一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法与流程

1.本发明涉及生活垃圾焚烧飞灰资源化利用领域，具体涉及焚烧飞灰中各组份分离和高质化应用，本方法可以用于其它废物资源化利用领域。


背景技术：

2.随着城市生活垃圾数量激增，简单的直接填埋已无法满足城市发展需求，近年来垃圾焚烧技术愈加成熟。垃圾焚烧过程中产生的垃圾焚烧飞灰（后简称飞灰），因含有zn、cd、pb、hg等重金属以及二噁英等有机污染物，被国家列为hw18类危险废物。据国家统计局数据显示，截止到2018 年全国建成运行的垃圾焚烧发电厂约400座，飞灰年产生量高达700 万t，并以每年8%~10% 的速度增长。对于生活垃圾焚烧飞灰的主要处理方式为经水泥或药剂固化稳定化达到卫生填埋标准后，进入垃圾填埋厂做填埋处理，但此方法会占用大量的土地资源，导致填埋场库容量严重不足，投资成本较高，且易对环境造成二次污染；另外采用飞灰制备水泥易出现氯离子含量高、水泥熟料中重金属总量超标等问题，由此飞灰掺量一般不超过10%，这些问题将导致大量飞灰无法处理，并污染环境。因此，如何经济、安全、有效地处理和利用垃圾焚烧飞灰，已经成为目前我国环境治理的关键［李佳，张思奇，倪文，等. 垃圾焚烧飞灰的固化及综合利用研究进展[j]. 金属矿山，2019，（12）：182
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187］。针对垃圾焚烧飞灰无法有效资源化处理及环境污染等问题，避免飞灰直接水洗法水用量大、现场工作条件差、盐浓缩时能耗高的缺点，本专利提供了焚烧飞灰中各组份物理化学分离和高质化应用方法，促进其资源化利用。


技术实现要素：

[0003]
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，同已有技术方案相比，本方法能提高产品附加值、提高生产效率、实现资源循环利用，具有显著的经济效益和社会效益。一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，包括以下步骤：将飞灰在有机溶剂中分散，通过物理分离、过滤，得到钙质料、氯质料和碳质料；在钙质料中加入稳定剂、固化剂、减孔剂、塑化剂，混合均匀后得到胶凝材料；在氯质料中加入水和捕获剂，过滤得到金属渣和氯盐溶液；碳质料送入垃圾焚烧炉中燃烧回收；其中，有机溶剂为乙醇、煤油、丙酮中的一种；物理分离采用的方法为旋流分选、跳汰分选、溜槽分选中的一种。所述有机溶剂加入量为飞灰质量的300
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500%。所述稳定剂为沸石、凹凸棒黏土、膨润土中的一种，加入量为飞灰质量的10
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30%。所述固化剂为硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸钙中的一种，加入量为飞灰质量的30
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50%。所述减孔剂为醋酸乙烯酯胶粉、丙烯酸酯胶粉、苯乙烯胶粉中的一种，加入量为飞灰质量的2
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10%。
所述塑化剂为聚羧酸钠、萘磺酸钠、氨基磺酸钠中的一种，加入量为飞灰质量的0.1
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2.0%。所述水加入量为飞灰质量的50
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100%。所述捕获剂为二硫代氨基甲酸钠、黄原酸、三硫代碳酸钠中的一种，加入量为飞灰质量的1
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5%。所述氯盐溶液中不同氯盐的分离工艺为热蒸
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闪蒸法、热蒸
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冷冻法中的一种。相对于现有技术，本发明具有以下优点：钙质料、氯质料和碳质料在有机溶剂中均不溶，各种物料的密度、粒径有很大差异，可以通过物理选矿的方法进行分离，有机溶剂对设备没有腐蚀性，避免了采用水为溶剂对设备的腐蚀，延长了设备的使用寿命和安全性。物理分离物料后，过滤后得到的有机溶剂可循环使用，有机溶剂循环次数为3
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50次。飞灰中的二噁英可溶于有机溶液，避免了二噁英进入分离后的物料，影响物料安全性。当循环利用的有机溶剂中二噁英浓度影响到物料安全性时，将有机溶剂喷入垃圾焚烧炉对二噁英进行分解，有机溶剂作为焚烧炉燃料，增加锅炉发电量。物理分离具有设备简单、生产效率高、成本低的优点，物理分离后钙质料纯度大于90%、碳质料纯度大于85%。跳汰分选采用的设备为充填柱式跳汰机或普通跳汰机。稳定剂具有较强的吸附能力，能将钙质料中的有害杂质吸附在材料中，另外稳定剂还能与钙质料反应生成水化硅/铝酸钙的矿物，有利于提高胶凝材料的物理化学性能。固化剂具有水化活性，其在使用时与水反应后生成水化硅/铝酸钙矿物，使胶凝材料具有较高的强度和耐腐蚀的性能，并满足国家建材标准要求。减孔剂在胶凝材料与水反应生成人造石后，填充在人造石的孔隙中，减少人造石孔隙90%，提高人造石致密度，提高人造石的强度和耐化学腐蚀的能力。塑化剂改善胶凝材料的塑性，并减少胶凝材料与水拌合时水的加入量，提高人造石的强度和耐化学腐蚀的能力。用钙质料生产的胶凝材料，满足国家标准要求（“生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范”（hj1134））。胶凝材料的强度测试根据其标准稠度确定加水量，搅拌、成型、1天后脱模，根据水泥标准，养护28天后测抗压强度，实验参照国家标准（gbt 17671
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1999 水泥胶砂强度检验方法(iso法)）。由于低沸点金属元素zn、cd、pb、hg通过蒸发凝聚富集在飞灰表面，其粒径较小，在飞灰物理分离时混入到氯质料中。在氯质料中加入水和捕获剂，金属元素以固体形式沉淀得到金属渣，氯盐进入水溶液。氯盐溶液中金属元素的含量低于国家标准“危险废物鉴别标准
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浸出毒性鉴别（gb 5085.3）”中标准限值的10%，氯盐溶液可作为普通工业原料。金属渣作为有色冶炼厂的原料，对金属元素进行回收。碳质料主要来源于垃圾焚烧烟气处理时采用的活性炭，碳质料送入垃圾焚烧炉中燃烧，为焚烧炉提供燃料，增加锅炉发电量。碳质料也可以用电选法先从飞灰中分离，再通过重选分离钙质料和氯质料。氯盐溶液中不同氯盐分离工艺为热蒸
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闪蒸法、热蒸
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冷冻法中的一种，分离出的氯化钠符合国标（gb/t5462）工业盐二级要求、氯化钾符合国标（gb/t7118）工业盐二级要求。
具体实施方式
[0004]
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。将飞灰在有机溶剂中分散，通过物理分离、过滤，得到钙质料、氯质料和碳质料；在钙质料中加入稳定剂、固化剂、减孔剂、塑化剂，混合均匀后得到胶凝材料；在氯质料中加入水和捕获剂，过滤得到金属渣和氯盐溶液；碳质料送入垃圾焚烧炉中燃烧回收。有机溶剂、物理分离方法、钙质料纯度、碳质料纯度，见表1。稳定剂、固化剂、减孔剂、塑化剂配方和胶凝材料强度，见表2。水和捕获剂配方、氯盐溶液中不同盐分离方法，见表3。表1
表2
表3
本发明的实施例均可实施并能达到发明目的，本发明不限于这些实施例。


