一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法技术

本发明专利技术公开了一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法，属于固废处置与资源化领域。该方法以垃圾焚烧飞灰为主要原料，与废玻璃粉、酸洗污泥和白云石粉混合、压形，经高温熔融制备泡沫微晶玻璃，同时将飞灰中的二噁英高温裂解并将氯原子与碱土金属氧化物反应固化在泡沫微晶玻璃中，产生的烟气通过急冷装置迅速降至200℃以下，避免残余氯化物再次合成二噁英。本发明专利技术实现了垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处置和高值化利用于泡沫保温耐火材料，具有工艺简单、绿色环保的优点。

A harmless treatment method of dioxin in fly ash from refuse incineration

The invention discloses a harmless treatment method of dioxins in fly ash from waste incineration, which belongs to the field of solid waste disposal and resource utilization. In this method, MSW incineration fly ash was used as the main raw material, mixed with waste glass powder, pickling sludge and dolomite powder. The glass ceramics were prepared by melting at high temperature. The dioxins in fly ash were cracked at high temperature and the chlorine atoms were reacted with alkaline earth metal oxides in the foam glass ceramics. The flue gas generated by the method was rapidly reduced to below 200 degrees Celsius through the quench device, so as to avoid residual chlorine. Dioxins are synthesized again. The invention realizes the harmless disposal and the high value of the waste incineration fly ash, and has the advantages of simple process and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法
本专利技术属于固废资源综合利用领域，具体公开了一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法。
技术介绍
城市生活垃圾焚烧处理在欧美、日本等发达国家已经得到广泛应用。1977年，Olie等人最先在垃圾焚烧后的飞灰中检测出二噁英，由此人们对垃圾焚烧产生的二噁英污染问题越来越关注。2016年新修订的《国家危险废物名录》也明确将飞灰列为编号HW18危废，危险特性为毒性。飞灰被列入《国家危险废物名录》是由于：产生的飞灰在被捕集之前，在烟气中很容易富集二噁英、重金属等污染物。同时，飞灰的氯含量一般在百分之十几，这对应着较大的含盐量，使得飞灰在环境中的可溶部分会将较多的重金属等污染物带入环境。目前，垃圾焚烧飞灰一般采用防渗填埋、水泥固化、熔融固化等处置方式。防渗填埋不仅占用了大量土地，容易造成土壤和地下水资源污染，而且二噁英逸出造成空气污染；水泥固化法处置，因重金属不稳定、二噁英富存于除尘灰等造成环境风险；熔融固化法将垃圾焚烧飞灰进行玻璃化，实现了重金属玻璃固化，但没有资源化利用。因此，垃圾焚烧灰渣无害化处置已成为垃圾焚烧行业亟需解决的重要难题。为解决上述难题，人们研究了以垃圾焚烧飞灰为主要原料，研究了许多二噁英无害化处置的方法。中国专利CN107159678A公开了一种铁矿烧结协同处理垃圾飞灰过程的二噁英控制方法，该方法是将垃圾飞灰、易燃性固体燃料和污泥混合造粒、干燥，得到含垃圾飞灰的小球，铁矿烧结原料造粒后与含垃圾飞灰的小球混合，布料后进行点火、烧结，该方法实现了垃圾飞灰的有效固结，但垃圾飞灰二噁英的降解率低，对环境造成二次污染。中国专利CN107338358A公开了一种焚烧飞灰同时脱除重金属和二噁英的脱除方法，该专利技术包括：该方法是将焚烧飞灰在熔池熔炼装置中进行熔炼，得到烟气和金属相，将烟气进行净化，得到粉尘和净化尾气，粉尘返回至熔池熔炼装置中继续熔炼转化为熔渣，该方法将垃圾焚烧飞灰中的重金属和二噁英脱除，但工艺流程较长，能耗较高。综上，垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处置存在着效率低、成本高、能耗高、工艺流程长等问题，因没有碱土金属氧化进行固化氯元素、没有烟气急冷措施，烟气中氯元素浓度高并重新合成二噁英导致烟气超标排放。因此，急需研发一种绿色环保、工艺简单、高附加值的垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法，所述方法能够实现垃圾焚烧飞灰二噁英无害化、低成本、高效率、高附加值处理。