元，该洗涤液L5与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为0.5:1～4:1L/kg；
将来自炭黑水洗单元的洗涤液L2或者来自飞灰水洗B单元的洗涤液L6输送至2A#飞灰储液罐中，该来自炭黑水洗单元的洗涤液L2与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为0.5:1～2:1L/kg，该来自飞灰水洗B单元的洗涤液L6与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～4:1L/kg。
进一步地，飞灰水洗B单元包括2B#飞灰制浆罐、2B#飞灰储液罐、2B#飞灰固液分离器，其中，2B#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机或卧螺脱水离心机；
步骤S50还包括以下步骤：
将来自飞灰水洗A单元的飞灰滤饼输送至2B#飞灰制浆罐，通过控制2B#飞灰储液罐输送至2B#飞灰制浆罐中的液体量，调整2B#飞灰制浆罐中浆液的液固比为2:1～5:1L/kg；
对2B#飞灰制浆罐内的物质进行混合搅拌，使飞灰滤饼中的盐分稀释到水中，浆液搅拌时间为10～60min，该操作称为飞灰洗涤；或者，向2B#飞灰制浆罐内加入酸液调整浆液的pH值为1.5～3.5，使飞灰滤饼中的盐分和重金属进入水中，浆液搅拌反应时间为30～180min，该操作称为飞灰酸浸；
将2B#飞灰制浆罐充分混合反应后的浆液输送至2B#飞灰固液分离器，分离后的液体输送至2B#飞灰储液罐，分离后的飞灰滤饼与生石灰或消石灰混合搅拌后输送至垃圾焚烧炉或水泥窑；
2B#飞灰储液罐中的部分液体离开飞灰水洗B单元并作为洗涤液L6输送至2A#飞灰储液罐或水处理系统，该洗涤液L6与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为0.5:1～4:1L/kg；
将来自炭黑水洗单元的洗涤液L2或者来自2A#飞灰储液罐的洗涤液L5输送至2B#飞灰储液罐中，该来自炭黑水洗单元的洗涤液L2与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～4:1L/kg，该来自2A#飞灰储液罐的洗涤液L5与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为0.5:1～2:1L/kg。
本发明中，所加入的酸液为质量分数为10～40％的HCl溶液和/或质量分数为10～98.3％的H2SO4溶液。
进一步地，所加入的亚硫酸盐氧化剂为空气或H2O2溶液；若加入H2O2溶液，则H2O2与亚硫酸盐的摩尔比为1～1.2；若通入空气，则空气中O2与亚硫酸盐的摩尔比为1.2～2.5。
更进一步地，本发明通过调整飞灰处理系统各单元的操作条件，结合炭黑改性系统，可以形成以下三种处理工艺：(1)炭黑改性协同飞灰重度脱钙、氧化+酸浸+洗涤工艺；(2)炭黑改性协同飞灰浅度脱钙+洗涤+洗涤工艺；(3)炭黑改性协同飞灰中度脱钙+氧化+酸浸工艺。
工艺(1)中，飞灰洗涤脱钙单元操作实现飞灰的重度脱钙和亚硫酸盐氧化，飞灰水洗A单元操作实现飞灰中盐分稀释及部分重金属浸出，飞灰水洗B单元操作实现飞灰中盐分稀释。具体地，炭黑改性协同飞灰重度脱钙、氧化+酸浸+洗涤工艺的操作步骤为：①炭黑、HCl和/或H2SO4及洗涤液L2一起进入炭黑酸洗单元，产生的浆液进入炭黑水洗单元，产生的洗涤液L1进入飞灰洗涤脱钙单元；②离开炭黑酸洗单元的浆液与补水B1一起进入炭黑水洗单元，产生的炭黑滤饼进入炭黑滤饼烘干造粒单元，产生的洗涤液L2一部分进入炭黑酸洗单元，另一部分进入飞灰水洗B单元，没有洗涤液L3产生；③离开炭黑水洗单元的炭黑滤饼与造粒水一起进入炭黑滤饼烘干造粒单元；④飞灰、小苏打脱硫灰、洗涤液L1、洗涤液L5及亚硫酸盐氧化剂一起进入飞灰洗涤脱钙单元，该单元实现飞灰的重度脱钙和亚硫酸盐氧化，产生的洗涤液L4进入水处理系统，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗A单元；⑤离开飞灰洗涤脱钙单元的飞灰滤饼、洗涤液L6及HCl和/或H2SO4一起进入飞灰水洗A单元，产生的洗涤液L5进入飞灰洗涤脱钙单元，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗B单元；⑥离开飞灰水洗A单元的飞灰滤饼及洗涤液L2一起进入飞灰水洗B单元，产生的洗涤液L6进入飞灰水洗A单元，产生的飞灰滤饼进入垃圾焚烧炉或水泥窑。