技术特征：
1.一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将飞灰在有机溶剂中分散，通过物理分离、过滤，得到钙质料、氯质料和碳质料；在钙质料中加入稳定剂、固化剂、减孔剂、塑化剂，混合均匀后得到胶凝材料；在氯质料中加入水和捕获剂，过滤得到金属渣和氯盐溶液；碳质料送入垃圾焚烧炉中燃烧回收；其中，有机溶剂为乙醇、煤油、丙酮中的一种；物理分离采用的方法为旋流分选、跳汰分选、溜槽分选中的一种。2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述有机溶剂加入量为飞灰质量的300
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500%。3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述稳定剂为沸石、凹凸棒黏土、膨润土中的一种，加入量为飞灰质量的10
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30%。4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述固化剂为硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸钙中的一种，加入量为飞灰质量的30
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50%。5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述减孔剂为醋酸乙烯酯胶粉、丙烯酸酯胶粉、苯乙烯胶粉中的一种，加入量为飞灰质量的2
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10%。6.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述塑化剂为聚羧酸钠、萘磺酸钠、氨基磺酸钠中的一种，加入量为飞灰质量的0.1
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2.0%。7.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述水加入量为飞灰质量的50
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100%。8.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述捕获剂为二硫代氨基甲酸钠、黄原酸、三硫代碳酸钠中的一种，加入量为飞灰质量的1
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5%。9.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述氯盐溶液中不同氯盐的分离工艺为热蒸
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闪蒸法、热蒸
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冷冻法中的一种。

技术总结
一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法本专利公开了一种垃圾焚烧飞灰物理化学分离及制备胶凝材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将飞灰在有机溶剂中分散，通过物理分离、过滤，得到钙质料、氯质料和碳质料；在钙质料中加入稳定剂、固化剂、减孔剂、塑化剂，混合均匀后得到胶凝材料；在氯质料中加入水和捕获剂，过滤得到金属渣和氯盐溶液；碳质料送入垃圾焚烧炉中燃烧。本方法具有生产成本低，效率高的特点。效率高的特点。


技术研发人员：马小玲 谭宏斌 王进明 董发勤 郑召 邓浩 杨飞华 张吉秀 吴涛 范晓玲 邓秋林 王进 贺小春 王军霞 李芳
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：2021.09.09
技术公布日：2021/11/24