CN116748281A - 一种多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法及其产物应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法及其产物应用，上述的处理方法包括：将多源含二噁英类高氯粉尘进行水洗处理，水洗处理过程中附耦合高级氧化处理，得到降解二噁英后的高钙含铁悬浊液；对高钙含铁悬浊液进行过滤处理，得到滤液和滤饼；对滤液进行分离提纯处理，获得工业用盐；对滤饼进行脱水、压团处理，获得炼铁原料。该多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法实现了水洗过程和耦合高级氧化过程的有效耦合，使有价组分与可溶性氯盐充分分离、降解了二噁英；在水洗过程中将二噁英降解，避免了二噁英对水洗滤液以及后续分离所得工业用盐的污染；其不仅实现了二噁英的有效降解，还对产物进行进一步再利用，实现了资源的再利用。
Description
技术领域
本发明涉及固废处理再利用技术领域，具体涉及一种多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法及其产物应用。
背景技术
烧结机头灰和垃圾焚烧飞灰分别是钢铁冶炼过程和市政垃圾焚烧过程产生废弃物，两者均是含二噁英类高氯危险废弃物，在实际中，为保护环境和健康，需要对其进行无害化处理。
烧结机头灰、垃圾焚烧飞灰还分别含有铁、钙等有价物质，是可以进行利用的潜在资源，但是，其中二噁英的存在制约了它们有价组分的资源化利用，故而需将二噁英有效降解。在现有技术上中，高温降解法是规模化快速处理含二噁英类危废的有效方式，但是对于烧结机头灰和垃圾焚烧飞灰这一类氯含量高的细粒粉尘，单独采用高温处理时，由于氯盐的高温易挥发性，不仅会对设备产生腐蚀，还会为降温过程中二噁英的再合成提供氯源，因此必须进行脱氯预处理。水洗脱氯是常用的方式，但附着在细颗粒表面的二噁英易随其进入水体，给滤液的处理带来潜在隐患。
因此，如何在洗脱烧结机头灰、垃圾焚烧飞灰中可溶性氯盐的同时降解它们所含的二噁英，是当前该技术领域急需解决的一个技术问题，基于此，本发明提供了一种多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法及其产物应用，用以对烧结机头灰和垃圾焚烧飞灰中的二噁英进行处理，并对产物进行进一步再利用。
发明内容
基于上述表述，本发明提供了一种多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法及其制备方法，以解决如何在洗脱烧结机头灰、垃圾焚烧飞灰中可溶性氯盐的同时降解它们所含的二噁英的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法，包括：
将多源含二噁英类高氯粉尘进行水洗处理，水洗处理过程中附耦合高级氧化处理，得到降解二噁英后的高钙含铁悬浊液；
对所述高钙含铁悬浊液进行过滤处理，得到滤液和滤饼；
对所述滤液进行分离提纯处理，获得工业用盐；
对所述滤饼进行脱水、压团处理，获得炼铁原料。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述多源含二噁英类高氯粉尘包括烧结机头灰和垃圾焚烧飞灰。
进一步地，在所述将多源含二噁英类高氯粉尘进行水洗处理和耦合高级氧化处理之前，还包括：
将所述烧结机头灰和所述垃圾焚烧飞灰混匀，得到混合料，所述混合料中Ca/Fe的摩尔比为0.7～1.5。
进一步地，所述水洗处理，具体包括：
将所述混合料与水以固液比为1:1～1:6(kg/L)的比例进行混合后进行多级逆流水洗。
进一步地，所述水洗处理过程中附耦合高级氧化处理，具体包括：
在所述水洗处理时通入臭氧，并施加微波场，以使所述多源含二噁英类高氯粉尘中的二噁英快速氧化。
进一步地，所述臭氧的浓度为200～700mg/L；
所述微波场的微波功率密度不低于0.32W/mL。
进一步地，在所述水洗处理的过程中，水洗液pH≥12。
进一步地，所述对所述高钙含铁悬浊液进行过滤处理，得到滤液和滤饼，具体包括：
对所述高钙含铁悬浊液进行板框式压滤处理，以使固液分离；
其中，得到的滤饼的水分不高于45％。
进一步地，所述对所述滤饼进行脱水、压团处理，获得炼铁原料，具体包括：
将所述滤饼在150～300℃温度下烘干5～10min；
将烘干后的滤饼压制成直径为5～8mm的团块，以形成所述炼铁原料。
第二方面，本发明还提供一种根据第一方面中任一项的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法得到产物的应用，包括：
多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法得到产物包括滤液和滤饼；
