一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法技术

本发明专利技术主要属于固废处置与资源化领域领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法。所述方法以垃圾焚烧飞灰为原料，添加含有碱性氧化物的辅料，混合得到混合料，将混合料进行熔融制备获得玻璃体，所添加的含有碱性氧化物的辅料能够抑制熔融过程中分解的二噁英的再次合成。本发明专利技术实现了垃圾焚烧飞灰无害化处置和高值化，具有原料来源广、流程短和生产成本低的优点。

Detoxifying method for dioxins and heavy metals in fly ash from waste incineration

The present invention belongs to the field of solid waste disposal and recycling field, in particular relates to a fly ash in waste incineration dioxins and heavy metals detoxification method. The method of MSWI fly ash as raw material, adding containing alkaline oxide materials, mixing the mixture, the mixture is prepared by melting the added vitreous body, containing alkaline oxide materials can inhibit the decomposition of dioxins in the melting process of the synthetic again. The invention realizes harmless disposal and high value of waste incineration fly ash, and has the advantages of wide raw material source, short process and low production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法
本专利技术主要属于固废处置与资源化领域领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法。
技术介绍
2015年我国生活垃圾清运量达1.92亿吨，其中焚烧处理15-20％。垃圾焚烧处理具有快速减容、减量、去害的能力，其飞灰产生量为2-5％，因垃圾焚烧飞灰中含有铬、镉、汞、铅、铜、镍等重金属和二噁英等有机物，属于HW18类危险固废。垃圾焚烧飞灰一般采用防渗填埋、水泥固化、熔融固化等方式处置，环境污染风险较高。填埋法仍然是垃圾焚烧飞灰最主要的处置方法。该方法是垃圾焚烧飞灰在现场进行简单的处理(如制成砖块)，然后送入具有防渗功能的填埋场。首先覆盖12mm厚的塑料防渗层，然后再覆盖100mm厚的化纤地毯，2m厚的沙土作为保护层，在填埋场地的最低处铺设专用污水收集管道，垃圾中渗出的污水将通过该管道收集输送到污水处理场。进行填埋处理时，原则上不允许渗漏、流失，必须要有防渗、防污处理措施。中国专利技术专利(一种飞灰固化处理方法CN104147746A)公开了一种飞灰固化处理方法。该专利公开了将飞灰、水泥和螯合剂输送进混炼机进行混合搅拌，搅拌后出来的成品在养护后填埋场作填埋处理。中国专利技术专利(碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法，CN102303036A)，公开了一种碱激发固化稳定处理垃圾焚烧飞灰的方法。该方法将飞灰与水、重金属稳固剂混合，再在浆体中加入碱激发剂，对其进行加热控温，成型养护后填埋处理。填埋处理方式不仅占用了大量土地，容易造成土壤和地下水资源污染，而且二噁英会大量逸出造成空气污染。水泥固化法是将垃圾焚烧飞灰作为水泥原料经高温处理得到资源化利用。中国专利技术专利(一种垃圾焚烧飞灰无害化处理的方法与装置，CN101462835A)公开了一种无害化处理方法。该工艺将飞灰预湿、制浆、水洗沉淀、药剂改性浓缩、脱水、絮凝后制备水泥。中国专利技术专利(将垃圾飞灰处置为水泥原料的装置和方法，CN105753344A)公开了一种将焚烧飞灰作为生产水泥原料的一种方法。该方法将加热的飞灰的固体与含二噁英的气体分离后进行了处置。水泥固化存在两个缺点：①二噁英在水泥生产过程中从飞灰中解吸出来后，经水泥窑烟气净化系统又富存于除尘灰中，无法解决二噁英的污染问题；②水泥固化体中重金属离子平均浸出率：铬34.9％、镍20.8％、砷14.8％、铅18.7％，仍然高于GB30485-2013和HJ662-2013的限值。熔融固化法是在1200℃左右将垃圾焚烧飞灰进行玻璃化，实现了重金属玻璃固化、二噁英裂解。中国专利技术专利(新型加热熔融处理垃圾焚烧飞灰方法及设备，CN1759941A)公开了一种垃圾焚烧飞灰的熔融处理方法，飞灰经过水洗分离萃取了氯化物后，脱水后直接送入熔融炉进行熔融。中国专利技术专利(一种垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂，CN105251758A)公开了一种将垃圾焚烧飞灰与复合助熔剂混合后熔融的方法。该方法降低了熔融飞灰所需的温度，降低了生产的能耗。