工艺2中，飞灰洗涤脱钙单元操作实现飞灰的浅度脱钙，飞灰水洗A单元操作实现飞灰中盐分稀释，飞灰水洗B单元操作实现飞灰中盐分稀释。具体地，炭黑改性协同飞灰浅度脱钙+洗涤+洗涤工艺的操作步骤为：①炭黑、HCl和/或H2SO4及洗涤液L2一起进入炭黑酸洗单元，产生的浆液进入炭黑水洗单元，产生的洗涤液L1进入水处理系统；②离开炭黑酸洗单元的浆液与补水B1一起进入炭黑水洗单元，产生的炭黑滤饼进入炭黑滤饼烘干造粒单元，产生的洗涤液L2一部分进入炭黑酸洗单元，另一部分进入飞灰水洗B单元，没有洗涤液L3产生；③离开炭黑水洗单元的炭黑滤饼与造粒水一起进入炭黑滤饼烘干造粒单元；④飞灰、小苏打脱硫灰、洗涤液L5一起进入飞灰洗涤脱钙单元，该单元实现飞灰的浅度脱钙，产生的洗涤液L4进入水处理系统，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗A单元；⑤离开飞灰洗涤脱钙单元的飞灰滤饼、洗涤液L6一起进入飞灰水洗A单元，产生的洗涤液L5进入飞灰洗涤脱钙单元，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗B单元；⑥离开飞灰水洗A单元的飞灰滤饼、洗涤液L2一起进入飞灰水洗B单元，产生的洗涤液L6进入飞灰水洗A单元，产生的飞灰滤饼进入垃圾焚烧炉或水泥窑。
工艺(3)中，飞灰洗涤脱钙单元操作实现飞灰的中度脱钙，飞灰水洗A单元操作实现飞灰中亚硫酸盐氧化，飞灰水洗B单元操作实现飞灰中重金属浸出。具体地，炭黑改性协同飞灰中度脱钙+氧化+酸浸工艺的操作步骤为：①炭黑、HCl和/或H2SO4及洗涤液L2一起进入炭黑酸洗单元，产生的浆液进入炭黑水洗单元，产生的洗涤液L1进入飞灰洗涤脱钙单元；②离开炭黑酸洗单元的浆液与补水B1一起进入炭黑水洗单元，产生的炭黑滤饼进入炭黑滤饼烘干造粒单元，产生的洗涤液L2一部分进入炭黑酸洗单元，另一部分进入飞灰水洗A单元，产生的洗涤液L3进入飞灰洗涤脱钙单元；③离开炭黑水洗单元的炭黑滤饼与造粒水一起进入炭黑滤饼烘干造粒单元；④飞灰、小苏打脱硫灰、洗涤液L1及洗涤液L3一起进入飞灰洗涤脱钙单元，该单元实现飞灰的中度脱钙，产生的洗涤液L4进入水处理系统，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗A单元；⑤离开飞灰洗涤脱钙单元的飞灰滤饼、洗涤液L2、亚硫酸盐氧化剂及HCl和/或H2SO4一起进入飞灰水洗A单元，产生的洗涤液L5进入飞灰水洗B单元，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗B单元；⑥离开飞灰水洗A单元的飞灰滤饼、洗涤液L5及HCl和/或H2SO4一起进入飞灰水洗B单元，产生的洗涤液L6进入水处理系统，产生的飞灰滤饼进入垃圾焚烧炉或水泥窑。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种将三个不同领域的固体废弃物(生活垃圾焚烧飞灰、废旧轮胎热解炭黑、小苏打脱硫灰)进行协同处置的方法，实现了以废治废，极大的降低了飞灰的无害化、资源化成本，同时获得了高品质的改性炭黑，并解决了小苏打脱硫灰的处置问题，节能减排效果显著。
(2)本发明将小苏打脱硫灰替代碳酸钠应用于垃圾焚烧飞灰水洗液的钙离子去除，不仅实现了小苏打脱硫灰的资源化，而且极大降低了飞灰水洗的药剂成本。
(3)本发明将废旧轮胎热解炭黑酸洗过程产生的高浓度酸液用于中和强碱性飞灰水洗液，解决了炭黑酸洗改性过程废酸的处理问题，同时实现了飞灰水洗液的pH值调节。
(4)本发明通过炭黑烘干造粒系统不但实现了炭黑的造粒和烘干，同时去除了炭黑中残留的酸液(HCl或H2SO4)，避免了炭黑滤饼通过大量水洗导致的废液处理难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的炭黑酸洗单元流程图；
图2是本发明提供的炭黑水洗单元流程图；
图3是本发明提供的炭黑滤饼烘干造粒单元流程图；
图4是本发明提供的飞灰洗涤脱钙单元流程图；
图5是本发明提供的飞灰水洗A单元流程图；
图6是本发明提供的飞灰水洗B单元流程图；
图7是本发明实施例1提供的炭黑改性协同飞灰重度脱钙、氧化+酸浸+洗涤工艺流程图；
图8是本发明实施例2提供的炭黑改性协同飞灰浅度脱钙+洗涤+洗涤工艺流程图；
图9是本发明实施例3提供的炭黑改性协同飞灰中度脱钙+氧化+酸浸工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1：炭黑改性协同飞灰重度脱钙、氧化+酸浸+洗涤工艺
某生活垃圾电厂额定处理量为2000t/d，其烟气产生量为360000Nm3/h，HCl和SO2的平均浓度分别为550mg/Nm3和450mg/Nm3，年运行8000h。该电厂采用Ca(OH)2半干法脱酸，Ca/(S+0.5Cl)当量比为1.3。飞灰产生量占垃圾处理量的4％，即飞灰产量为26666.7吨/年，飞灰中氯化钠与氯化钾共占比15％，固液分离后飞灰滤饼含水率35％。某废旧轮胎热解工厂产生的热解炭黑灰分含量15％，酸洗后灰分降至8.6％，炭黑滤饼含水率45％。某工厂烟气干法脱硫产生的小苏打脱硫灰中Na2CO3的摩尔占比为5％，Na2SO3和Na2SO4的摩尔占比分别为10％、85％。三种废弃物采用炭黑改性协同飞灰重度脱钙、氧化+酸浸+洗涤工艺进行协同处理，具体工艺流程如下(参考图7)：