所述滤液用于作为工业用盐，所述滤饼用于作为炼铁原料，以形成协同资源化利用。
与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：
本发明提供的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法将多源含二噁英类高氯粉尘进行水洗处理，水洗处理过程中附耦合高级氧化处理，得到对降解二噁英后的高钙含铁悬浊液，该方法能够实现混合料自催化快速降解二噁英，达到多源含二噁英类高氯粉尘无害化处理的目的；进一步对高钙含铁悬浊液进行过滤处理，即经水洗耦合高级氧化降解二噁英处理，获得了可溶性氯盐被有效脱除的洁净高钙含铁悬浊液，经过滤处理，能够获得富含碱金属氯盐的滤液和高钙含铁混合物滤饼，所得滤液可进一步分离提纯获得工业用盐，所得滤饼脱水-压团后可用作炼铁原料，以此实现多源含二噁英类高氯粉尘资源化利用的目标。
相较于现有技术，本发明技术方案的优点体现在：
1、该多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法实现了水洗过程和耦合高级氧化过程的有效耦合，使有价组分与可溶性氯盐充分分离、降解了二噁英；
2、该多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法处理的多源含二噁英类高氯粉尘的组分间具有一定的有效协同，催化了臭氧向高级氧化基团转化，强化了二噁英的氧化；
3、该多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法在水洗过程中将二噁英降解，避免了二噁英对水洗滤液以及后续分离所得工业用盐的污染；
4、该多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法不仅实现了二噁英的有效降解，还对产物进行进一步再利用，实现了资源的再利用。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
第一方面，本发明实施例提供的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法的制备方法，包括：
步骤S1：将烧结机头灰和垃圾焚烧飞灰按照一定比例混匀，得到混合料，混合料中Ca/Fe的摩尔比为0.7～1.5，混匀过程可通过强力混合技术实现。
步骤S2：将多源含二噁英类高氯粉尘进行水洗处理，水洗处理过程中附耦合高级氧化处理，得到对降解二噁英后的高钙含铁悬浊液。
其中，多源含二噁英类高氯粉尘包括烧结机头灰和垃圾焚烧飞灰。烧结机头灰是通过铁矿烧结过程电除尘系统回收的电场灰，是一类含二噁英的高氯含铁粉尘，其含有的氯多以水溶性的碱/重金属氯化物形式存在；垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧过程除尘系统收集的粉尘，主要来自炉排炉焚烧工艺和流化床焚烧工艺，是一类含二噁英的高氯含钙粉尘，其含有的氯也多以水溶性的氯化物形式存在。
该方法中的烧结机头灰与垃圾焚烧飞灰组分间能够有效协同，催化臭氧向高级氧化基团转化，强化了二噁英的氧化，实现混合料自催化快速降解二噁英，达到烧结机头灰和垃圾焚烧飞灰无害化处理的目的。
上述的水洗处理，具体包括：将混合料与水以固液比为1:1～1:6(kg/L)的比例进行混合后进行多级逆流水洗，将混合料中的氯洗脱至1％以下。
水洗液pH≥12，利用垃圾焚烧飞灰的碱性物质调控水洗液pH可通过垃圾焚烧飞灰碱性成分进行调控。
上述的水洗处理过程中附耦合高级氧化处理，具体包括：在水洗处理时通入臭氧，并施加微波场，以使多源含二噁英类高氯粉尘中的二噁英快速氧化。其中，臭氧的浓度为200～700mg/L；微波场的微波功率密度不低于0.32W/mL。
利用机头灰中含铁组分和微波场的催化作用，使臭氧更易于向高级氧化基团转化，从而将体系中的二噁英快速氧化。
步骤S3：对高钙含铁悬浊液进行过滤处理，得到滤液和滤饼。
具体包括：对高钙含铁悬浊液进行板框式压滤处理，以使固液分离；
其中，得到的滤饼的水分不高于45％，且为富含碱金属氯盐的滤液和高钙含铁混合物滤饼。
步骤S4：对滤液进行分离提纯处理，获得工业用盐。
步骤S5：对滤饼进行脱水、压团处理，获得炼铁原料。
具体包括：将滤饼在150～300℃温度下烘干5～10min，使得滤饼水分控制在10％～15％；将烘干后的滤饼压制成直径为5～8mm的团块，以形成炼铁原料，所得团块在铁矿烧结二混阶段加入，参与烧结，利用其含铁、含钙组元。
为方便理解上述处理方法，通过以下具体的实施例进行进一步介绍：
实施例1
首先，将烧结机头灰与垃圾焚烧飞灰配伍，使Ca/Fe摩尔比为0.7，采用强力混合机混匀，与超纯水以1:6kg/L的固液比混合，溶液pH为13.26；
然后，进行水洗处理，同时，开启微波反应器，使其微波功率密度为1.6W/mL，通入臭氧浓度为600mg/L，处理时间为30min；
