一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法技术

本发明专利技术是一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于将生活垃圾焚烧飞灰与特定的无机固化剂、水按重量比1～10∶1：1的配比混合形成混合物；成型上述混合物，成型产物于一定温度下养护一段时间；养护后产物浸泡于5‑100℃水中浸泡一定时间；浸泡后固相产物置于等离子处理设备中，以1200‑1500℃高温熔融或烧结，形成玻璃体或陶粒。通过本发明专利技术的方法，有效地解决生活垃圾焚烧飞灰中大量无机盐分离难的技术瓶颈，为实现生活垃圾焚烧飞灰中高附加值无机盐资源化利用提供可行的技术方法；生活垃圾焚烧飞灰中无机盐的大量除去，显著提高了等离子热熔融处理飞灰的效果和效率，能获得性能安全可靠的飞灰资源化利用建筑材料。

A Comprehensive and Safe Method for Incinerating Fly Ash from Domestic Waste

【技术实现步骤摘要】
一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法
本专利技术属于环境保护技术和固体废弃物资源化利用领域，更具体地，涉及一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法。
技术介绍
对于城市生活垃圾目前的处理方法以焚烧发电为主。垃圾焚烧过程中产生的固体废弃物主要以飞灰形式由焚烧炉的烟气处理系统的除尘器收集下来。研究表明，生活垃圾焚烧飞灰含有大量的无机盐，并含有重金属如Hg、Pb、Cd、Cu、Cr、Zn、Ni等和二噁英等有害物质。这些有害物质一旦进入人体将很难排出体外，有可能直接伤害人体的神经系统、消化系统、生殖系统、免疫系统和骨骼，引起人体酶活性降低、语言及运动障碍、肝肾损害、骨质流失、致癌、致畸致突变、甚至死亡等，因此对其处理不当将对人民健康和环境保护造成严重影响。目前对生活垃圾焚烧飞灰的处理方法包括：(1)用于生产水泥熟料和(2)飞灰中有害元素被化学药剂固定后送至填埋场填埋等。以生活垃圾焚烧飞灰生产水泥熟料的方法由于飞灰中含大量氯离子导致添加量较小，效率不高。国内有企业通过向飞灰中加水以期达到分离飞灰中盐分的目的，但飞灰比重小、颗粒尺寸小，加水后泥水分离十分困难，导致成本高企，难以推广。生活垃圾焚烧飞灰的填埋处置需占用大量的土地资源，并存在如果处理不当，飞灰中的有害物质污染生态系统的隐患。除此之外，国内有企业开始尝试以等离子高温熔融技术处理生活垃圾焚烧飞灰，但由于飞灰中含盐量过大，导致挥发物大量排出，处置成本高，同时熔融产物中钠钾离子含量大，导致熔融产物不稳定，遇水有害重金属仍可能浸出。另外，现有技术CN201610303948.3公开了一种针对垃圾焚烧飞灰的固化稳定化处理方法，包括以下步骤：采用二硫代氨基甲酸盐螯合剂对焚烧飞灰进行螯合固化处理；将水泥与螯合固化处理后的飞灰进行干混，得到飞灰混合物；在飞灰混合物中添加一定量的有机纤维丝；在飞灰混合物中添加一定量的聚丙烯酰胺；将硅酸钠溶于水，在飞灰混合物中注入硅酸钠水溶液搅拌均匀并成型。该方法虽然能够较有效的固化处置飞灰，但成本较高且不能将飞灰有效资源化利用。CN201210476922.0提供了一种垃圾焚烧飞灰处理药剂，以重量计含有以下成分：20％-60％活性化成分(Activation)、15％-50％复合磷酸盐成分(CompositePhosphate)、20％-50％固化成型成分(Solidification)、1％-5％辅助成分，通过活性化成分和复合磷酸盐共同作用，活性化成分在处理过程中通过激活重金离子的反应活性，降低钙离子和镁离子的反应活性，使复合磷酸盐能够充分与重金属离子反应，大大增强了复合磷酸盐的重金属捕捉效率。，但相关文献表明无机药剂在酸性环境下，对重金属的稳定效果不太好，存在容易浸出的风险。此外，该方法依然不能将飞灰资源化利用。从社会可持续发展角度看，飞灰的资源化利用才是长久之计。然而，只有去除飞灰中含量过高的无机盐、重金属必须永久而安全固化、二噁英必须完全除去，飞灰的资源化利用才有可能。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法。本专利技术通过以下的技术方案来实现：一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法，包括：(1)将生活垃圾焚烧飞灰与无机固化剂、水混合，形成混合物，所述无机固化剂能固化生活垃圾焚烧飞灰中不溶于水的微小颗粒，形成不溶于水的固化体骨架结构；(2)成型上述混合物；(3)成型产物于一定温度下养护一段时间；(4)养护后产物浸泡于5-100℃水中，水重量为养护后产物的0.5-10倍，浸泡时间为1小时-28天；(4)收集浸泡液并进行成分分析、成分分离、提纯与利用；(5)浸泡后固相产物置于加热设备，如热等离子处理设备中，以1200-1500℃高温熔融或烧结，形成玻璃体或陶粒。本专利技术所述的无机固化剂原料通过大量的实验研究获得，具有能固化生活垃圾焚烧飞灰中不溶于水的微小颗粒，形成不溶于水的固化体骨架结构的作用，选自：NaOH、KOH、硅酸钠、Na2CO3等碱金属化合物与粉煤灰、硅灰、粘土类矿物质等的两种或者两种以上的混合。