①炭黑、HCl及洗涤液L2一起进入炭黑酸洗单元，产生的浆液进入炭黑水洗单元，产生的洗涤液L1进入飞灰洗涤脱钙单元；②离开炭黑酸洗单元的浆液与补水B1一起进入炭黑水洗单元，产生的炭黑滤饼进入炭黑滤饼烘干造粒单元，产生的洗涤液L2一部分进入炭黑酸洗单元，另一部分进入飞灰水洗B单元，没有洗涤液L3产生；③离开炭黑水洗单元的炭黑滤饼与造粒水一起进入炭黑滤饼烘干造粒单元；④飞灰、小苏打脱硫灰、洗涤液L1、洗涤液L5及空气一起进入飞灰洗涤脱钙单元，该单元实现飞灰的重度脱钙和亚硫酸盐氧化，产生的洗涤液L4进入水处理系统，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗A单元；⑤离开飞灰洗涤脱钙单元的飞灰滤饼、洗涤液L6及HCl一起进入飞灰水洗A单元，产生的洗涤液L5进入飞灰洗涤脱钙单元，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗B单元；⑥离开飞灰水洗A单元的飞灰滤饼及洗涤液L2一起进入飞灰水洗B单元，产生的洗涤液L6进入飞灰水洗A单元，产生的飞灰滤饼进入垃圾焚烧炉。
接下来结合图1-6对该工艺进行具体说明：
(1)炭黑酸洗单元，工艺流程参考图1，操作条件如下：
①1#酸洗制浆罐中炭黑的粒径在60μm以内，浆液的液固比为5:1L/kg，通过30％HCl溶液调整浆液中H+浓度为1.2mol/L，浆液搅拌混合反应时间为180min；②1#炭黑固液分离设备采用真空抽滤原理的装置对浆液进行固液分离；③离开1#酸洗储液罐的洗涤液L1输送至飞灰洗涤脱钙单元，该洗涤液L1与炭黑的液固比为1:1L/kg；④从2#酸洗储液罐输送至1#炭黑固液分离设备的液体与炭黑的液固比为5:1L/kg，混合洗涤时间20min，离开2#酸洗储液罐的液体进入1#酸洗储液罐中，该液体与炭黑的液固比为1.6:1L/kg；⑤从3#酸洗储液罐输送至1#炭黑固液分离设备的液体与炭黑的液固比为5:1L/kg，混合洗涤时间20min，离开3#酸洗储液罐的液体进入2#酸洗储液罐中，该液体与炭黑的液固比为1.6:1L/kg，进入3#酸洗储液罐的洗涤液L2与炭黑的液固比为1.6:1L/kg；⑥从炭黑水洗单元输送至1#炭黑固液分离设备的洗涤液L2与炭黑的液固比为5:1L/kg，混合制浆时间20min，产生的浆液输送至2#酸洗制浆罐暂存，最终输送至炭黑水洗单元；
(2)炭黑水洗单元，工艺流程参考图2，操作条件如下：
①2#炭黑固液分离器为洗涤压滤机，对来自炭黑酸洗单元的浆液进行压滤，分离的液体进入1#水洗储液罐；②离开1#水洗储液罐进入飞灰水洗B单元的洗涤液L2与飞灰的液固比为2.4:1L/kg；③2#水洗储液罐内的液体冲洗炭黑滤饼的时间为30min，离开2#水洗储液罐进入1#水洗储液罐的液体与飞灰的液固比为2.4:1L/kg；④3#水洗储液罐内的液体冲洗炭黑滤饼的时间为30min，离开3#水洗储液罐进入2#水洗储液罐的液体与飞灰的液固比为2.4:1L/kg，进入3#水洗储液罐的补水B1与飞灰的液固比为3.7:1L/kg，离开3#水洗储液罐的洗涤液L3为0；
(3)炭黑滤饼烘干造粒单元，工艺流程参考图3，操作条件如下：
①进入炭黑滤饼干燥设备的炭黑滤饼含水率为45％，离开炭黑滤饼干燥设备的炭黑含水量为30％；②离开炭黑造粒设备的炭黑颗粒含水量为45％；③离开炭黑干燥设备的干燥颗粒含水率为1.2％。
(4)飞灰洗涤脱钙单元，工艺流程参考图4，操作条件如下：
①将飞灰、小苏打脱硫灰、洗涤液L1输送至1#飞灰制浆罐，控制浆液的pH值为4，控制浆液的液固比为6:1L/kg，控制浆液中Ca2+/SO4 2-摩尔比为1；②继续向1#飞灰制浆罐中通入空气，浆液与空气混合反应时间为120min；③1#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机；④洗涤液L4与飞灰的液固比为2.9:1L/kg，洗涤液L5与飞灰的液固比为2.4:1L/kg。
(5)飞灰水洗A单元，工艺流程参考图5，操作条件如下：
①将飞灰滤饼输送至2A#飞灰制浆罐，通入30％HCl溶液控制浆液的pH值为2.5，控制浆液的液固比为4:1L/kg，浆液搅拌反应时间180min；②2A#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机；③洗涤液L5与飞灰的液固比为2.4:1L/kg，洗涤液L6与飞灰的液固比为2.4:1L/kg。
(6)飞灰水洗B单元，工艺流程参考图6，操作条件如下：
①将飞灰滤饼输送至2B#飞灰制浆罐，控制浆液的液固比为4:1L/kg，浆液搅拌洗涤时间20min；②2B#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机；③洗涤液L6与飞灰的液固比为2.4:1L/kg，洗涤液L2与飞灰的液固比为2.4:1L/kg。
该工艺年处理飞灰26666.7吨，年协同处理小苏打脱硫灰5000吨，年协同处理炭黑22515吨，年30％HCl溶液耗量5911吨，年补水B1的量为98962吨，其中用于炭黑酸洗的补水量为35510吨。假设小苏打脱硫灰、HCl溶液到厂成本分别为300元/吨、500元/吨，吨炭黑酸洗后增值800元，吨水蒸发结晶成本80元，则该工艺吨炭黑盈利约476元。假设碳酸钠到厂成本为3000元/吨，该工艺相对普通的飞灰水洗工艺年节约碳酸钠药剂2300吨，耗费小苏打脱硫灰3000吨，则吨飞灰成本降低225元。