最后，所得产物经化学分析和计算可得：二噁英降解率为96.41％，Cl脱除率为97.24％。
实施例2
首先，将烧结机头灰与垃圾焚烧飞灰配伍，使Ca/Fe摩尔比为0.7，采用强力混合机混匀，与超纯水以1:4kg/L的固液比混合，溶液pH为12.78；
然后，进行水洗处理，同时，开启微波反应器，使其微波功率密度为1.6W/mL，通入臭氧浓度为600mg/L，处理时间为30min；
最后，所得产物经化学分析和计算可得：二噁英降解率为92.35％，Cl脱除率为83.78％。
实施例3
首先，将烧结机头灰与垃圾焚烧飞灰配伍，使Ca/Fe摩尔比为1.5，采用强力混合机混匀，与超纯水以1:1kg/L的固液比混合，其中，将溶液pH调控为为14.17；
然后，进行水洗处理，同时，开启微波反应器，使其微波功率密度为1.6W/mL，通入臭氧浓度为400mg/L，处理时间为30min；
最后，所得产物经化学分析和计算可得：二噁英降解率为94.39％，Cl脱除率为74.64％。
实施例4
首先，将烧结机头灰与垃圾焚烧飞灰配伍，使Ca/Fe摩尔比为1.5，采用强力混合机混匀，与超纯水以1:6kg/L的固液比混合，其中，将溶液pH调控为为13.42；
然后，进行水洗处理，同时，开启微波反应器，使其微波功率密度为1.6W/mL，通入臭氧浓度为400mg/L，处理时间为30min；
最后，所得产物经化学分析和计算可得：二噁英降解率为97.33％，Cl脱除率为98.82％。
实施例5
首先，将烧结机头灰与垃圾焚烧飞灰配伍，使Ca/Fe摩尔比为0.7，采用强力混合机混匀，与超纯水以1:6kg/L的固液比混合，溶液pH为13.26；
然后，进行水洗处理，同时，开启微波反应器，使其微波功率密度为1.6W/mL，通入臭氧浓度为200mg/L，处理时间为60min；
最后，所得产物经化学分析和计算可得：二噁英降解率为94.76％，Cl脱除率为96.35％。
实施例6
首先，将烧结机头灰与垃圾焚烧飞灰配伍，使Ca/Fe摩尔比为0.7，采用强力混合机混匀，与超纯水以1:6kg/L的固液比混合，溶液pH为13.26；
然后，进行水洗处理，同时，开启微波反应器，使其微波功率密度为1.6W/mL，通入臭氧浓度为700mg/L，处理时间为20min；
最后，所得产物经化学分析和计算可得：二噁英降解率为98.53％，Cl脱除率为94.39％。
实施例7
首先，将烧结机头灰与垃圾焚烧飞灰配伍，使Ca/Fe摩尔比为0.7，采用强力混合机混匀，与超纯水以1:6kg/L的固液比混合，溶液pH为13.26；
然后，进行水洗处理，同时，开启微波反应器，使其微波功率密度为0.32W/mL，通入臭氧浓度为600mg/L，处理时间为60min；
最后，所得产物经化学分析和计算可得：二噁英降解率为96.13％，Cl脱除率为95.84％。
对比例
首先，将烧结机头灰与垃圾焚烧飞灰配伍，使Ca/Fe摩尔比为1.5，采用强力混合机混匀，与超纯水以1:6kg/L的固液比混合，其中，将溶液pH调控为为13.42；
然后，进行水洗处理，同时，开启微波反应器，使其微波功率密度为0.2W/mL，通入臭氧浓度为100mg/L，处理时间为30min；
最后，所得产物经化学分析和计算可得：二噁英降解率为53.28％，Cl脱除率为91.25％。耦合高级氧化处理的条件不同，对应的效果不同，因此，本发明中在附耦合高级氧化处理时：以臭氧的浓度为200～700mg/L；微波场的微波功率密度不低于0.32W/mL为最优实施方案。
通过上述实施例和对比例进行分析，可以看出，本发明提供的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法能够有效降解多源含二噁英类高氯粉尘中的二噁英，且降解效率较高，同时还能有效保障Cl的脱除效率。
因此，该方法通过烧结机头灰与垃圾焚烧飞灰化学组成间的协同和水洗与高级氧化间的耦合，有效降解了烧结机头灰、垃圾焚烧飞灰中的二噁英，脱除了大部分氯盐，降低了含钙、含铁组元循环至铁矿烧结过程二噁英再合成的风险，实现了含二噁英类高氯危废的无害化处理。
第二方面，本发明实施例还提供了一种根据第一方面中任一实施例所述的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法得到产物的应用，包括：
多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法得到产物包括滤液和滤饼；
滤液用于作为工业用盐，滤饼用于作为炼铁原料，以形成协同资源化利用。
具体地，基于上述方法得到的产物分别为滤液和滤饼，分别为获得富含碱金属氯盐的滤液和高钙含铁混合物滤饼，所得滤液可进一步分离提纯获得工业用盐，具体指利用MVR系统对富含碱金属氯盐的滤液进行处理，获得NaCl、KCl等工业用盐；所得滤饼脱水-压团后可用作炼铁原料，以此实现烧结机头灰和垃圾焚烧飞灰资源化利用的目标。