更为优选的技术方案为：所述的无机固化剂组成为(0.8-1.2)K2O·(2.5-3.5)Na2O·(3.5-4.5)Al2O3·(6.5-9.5)SiO2。生活垃圾焚烧飞灰与无机固化剂、水按重量比1～10∶1：1的配比。作为本专利技术的一种实施方案，成型方法包括：机器造粒、压制或挤制等，但不限于此。作为本专利技术的一种实施方案，成型产物于5-200℃养护2小时-28天。作为本专利技术的一种实施方案，养护后产物浸泡于5-100℃水中，水重量为养护后产物的0.5-10倍，浸泡时间为1小时-28天。作为本专利技术的一种实施方案，对浸出液采用孔径为1～20埃的半透膜进行反渗透，将无机盐等截留在浓缩液中，只有水和溶剂进入透过水中，盐在浓缩液中浓度进一步增加，然后蒸发结晶，获得高纯度工业盐。其优势在于大幅度降低了蒸发结晶除盐的水量，从而明显降低蒸发结晶除盐的运行成本和投资。作为本专利技术的一种实施方案，浸泡后固相产物置于加热设备，如热等离子处理设备中，以1200-1500℃高温熔融或烧结，形成玻璃体或陶粒。本专利技术的另一目的在于提供一种含有生活垃圾焚烧飞灰的建筑材料，其特征在于：所述材料通过前述的制备方法制备得到。本专利技术相对于现有技术的有益效果包括：通过本专利技术的方法，有效地解决了生活垃圾焚烧飞灰中大量无机盐分离难的技术瓶颈，为实现生活垃圾焚烧飞灰中高附加值无机盐资源化利用提供可行的技术方法；生活垃圾焚烧飞灰中无机盐的大量除去，显著提高了等离子热熔融处理飞灰的效果和效率，能获得性能安全可靠的飞灰资源化利用建筑材料。更为具体地，表现如下：1.通过加入无机固化剂固化生活垃圾焚烧飞灰中不溶于水的微小颗粒，形成不溶于水的固化体骨架结构，这种结构在水中能保持完整。同时生活垃圾焚烧飞灰中无机盐能有效被浸出，有效解决了飞灰加水后泥水难以分离的技术难题。2.浸泡后固化体中无机盐含量低，使得等离子热熔融处理固化体时挥发物显著减少，并根本性改变了熔融产物的化学组成，能够形成永久安全固化重金属的玻璃体或陶瓷体，进而实现生活垃圾焚烧飞灰的全面资源化利用。具体实施方式以下通过具体的实施例对本专利技术的内容作进一步详细的说明，但本专利技术不局限于此。总实施例一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法，是将生活垃圾焚烧飞灰与无机固化剂按重量比混合形成混合物；成型这种混合物，成型方法为，但不局限为，机器造粒、压制或挤制等；将成型后产物于一定温度下养护一段时间；养护后产物浸泡于水中；随后收集浸泡液并进行成分分离、提纯与利用；将浸泡后固相产物置于加热设备，如热等离子处理设备中，通过高温熔融或烧结形成玻璃体或陶粒，作为建筑材料使用。所述无机固化剂组成为(0.8-1.2)K2O·(2.5-3.5)Na2O·(3.5-4.5)Al2O3·(6.5-9.5)SiO2，优选的，所述无机固化剂组成为(0.9-1.1)K2O·(2.8-3.2)Na2O·(3.8-4.2)Al2O3·(7.5-8.5)SiO2，最优选的K2O·3Na2O·4Al2O3·8SiO2。根据碱激发胶凝材料反应机理，选用上述无机固化剂能与焚烧飞灰中物质形成化学反应，使得飞灰固化后具有机械强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，包括：(1)将生活垃圾焚烧飞灰与无机固化剂、水混合，形成混合物，所述无机固化剂能固化生活垃圾焚烧飞灰中不溶于水的微小颗粒，形成不溶于水的固化体骨架结构；(2)成型上述混合物；(3)成型产物于一定温度下养护一段时间；(4)养护后产物浸泡于5‑100℃水中，水重量为养护后产物的0.5‑10倍，浸泡时间为1小时‑28天；(4)收集浸泡液并进行成分分析、成分分离、提纯与利用；(5)浸泡后固相产物置于热处理设备中，以1200‑1500℃高温熔融或烧结，形成玻璃体或陶粒。

【技术特征摘要】
1.一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，包括：(1)将生活垃圾焚烧飞灰与无机固化剂、水混合，形成混合物，所述无机固化剂能固化生活垃圾焚烧飞灰中不溶于水的微小颗粒，形成不溶于水的固化体骨架结构；(2)成型上述混合物；(3)成型产物于一定温度下养护一段时间；(4)养护后产物浸泡于5-100℃水中，水重量为养护后产物的0.5-10倍，浸泡时间为1小时-28天；(4)收集浸泡液并进行成分分析、成分分离、提纯与利用；(5)浸泡后固相产物置于热处理设备中，以1200-1500℃高温熔融或烧结，形成玻璃体或陶粒。2.根据权利要求1所述的一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：所述的无机固化剂原料为：NaOH、KOH、硅酸钠、Na2CO3等碱金属化合物与粉煤灰、硅灰、粘土类矿物质等的两种或者两种以上的混合。3.根据权利要求1或2所述的一种全面且安全利用生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：所述的无机固化剂组成为(0.8-1.2)K2O·(2.5-3.5)Na2O·(3.5-4.5)A...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海琳，李绍彬，高平，翁履谦，郭悦，陈宇，丁文桓，
申请(专利权)人：深圳市航天新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44