实施例2：炭黑改性协同飞灰浅度脱钙+洗涤+洗涤工艺
某生活垃圾电厂额定处理量为2000t/d，其烟气产生量为360000Nm3/h，HCl和SO2的平均浓度分别为550mg/Nm3和450mg/Nm3，年运行8000h。该电厂采用Ca(OH)2半干法脱酸，Ca/(S+0.5Cl)当量比为1.3。飞灰产生量占垃圾处理量的4％，即飞灰产量为26666.7吨/年，飞灰中氯化钠与氯化钾共占比15％，固液分离后飞灰滤饼含水率35％。某废旧轮胎热解工厂产生的热解炭黑灰分含量15％，酸洗后灰分降至8.6％，炭黑滤饼含水率50％。某工厂烟气干法脱硫产生的小苏打脱硫灰中Na2CO3的摩尔占比为5％，Na2SO3和Na2SO4的摩尔占比分别为10％、85％。三种废弃物采用炭黑改性协同飞灰浅度脱钙+洗涤+洗涤工艺进行协同处理，如图8所示，工艺流程如下：
①炭黑、HCl及洗涤液L2一起进入炭黑酸洗单元，产生的浆液进入炭黑水洗单元，产生的洗涤液L1进入水处理系统；②离开炭黑酸洗单元的浆液与补水B1一起进入炭黑水洗单元，产生的炭黑滤饼进入炭黑滤饼烘干造粒单元，产生的洗涤液L2一部分进入炭黑酸洗单元，另一部分进入飞灰水洗B单元，没有洗涤液L3产生；③离开炭黑水洗单元的炭黑滤饼与造粒水一起进入炭黑滤饼烘干造粒单元；④飞灰、小苏打脱硫灰、洗涤液L5一起进入飞灰洗涤脱钙单元，该单元实现飞灰的浅度脱钙，产生的洗涤液L4进入水处理系统，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗A单元；⑤离开飞灰洗涤脱钙单元的飞灰滤饼、洗涤液L6一起进入飞灰水洗A单元，产生的洗涤液L5进入飞灰洗涤脱钙单元，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗B单元；⑥离开飞灰水洗A单元的飞灰滤饼、洗涤液L2一起进入飞灰水洗B单元，产生的洗涤液L6进入飞灰水洗A单元，产生的飞灰滤饼进入水泥窑。
接下来结合图1-6对该工艺进行具体说明：
(1)炭黑酸洗单元，工艺流程参考图1，操作条件如下：
①1#酸洗制浆罐中炭黑的粒径小于70μm，浆液的液固比为6:1L/kg，通过30％HCl溶液调整H+浓度为1mol/L，浆液搅拌混合反应时间为180min；②1#炭黑固液分离设备采用真空抽滤原理的装置对浆液进行固液分离；③离开1#酸洗储液罐的洗涤液L1与炭黑的液固比为0.5:1L/kg；④从2#酸洗储液罐输送至1#炭黑固液分离设备的液体与炭黑的液固比为6:1L/kg，混合洗涤时间30min，离开2#酸洗储液罐的液体进入1#酸洗储液罐中，该液体与炭黑的液固比为1.3:1L/kg；⑤从3#酸洗储液罐输送至1#炭黑固液分离设备的液体与炭黑的液固比为6:1L/kg，混合洗涤时间30min，离开3#酸洗储液罐的液体进入2#酸洗储液罐中，该液体与炭黑的液固比为1.3:1L/kg，进入3#酸洗储液罐的洗涤液L2与炭黑的液固比为1.3:1L/kg；⑥从炭黑水洗单元输送至1#炭黑固液分离设备的洗涤液L2与炭黑的液固比为6:1L/kg，混合制浆时间20min，产生的浆液输送至2#酸洗制浆罐暂存，最终输送至炭黑水洗单元；
(2)炭黑水洗单元，工艺流程参考图2，操作条件如下：
①2#炭黑固液分离器为洗涤压滤机，对来自炭黑酸洗单元的浆液进行压滤，分离的液体进入1#水洗储液罐；②离开1#水洗储液罐进入飞灰水洗B单元的洗涤液L2与飞灰的液固比为2.4:1L/kg；③2#水洗储液罐内的液体冲洗炭黑滤饼的时间为40min，离开2#水洗储液罐进入1#水洗储液罐的液体与飞灰的液固比为2.4:1L/kg；④3#水洗储液罐内的液体冲洗炭黑滤饼的时间为40min，离开3#水洗储液罐进入2#水洗储液罐的液体与飞灰的液固比为2.4:1L/kg，进入3#水洗储液罐的补水B1与飞灰的液固比为2.6:1L/kg，离开3#水洗储液罐的洗涤液L3为0；
(3)炭黑滤饼烘干造粒单元，工艺流程参考图3，操作条件如下：
①进入炭黑滤饼干燥设备的炭黑滤饼含水率为50％，离开炭黑滤饼干燥设备的炭黑含水量为30％；②离开炭黑造粒设备的炭黑颗粒含水量为45％；③离开炭黑干燥设备的干燥颗粒含水率为1％。
(4)飞灰洗涤脱钙单元，工艺流程参考图4，操作条件如下：
①将飞灰、小苏打脱硫灰输送至1#飞灰制浆罐，控制浆液的液固比为3.5:1L/kg，控制浆液中Ca2+/SO4 2-摩尔比为0.98，对浆液混合搅拌20min；②1#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机；③洗涤液L4与飞灰的液固比为2:1L/kg，洗涤液L5与飞灰的液固比为2.4:1L/kg。
(5)飞灰水洗A单元，工艺流程参考图5，操作条件如下：
①将飞灰滤饼输送至2A#飞灰制浆罐，控制浆液的液固比为3.5:1L/kg，浆液搅拌反应时间20min；②2A#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机；③洗涤液L5与飞灰的液固比为2.4:1L/kg，洗涤液L6与飞灰的液固比为2.4:1L/kg。