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法，将垃圾焚烧飞灰、废玻璃粉、酸洗污泥和白云石粉混合、压制成形，经高温熔融制备泡沫微晶玻璃；在高温熔融制备泡沫微晶玻璃的过程中，所述垃圾焚烧飞灰中的二噁英高温裂解并将氯原子与碱土金属氧化物反应固化在泡沫微晶玻璃中，产生的烟气通过急冷处理以避免残余氯化物再次合成二噁英。进一步地，将30wt％～60wt％垃圾焚烧飞灰、30wt％～60wt％废玻璃粉、3wt％～15wt％酸洗污泥和5％wt％～15％wt％白云石粉进行混合，总量为100wt％。进一步地，所述方法包括以下步骤：(1)混合：将垃圾焚烧飞灰、废玻璃粉、酸洗污泥及白云石粉配料混合均匀得到混合料；(2)压形：将所述混合料经10MPa～50MPa压形得到压坯；(3)熔化、发泡：将所述压坯经熔融发泡得到泡沫熔体；其中，熔融发泡温度为1000℃～1250℃，保温时间为15min～60min；(4)退火：将所述泡沫熔体降温至500℃～650℃退火30min～60min得到泡沫玻璃体；(5)核化、晶化：将所述泡沫玻璃体升温至700℃～800℃进行核化晶化30min～60min，随炉冷却至室温得到泡沫微晶玻璃。进一步地，在熔化、发泡步骤中，产生的烟气以冷速≥200℃/S降至温度≤200℃，以使排放烟气的二噁英浓度≤0.5ng/Nm3。本专利技术原理是：氯是二噁英必需元素，大部分有机物因含氯在燃烧过程会产生二噁英。二噁英具有高温分解、中低温再合成的特性，即在高温时会分解成二氧化碳、水蒸气和氯化氢等小分子，在200℃～800℃重新合成二噁英。本专利技术所述方法通过添加白云石粉，在高温分解成CaO和MgO，并与氯元素进行固化反应，将氯原子固化在微晶玻璃中，极大降低了烟气氯元素的含量从而降低二噁英浓度；烟气中残余的氯元素通过烟气急冷至200℃以下，避免二噁英在200℃～800℃重新合成。本专利技术的有益技术效果：(1)本专利技术所述方法在制备泡沫微晶玻璃过程中，飞灰中的二噁英在700℃以上裂解为氯苯前驱体，与白云石粉分解的MgO和CaO氯化固化，将氯原子固化在微晶玻璃晶体中，减少二噁英必需的氯元素。(2)本专利技术所述方法烟气通过急冷装置迅速降至200℃以下，避免二噁英重新合成。(3)本专利技术所述方法利用白云石分解产生CO2作为发泡剂，降低了发泡剂的成本。(4)本专利技术所述方法利用飞灰、酸洗污泥、废玻璃粉和白云石制备泡沫微晶玻璃，实现了以废治废，增加了飞灰、协同酸洗污泥、废玻璃粉和白云石附加值。(5)本专利技术所述方法制备的泡沫微晶玻璃具有隔热、防火、吸声、防潮、轻质、高强等优越的性能，是一种新型环保建筑材料。附图说明图1为本专利技术实施例中一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法工艺流程示意图。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垃圾焚烧飞灰30wt％、废玻璃粉40wt％、酸洗污泥15wt％和白云石粉15wt％混合均匀得到混合料后，经10MPa压形得到压坯。将压坯进行1000℃加热60min，白云石分解并将玻璃熔体发泡，然后降温至500℃退火60min得到泡沫玻璃。再升温至800℃进行形核和晶化热处理30min后，随炉冷却至室温得到泡沫微晶玻璃产品。在熔融发泡过程中，氯原子与氧化钙、氧化镁反应并固化在玻璃熔体中，经后续退火、形核和晶化固化在泡沫微晶玻璃，减少了烟气中二噁英合成必需的氯元素含量。烟气进行急冷处理，烟气以冷速200℃/S降至190℃及其以下避免二噁英重新合成。排放烟气的二噁英浓度为0.5ng/Nm3以下。实施例2垃圾焚烧飞灰33wt％、废玻璃粉42wt％、酸洗污泥12wt％和白云石粉13wt％混合均匀得到混合料后，经15MPa压形得到压坯。将压坯进行1010℃加热58min，白云石分解并将玻璃熔体发泡，然后降温至510℃退火57min得到泡沫玻璃。再升温至795℃进行形核和晶化热处理32min后，随炉冷却至室温得到泡沫微晶玻璃产品。在熔融发泡过程中，氯原子与氧化钙、氧化镁反应并固化在玻璃熔体中，经后续退火、形核和晶化固化在泡沫微晶玻璃，减少了烟气中二噁英合成必需的氯元素含量。烟气进行急冷处理，烟气以冷速205℃/S降至185℃及其以下避免二噁英重新合成。排放烟气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法，其特征在于，将垃圾焚烧飞灰、废玻璃粉、酸洗污泥和白云石粉混合、压制成形，经高温熔融制备泡沫微晶玻璃；在高温熔融制备泡沫微晶玻璃的过程中，所述垃圾焚烧飞灰中的二噁英高温裂解并将氯原子与碱土金属氧化物反应固化在泡沫微晶玻璃中，产生的烟气通过急冷处理以避免残余氯化物再次合成二噁英。

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法，其特征在于，将垃圾焚烧飞灰、废玻璃粉、酸洗污泥和白云石粉混合、压制成形，经高温熔融制备泡沫微晶玻璃；在高温熔融制备泡沫微晶玻璃的过程中，所述垃圾焚烧飞灰中的二噁英高温裂解并将氯原子与碱土金属氧化物反应固化在泡沫微晶玻璃中，产生的烟气通过急冷处理以避免残余氯化物再次合成二噁英。2.根据权利要求书1所述一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法，其特征在于，将30wt％～60wt％垃圾焚烧飞灰、30wt％～60wt％废玻璃粉、3wt％～15wt％酸洗污泥和5％wt％～15％wt％白云石粉进行混合，总量为100wt％。3.根据权利要求书1或2所述一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)混合：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张深根，赵世珍，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