因烟气冷却过程中在300-500℃范围重新合成二噁英，无法消除二噁英污染。现有垃圾焚烧飞灰的防渗填埋、水泥固化和熔融固化处置方式都不能同时有效地解决飞灰中二噁英和重金属的污染问题。因此，亟须开发垃圾焚烧飞灰无害化处置和资源化利用技术，解决重金属和二噁英的环境污染。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法，所述方法以垃圾焚烧飞灰为原料，添加含有碱性氧化物的辅料，混合得到混合料，将混合料进行熔融制备获得玻璃体；其中所述含有碱性氧化物的辅料为其他固废、石英砂和石灰石中的任意一种或任意两种及以上的组合，所述其他固废为垃圾焚烧底灰、粉煤灰、不锈钢渣、酸洗污泥、废玻璃中的任意一种或任意两种及以上的组合。进一步地，控制所述混合料中：(CaO+MgO):(SiO2+Al2O3)摩尔比为0.1-2.0。进一步地，按照质量百分比计，在混合料中，控制垃圾焚烧飞灰的添加量为5.0-80.0wt％、粉煤灰的添加量为0-60.0％、垃圾焚烧底灰的添加量为0-50％、不锈钢渣的添加量为0-40.0％、酸洗污泥的添加量为0-30.0％、废玻璃的添加量为0-60.0％、石英砂的添加量为0-60.0％、石灰石的添加量为0-50.0％。进一步地，所述方法包括以下步骤：(1)按照配比将垃圾焚烧飞灰和所述辅料混合均匀得到混合料；(2)将所述混合料进行熔融得到熔体；(3)将所述熔体冷却得到玻璃体。进一步地控制步骤(2)进行融熔温度为1450℃-1500℃，以使所述混合料中的CaO和MgO两种碱性氧化物与二噁英的前驱物氯苯中的Cl反应，避免烟气重新合成二噁英。进一步地，制备获得的玻璃体适用于建筑骨料或微晶玻璃。本专利技术的有益技术效果：本专利技术充分利用高温裂解解毒二噁英，经高温裂解为含氯二噁英前驱物氯苯小分子，并与固废中的CaO和MgO碱性氧化物固化，避免重新合成二噁英。利用本专利技术所述方法，二噁英类物质的解毒固化率达99.0％以上，排放烟气中的远低于GB31574-2015限值(0.5TEQng/m3)。并且本专利技术所述方法利用混合料中的的SiO2、Al2O3等作为网络体固化垃圾焚烧飞灰中的重金属，重金属的浸出率都低于GB5085.3-2007的规定值。附图说明图1为本专利技术一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法的工艺流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。实施例1将垃圾焚烧飞灰、垃圾焚烧底灰、酸洗污泥和石英砂混合均匀，混合物中焚烧飞灰、垃圾焚烧底灰、酸洗污泥和石英砂的含量(wt.％)分别为5％、5％、30％和60％，(CaO+MgO):(SiO2+Al2O3)摩尔比为0.1。将混合料加热到1450℃熔化得到熔体，经冷却后得到玻璃体。利用高温裂解解毒二噁英和混合料中的碱性氧化物(CaO+MgO)固化氯元素，排放烟气中二噁英的浓度0.1TEQng/m3，远低于GB31574-2015限值(0.5TEQng/m3)。利用固废中的SiO2和Al2O3作为网络体固化其中的重金属，Cr浸出浓度为0.13mg/L、Pb浸出浓度为0.11mg/L、Cd浸出浓度为0.12mg/L、Ni浸出浓度为0.12mg/L、Zn浸出浓度为0.11mg/L、Cu浸出浓度为0.22mg/L，重金属的浸出率都低于GB5085.3-2007的规定值。实施例2将垃圾焚烧飞灰和石英砂混合均匀，混合物中垃圾焚烧飞灰和石英砂的含量(wt.％)分别为80％和20％，(CaO+MgO):(SiO2+Al2O3)摩尔比为1.0。将混合料加热到1350℃熔化得到熔体，经冷却后得到玻璃体。利用高温裂解解毒二噁英和混合料中的碱性氧化物(CaO+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法，其特征在于，所述方法以垃圾焚烧飞灰为原料，添加含有碱性氧化物的辅料，混合得到混合料，将混合料进行熔融制备获得玻璃体，所添加的含有碱性氧化物的辅料能够抑制熔融过程中分解的二噁英的再次合成；其中所述含有碱性氧化物的辅料为其他固废、石英砂和石灰石中的任意一种或任意两种及以上的组合，所述其他固废为垃圾焚烧底灰、粉煤灰、不锈钢渣、酸洗污泥、废玻璃中的任意一种或任意两种及以上的组合。

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法，其特征在于，所述方法以垃圾焚烧飞灰为原料，添加含有碱性氧化物的辅料，混合得到混合料，将混合料进行熔融制备获得玻璃体，所添加的含有碱性氧化物的辅料能够抑制熔融过程中分解的二噁英的再次合成；其中所述含有碱性氧化物的辅料为其他固废、石英砂和石灰石中的任意一种或任意两种及以上的组合，所述其他固废为垃圾焚烧底灰、粉煤灰、不锈钢渣、酸洗污泥、废玻璃中的任意一种或任意两种及以上的组合。2.根据权利要求1所述一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法，其特征在于，控制所述混合料中：(CaO+MgO):(SiO2+Al2O3)摩尔比为0.1-2.0。3.根据权利要求1所述一种垃圾焚烧飞灰中二噁英和重金属的解毒方法，其特征在于，按照质量百分比计，在混合料中，控制垃圾焚烧飞灰的添加量为5.0-80.0wt%、粉煤灰的添加量为0-60.0%、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张深根，范文迪，刘波，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11