(6)飞灰水洗B单元，工艺流程参考图6，操作条件如下：
①将飞灰滤饼输送至2B#飞灰制浆罐，控制浆液的液固比为3.5:1L/kg，浆液搅拌洗涤时间20min；②2B#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机；③洗涤液L6与飞灰的液固比为2.4:1L/kg，洗涤液L2与飞灰的液固比为2.4:1L/kg。
该工艺年处理飞灰26666.7吨，年协同处理小苏打脱硫灰3080吨，年协同处理炭黑4850吨，年30％HCl溶液耗量931吨，年补水B1的量为69734吨，其中用于炭黑酸洗的补水量为6281吨。假设小苏打脱硫灰、HCl溶液到厂成本分别为300元/吨、500元/吨，吨炭黑酸洗后增值800元，吨水蒸发结晶成本80元，则该工艺吨炭黑盈利约410元。
实施例3：炭黑改性协同飞灰中度脱钙+氧化+酸浸工艺
某生活垃圾电厂额定处理量为2000t/d，其烟气产生量为360000Nm3/h，HCl和SO2的平均浓度分别为500mg/Nm3和450mg/Nm3，年运行8000h。该电厂采用Ca(OH)2半干法脱酸，Ca/(S+0.5Cl)当量比为1.2。飞灰产生量占垃圾处理量的4％，即飞灰产量为26666.7吨/年，飞灰中氯化钠与氯化钾共占比15％，固液分离后飞灰滤饼含水率35％。某废旧轮胎热解工厂产生的热解炭黑灰分含量15％，酸洗后灰分降至8.6％，炭黑滤饼含水率50％。某工厂烟气干法脱硫产生的小苏打脱硫灰中Na2CO3的摩尔占比为5％，Na2SO3和Na2SO4的摩尔占比分别为10％、85％。三种废弃物采用炭黑改性协同飞灰中度脱钙+氧化+酸浸工艺进行协同处理，如图9所示，工艺流程如下：
①炭黑、HCl及洗涤液L2一起进入炭黑酸洗单元，产生的浆液进入炭黑水洗单元，产生的洗涤液L1进入飞灰洗涤脱钙单元；②离开炭黑酸洗单元的浆液与补水B1一起进入炭黑水洗单元，产生的炭黑滤饼进入炭黑滤饼烘干造粒单元，产生的洗涤液L2一部分进入炭黑酸洗单元，另一部分进入飞灰水洗A单元，产生的洗涤液L3进入飞灰洗涤脱钙单元；③离开炭黑水洗单元的炭黑滤饼与造粒水一起进入炭黑滤饼烘干造粒单元；④飞灰、小苏打脱硫灰、洗涤液L1及洗涤液L3一起进入飞灰洗涤脱钙单元，该单元实现飞灰的中度脱钙，产生的洗涤液L4进入水处理系统，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗A单元；⑤离开飞灰洗涤脱钙单元的飞灰滤饼、洗涤液L2、空气及HCl一起进入飞灰水洗A单元，产生的洗涤液L5进入飞灰水洗B单元，产生的飞灰滤饼进入飞灰水洗B单元；⑥离开飞灰水洗A单元的飞灰滤饼、洗涤液L5及HCl一起进入飞灰水洗B单元，产生的洗涤液L6进入水处理系统，产生的飞灰滤饼进入垃圾焚烧炉。
接下来结合图1-6对该工艺进行具体说明：
(1)炭黑酸洗单元，工艺流程参考图1，操作条件如下：
①1#酸洗制浆罐中炭黑的粒径小于50μm，浆液的液固比为5.5:1L/kg，通过30％HCl溶液调整H+浓度为1.5mol/L，浆液搅拌混合反应时间为180min；②1#炭黑固液分离设备采用洗涤压滤机；③离开1#酸洗储液罐的洗涤液L1与炭黑的液固比为1:1L/kg；④从2#酸洗储液罐输送至1#炭黑固液分离设备的液体对炭黑滤饼的洗涤时间为30min，离开2#酸洗储液罐的液体进入1#酸洗储液罐中，该液体与炭黑的液固比为1.7:1L/kg；⑤从3#酸洗储液罐输送至1#炭黑固液分离设备的液体对炭黑滤饼的洗涤时间为30min，离开3#酸洗储液罐的液体进入2#酸洗储液罐中，该液体与炭黑的液固比为1.7:1L/kg，进入3#酸洗储液罐的洗涤液L2与炭黑的液固比为1.7:1L/kg；⑥从炭黑水洗单元输送至2#酸洗制浆罐的洗涤液L2与炭黑的液固比为5.5:1L/kg，2#酸洗制浆罐的搅拌制浆时间为10min，产生的浆液输送至炭黑水洗单元；
(2)炭黑水洗单元，工艺流程参考图2，操作条件如下：
①2#炭黑固液分离器为洗涤压滤机，对来自炭黑酸洗单元的浆液进行压滤，分离的液体进入1#水洗储液罐；②离开1#水洗储液罐进入飞灰水洗A单元的洗涤液L2与飞灰的液固比为1.1:1L/kg；③2#水洗储液罐内的液体冲洗炭黑滤饼的时间为30min，离开2#水洗储液罐进入1#水洗储液罐的液体与飞灰的液固比为1.1:1L/kg；④3#水洗储液罐内的液体冲洗炭黑滤饼的时间为30min，离开3#水洗储液罐进入2#水洗储液罐的液体与飞灰的液固比为1.1:1L/kg，进入3#水洗储液罐的补水B1与飞灰的液固比为3.1:1L/kg，离开3#水洗储液罐的洗涤液L3与飞灰的液固比为1.3:1L/kg。
(3)炭黑滤饼烘干造粒单元，工艺流程参考图3，操作条件如下：
①进入炭黑滤饼干燥设备的炭黑滤饼含水率为50％，离开炭黑滤饼干燥设备的炭黑含水量为25％；②离开炭黑造粒设备的炭黑颗粒含水量为45％；③离开炭黑干燥设备的干燥颗粒含水率为1.2％。
(4)飞灰洗涤脱钙单元的工艺流程参考图4，操作条件如下：
①将飞灰、小苏打脱硫灰、洗涤液L1输送至1#飞灰制浆罐，控制浆液的pH值为11，控制浆液的液固比为5:1L/kg，控制浆液中Ca2+/SO4 2-摩尔比为1.01，对浆液混合搅拌30min；②1#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机；③洗涤液L4与飞灰的液固比为1.34:1L/kg。