因此，相较于现有技术，本发明提供的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法及其产物应用具有如下优势：
1、该多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法实现了水洗过程和耦合高级氧化过程的有效耦合，使有价组分与可溶性氯盐充分分离、降解了二噁英，避免了二噁英对水洗滤液以及后续分离所得工业用盐的污染；
2、该多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法处理的多源含二噁英类高氯粉尘的组分间具有一定的有效协同，催化了臭氧向高级氧化基团转化，强化了二噁英的氧化；
3、该多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法通过微波和臭氧催化氧化的有效耦合，实现了二噁英的快速降解；
4、该多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法回用了烧结机头灰、垃圾焚烧飞灰中的含钙、含铁组元等有价组元，同时避免了二噁英的再合成。
5、该多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法及及其产物应用，不仅实现了二噁英的有效降解，还对产物进行进一步再利用，实现了资源的再利用。
在本说明书的描述中，参考术语“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法，其特征在于，包括：
将多源含二噁英类高氯粉尘进行水洗处理，水洗处理过程中附耦合高级氧化处理，得到降解二噁英后的高钙含铁悬浊液；
对所述高钙含铁悬浊液进行过滤处理，得到滤液和滤饼；
对所述滤液进行分离提纯处理，获得工业用盐；
对所述滤饼进行脱水、压团处理，获得炼铁原料。
2.根据权利要求1所述的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法，其特征在于，所述多源含二噁英类高氯粉尘包括烧结机头灰和垃圾焚烧飞灰。
3.根据权利要求2所述的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法，其特征在于，在所述将多源含二噁英类高氯粉尘进行水洗处理和耦合高级氧化处理之前，还包括：
将所述烧结机头灰和所述垃圾焚烧飞灰混匀，得到混合料，所述混合料中Ca/Fe的摩尔比为0.7～1.5。
4.根据权利要求3所述的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法，其特征在于，所述水洗处理，具体包括：
将所述混合料与水以固液比为1:1～1:6(kg/L)的比例进行混合后进行多级逆流水洗。
5.根据权利要求1所述的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法，其特征在于，所述水洗处理过程中附耦合高级氧化处理，具体包括：
在所述水洗处理时通入臭氧，并施加微波场，以使所述多源含二噁英类高氯粉尘中的二噁英快速氧化。
6.根据权利要求5所述的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法，其特征在于，所述臭氧的浓度为200～700mg/L；
所述微波场的微波功率密度不低于0.32W/mL。
7.根据权利要求1所述的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法，其特征在于，在所述水洗处理的过程中，水洗液pH≥12。
8.根据权利要求1所述的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法，其特征在于，所述对所述高钙含铁悬浊液进行过滤处理，得到滤液和滤饼，具体包括：
对所述高钙含铁悬浊液进行板框式压滤处理，以使固液分离；
其中，得到的滤饼的水分不高于45％。
9.根据权利要求1所述的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法，其特征在于，所述对所述滤饼进行脱水、压团处理，获得炼铁原料，具体包括：
将所述滤饼在150～300℃温度下烘干5～10min；
将烘干后的滤饼压制成直径为5～8mm的团块，以形成所述炼铁原料。
10.一种根据权利要求1至9任一项所述的多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法得到产物的应用，其特征在于，包括：
多源含二噁英类高氯粉尘的处理方法得到产物包括滤液和滤饼；
所述滤液用于作为工业用盐，所述滤饼用于作为炼铁原料，以形成协同资源化利用。
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