(5)飞灰水洗A单元，工艺流程参考图5，操作条件如下：
①将飞灰滤饼输送至2A#飞灰制浆罐，通过30％HCl溶液控制浆液的pH值为4.5，控制浆液的液固比为5:1L/kg，浆液内通入空气的反应时间为150min；②2A#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机；③洗涤液L5与飞灰的液固比为1.1:1L/kg，洗涤液L2与飞灰的液固比为1.1:1L/kg。
(6)飞灰水洗B单元，工艺流程参考图6，操作条件如下：
①将飞灰滤饼输送至2B#飞灰制浆罐，控制浆液的液固比为5:1L/kg，通过30％HCl溶液控制浆液的pH值为2.5，浆液搅拌洗涤时间120min；②2B#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机；③洗涤液L6与飞灰的液固比为1.1:1L/kg。
该工艺年处理飞灰26666.7吨，年协同处理小苏打脱硫灰2734吨，年协同处理炭黑11470吨，年30％HCl溶液耗量3530吨，年补水B1的量为83417吨，其中用于炭黑酸洗的补水量为19664吨。假设小苏打脱硫灰、HCl溶液到厂成本分别为300元/吨、500元/吨，吨炭黑酸洗后增值800元，吨水蒸发结晶成本80元，则该工艺吨炭黑盈利约437元。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。
Claims (10)
1.一种炭黑改性协同飞灰处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、提供由炭黑酸洗单元、炭黑水洗单元、炭黑滤饼烘干造粒单元组成的炭黑改性系统、由飞灰洗涤脱钙单元和飞灰水洗单元组成的飞灰处理系统、水处理系统以及垃圾焚烧炉或水泥窑；
S20、往炭黑酸洗单元中加入炭黑、酸液及来自于炭黑水洗单元的洗涤液L2，对炭黑进行酸洗处理，产生洗涤液L1和浆液，将洗涤液L1输送至飞灰洗涤脱钙单元或者水处理系统，将浆液输送至炭黑水洗单元；
S30、往炭黑水洗单元中加入补水B1，对炭黑水洗单元中的炭黑进行洗涤，产生洗涤液L2、洗涤液L3和炭黑滤饼，将部分洗涤液L2输送至炭黑酸洗单元，将剩余部分洗涤液L2输送至飞灰水洗单元，将洗涤液L3输送至飞灰洗涤脱钙单元，将炭黑滤饼输送至炭黑滤饼烘干造粒单元进行造粒；
S40、往飞灰洗涤脱钙单元中加入飞灰、小苏打脱硫灰及亚硫酸盐氧化剂，产生洗涤液和飞灰滤饼，将洗涤液输送至水处理系统，将飞灰滤饼输送至飞灰水洗单元；
S50、往飞灰水洗单元中加入酸液及亚硫酸盐氧化剂，产生洗涤液和飞灰滤饼，将洗涤液输送至水处理系统或飞灰洗涤脱钙单元，将飞灰滤饼输送至垃圾焚烧炉或水泥窑。
2.根据权利要求1所述的炭黑改性协同飞灰处理方法，其特征在于，所述炭黑酸洗单元包括1#酸洗制浆罐、2#酸洗制浆罐、1#酸洗储液罐、2#酸洗储液罐、3#酸洗储液罐及1#炭黑固液分离器；
步骤S20具体包括以下步骤：
将粒径小于70μm的炭黑输送至1#酸洗制浆罐；将1#酸洗储液罐中的部分液体输送至1#酸洗制浆罐，调节1#酸洗制浆罐中的浆液的液固比为2:1～10:1L/kg；将酸液加入1#酸洗制浆罐，调节1#酸洗制浆罐中的浆液的H+浓度为0.5～3mol/L；浆液搅拌混合反应时间为30～180min，酸洗完成后产生的浆液输送至1#炭黑固液分离器进行固液分离，分离后的液体输送至1#酸洗储液罐，分离后的固体留在1#炭黑固液分离器内；1#酸洗储液罐中部分液体作为洗涤液L1输送至飞灰洗涤脱钙单元或水处理系统，洗涤液L1与加入至1#酸洗制浆罐中的炭黑的液固比为0.5:1～3:1L/kg；
将2#酸洗储液罐中的液体输送至1#炭黑固液分离器内进行炭黑滤饼洗涤，炭黑滤饼洗涤时间为10～60min，洗涤后的液体返回2#酸洗储液罐；2#酸洗储液罐中的一部分液体输送至1#酸洗储液罐，该液体与加入至1#酸洗制浆罐中的炭黑的液固比为1:1～4:1L/kg；
将3#酸洗储液罐中的液体输送至1#炭黑固液分离器内进行炭黑滤饼洗涤，炭黑滤饼洗涤时间为10～60min，洗涤后的液体返回3#酸洗储液罐；3#酸洗储液罐中的一部分液体输送至2#酸洗储液罐，该液体与加入至1#酸洗制浆罐中的炭黑的液固比为1:1～4:1L/kg；将来自于炭黑水洗单元的洗涤液L2一部分加入3#酸洗储液罐中，该部分洗涤液L2与加入至1#酸洗制浆罐中的炭黑的液固比为1:1～4:1L/kg；
将1#炭黑固液分离器中产生的浆液或滤饼输送至2#酸洗制浆罐，形成的浆液输送至炭黑水洗单元。
3.根据权利要求2所述的炭黑改性协同飞灰处理方法，其特征在于，1#炭黑固液分离器为真空抽滤设备或洗涤压滤机，当1#炭黑固液分离器为真空抽滤设备时，由炭黑水洗单元产生的洗涤液L2一部分输送至1#炭黑固液分离器内与炭黑滤饼混合制浆，混合制浆时间为10～60min，制得的浆液的液固比为2:1～5:1L/kg，产生的浆液输送至2#酸洗制浆罐；当1#炭黑固液分离器为洗涤压滤机时，由炭黑水洗单元产生的洗涤液L2一部分输送至2#酸洗制浆罐并与由1#炭黑固液分离器输送至2#酸洗制浆罐内的滤饼混合制浆，混合制浆时间为10～60min，制得的浆液的液固比为2:1～5:1L/kg。
4.根据权利要求1所述的炭黑改性协同飞灰处理方法，其特征在于，炭黑水洗单元包括1#水洗储液罐、2#水洗储液罐、3#水洗储液罐及2#炭黑固液分离器，其中，2#炭黑固液分离器为洗涤压滤机；
步骤S30包括以下步骤：
将来自炭黑酸洗单元的浆液输送至2#炭黑固液分离器，分离后的液体输送至1#水洗储液罐，分离后的固体留在2#炭黑固液分离器内；1#水洗储液罐中的洗涤液L2一部分输送至炭黑酸洗单元，另一部分输送至飞灰水洗单元，输送至飞灰水洗单元的洗涤液L2与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为0.5:1～4:1L/kg；
将2#水洗储液罐中的液体输送至2#炭黑固液分离器内进行炭黑滤饼洗涤，洗涤时间为10～60min；洗涤后的液体返回2#水洗储液罐，洗涤后的固体留在2#炭黑固液分离器内；2#水洗储液罐中的液体一部分输送至1#水洗储液罐，该部分液体与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～7:1L/kg；
将3#水洗储液罐中的液体输送至2#炭黑固液分离器内进行炭黑滤饼洗涤，洗涤时间为10～60min，洗涤后的液体返回3#水洗储液罐，洗涤后的固体输送至炭黑滤饼烘干造粒单元；3#水洗储液罐中的液体一部分输送至2#水洗储液罐，该部分液体与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～7:1L/kg；3#水洗储液罐中的另一部分液体作为洗涤液L3输送至飞灰洗涤脱钙单元，该洗涤液L3与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～3:1L/kg；往3#水洗储液罐中加入补水B1，该补水B1与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为2:1～7:1L/kg。
5.根据权利要求1或4所述的炭黑改性协同飞灰处理方法，其特征在于，炭黑滤饼烘干造粒单元包括炭黑滤饼干燥设备、炭黑造粒设备、炭黑颗粒干燥设备、打包设备、废气除尘布袋、废气洗涤塔以及烟囱；
来自炭黑水洗单元的炭黑滤饼输送至炭黑滤饼干燥设备进行预干燥，预干燥后的炭黑含水量比炭黑造粒设备出口的炭黑颗粒含水量低5％～30％，预干燥后的炭黑输送至炭黑造粒设备，预干燥过程产生的含尘、酸性废气输送至废气除尘布袋；
将预干燥后的炭黑和造粒水加入炭黑造粒设备内并搅拌混合，制成的炭黑颗粒含水量为35％～55％，制成的炭黑颗粒输送至炭黑颗粒干燥设备；
在炭黑颗粒干燥设备中，炭黑颗粒的水分降至1.5％以内，炭黑颗粒干燥、冷却后输送至打包设备，产生的含尘、酸性废气输送至废气除尘布袋；
含尘、酸性废气依次经过废气除尘布袋和废气洗涤塔净化后排入烟囱。
6.根据权利要求1所述的炭黑改性协同飞灰处理方法，其特征在于，飞灰洗涤脱钙单元包括1#飞灰制浆罐、1#飞灰储液罐以及1#飞灰固液分离器，其中，1#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机或卧螺脱水离心机；
步骤S40具体包括以下步骤：
将飞灰加入至1#飞灰制浆罐，将1#飞灰储液罐中的部分液体送至1#飞灰制浆罐中制浆；
对1#飞灰制浆罐中的浆液进行脱钙处理；
将1#飞灰制浆罐中脱钙处理后的浆液输送至1#飞灰固液分离器，分离后的液体输送至1#飞灰储液罐，分离后的飞灰滤饼输送至飞灰水洗单元；
将1#飞灰储液罐中的部分液体作为洗涤液L4输送至水处理系统，该洗涤液L4与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～6:1L/kg；
其中，1#飞灰储液罐中的液体还来自炭黑水洗单元或者飞灰水洗单元，来自炭黑水洗单元的洗涤液L3与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～3:1L/kg，来自飞灰水洗单元的洗涤液L5与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～4:1L/kg。
7.根据权利要求6所述的炭黑改性协同飞灰处理方法，其特征在于，对1#飞灰制浆罐中的浆液进行的脱钙处理为浅度脱钙处理、中度脱钙处理、重度脱钙处理中的任一种；
其中，浅度脱钙处理具体为：将小苏打脱硫灰与1#飞灰储液罐中的部分液体混合后输送至1#飞灰制浆罐，通过调整小苏打脱硫灰的量使浆液中游离的Ca2+与小苏打脱硫灰水解生成的CO3 2-、SO3 2-、SO4 2-生成CaCO3、CaSO3、CaSO4沉淀，控制浆液中Ca2+/SO4 2-摩尔比为0.95～1.05；调整浆液的液固比为2:1～5:1L/kg，浆液混合反应时间为10～60min；
其中，中度脱钙处理具体为：将来自炭黑酸洗单元的洗涤液L1、1#飞灰储液罐中的部分液体与小苏打脱硫灰混合后输送至1#飞灰制浆罐，调整洗涤液L1、1#飞灰储液罐中的部分液体与小苏打脱硫灰的混合液中H+浓度为0.1～3mol/L；控制1#飞灰制浆罐中浆液的pH值为10～12，控制浆液中Ca2+/SO4 2-摩尔比为0.95～1.05；调整浆液的液固比为3:1～8:1L/kg，浆液混合反应时间为10～60min；
其中，重度脱钙处理具体为：将来自炭黑酸洗单元的洗涤液L1、1#飞灰储液罐中的部分液体和小苏打脱硫灰混合后输送至1#飞灰制浆罐，调整洗涤液L1、1#飞灰储液罐中的部分液体和小苏打脱硫灰的混合液中H+浓度为0.1～3mol/L，控制1#飞灰制浆罐中浆液的pH值为3.5～5，控制浆液中Ca2+/SO4 2-摩尔比为0.95～1.05，调整浆液的液固比为3:1～8:1L/kg；向1#飞灰制浆罐中通入亚硫酸盐氧化剂，浆液与亚硫酸盐氧化剂混合反应时间为30～180min。
8.根据权利要求1所述的炭黑改性协同飞灰处理方法，其特征在于，飞灰水洗单元包括飞灰水洗A单元和飞灰水洗B单元，所述飞灰水洗A单元包括2A#飞灰制浆罐、2A#飞灰储液罐、2A#飞灰固液分离器，其中，2A#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机或卧螺脱水离心机；
步骤S50具体包括以下步骤：
将来自飞灰洗涤脱钙单元的飞灰滤饼输送至2A#飞灰制浆罐，通过控制2A#飞灰储液罐输送至2A#飞灰制浆罐中的液体量，调整2A#飞灰制浆罐中浆液的液固比；
控制2A#飞灰制浆罐内浆液的液固比为2:1～5:1L/kg，向2A#飞灰制浆罐内加入酸液调整浆液的pH值为1.5～3.5，浆液搅拌反应时间为30～180min，使飞灰滤饼中的盐分和重金属进入水中；或者，控制2A#飞灰制浆罐内浆液的液固比为3:1～8:1L/kg，向2A#飞灰制浆罐内加入酸液调整浆液的pH值为3.5～5，通入亚硫酸盐氧化剂，浆液与亚硫酸盐氧化剂混合反应时间为30～180min；或者，控制2A#飞灰制浆罐内浆液的液固比为2:1～5:1L/kg，浆液搅拌反应时间为10～60min，使飞灰滤饼中的盐分进入水中；
2A#飞灰制浆罐充分混合反应后的浆液输送至2A#飞灰固液分离器，分离后的液体输送至2A#飞灰储液罐，分离后的飞灰滤饼输送至飞灰水洗B单元；
2A#飞灰储液罐中的部分液体离开飞灰水洗A单元并作为洗涤液L5输送至飞灰洗涤脱钙单元或者飞灰水洗B单元，该洗涤液L5与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为0.5:1～4:1L/kg；
将来自炭黑水洗单元的洗涤液L2或者来自飞灰水洗B单元的洗涤液L6输送至2A#飞灰储液罐中，该来自炭黑水洗单元的洗涤液L2与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为0.5:1～2:1L/kg，该来自飞灰水洗B单元的洗涤液L6与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～4:1L/kg。
9.根据权利要求8所述的炭黑改性协同飞灰处理方法，其特征在于，飞灰水洗B单元包括2B#飞灰制浆罐、2B#飞灰储液罐、2B#飞灰固液分离器，其中，2B#飞灰固液分离器采用洗涤压滤机或卧螺脱水离心机；
步骤S50还包括以下步骤：
将来自飞灰水洗A单元的飞灰滤饼输送至2B#飞灰制浆罐，通过控制2B#飞灰储液罐输送至2B#飞灰制浆罐中的液体量，调整2B#飞灰制浆罐中浆液的液固比为2:1～5:1L/kg；
对2B#飞灰制浆罐内的物质进行混合搅拌，使飞灰滤饼中的盐分稀释到水中，浆液搅拌时间为10～60min；或者，向2B#飞灰制浆罐内加入酸液调整浆液的pH值为1.5～3.5，使飞灰滤饼中的盐分和重金属进入水中，浆液搅拌反应时间为30～180min；
将2B#飞灰制浆罐充分混合反应后的浆液输送至2B#飞灰固液分离器，分离后的液体输送至2B#飞灰储液罐，分离后的飞灰滤饼与生石灰或消石灰混合搅拌后输送至垃圾焚烧炉或水泥窑；
2B#飞灰储液罐中的部分液体离开飞灰水洗B单元并作为洗涤液L6输送至2A#飞灰储液罐或者水处理系统，该洗涤液L6与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为0.5:1～4:1L/kg；
将来自炭黑水洗单元的洗涤液L2或者来自2A#飞灰储液罐的洗涤液L5输送至2B#飞灰储液罐中，该来自炭黑水洗单元的洗涤液L2与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为1:1～4:1L/kg，该来自2A#飞灰储液罐的洗涤液L5与加入至飞灰洗涤脱钙单元中的飞灰的液固比为0.5:1～2:1L/kg。
10.根据权利要求1-9任一项所述的炭黑改性协同飞灰处理方法，其特征在于，所加入的亚硫酸盐氧化剂为空气或H2O2溶液；若加入H2O2溶液，则H2O2与亚硫酸盐的摩尔比为1～1.2；若通入空气，则空气中O2与亚硫酸盐的摩尔比为1.2～2.5。
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