一种生活垃圾焚烧飞灰和黄铁尾矿的协同处置方法技术

本发明专利技术公开了一种生活垃圾焚烧飞灰和黄铁尾矿的协同处置方法。一、将黄铁尾矿砂与飞灰混合制浆。二、将浆料置于反应釜中依次经过水热反应阶段、过渡阶段、超临界氧化反应阶段。三、对处理后的浆料进行固液分离，得到固态产物和滤液。六、挖取黄铁尾矿库场地的表层尾矿砂；并在黄铁尾矿库场地上覆盖固态产物并压实，作为尾矿覆盖层；尾矿覆盖层用于阻挡氧气和雨水下渗，并利用自身碱性对下方的黄铁尾矿砂起到中和作用。在尾矿覆盖层上铺设植被种植层；植被种植层通过表层尾矿砂、步骤五所得的固态产物、保水剂和有机肥混合得到。本发明专利技术利用黄铁尾矿砂的亚铁离子在水热反应过程中能够生成磁铁矿；磁铁矿能够在臭氧存在条件下催化氧化二噁英。化氧化二噁英。

【技术实现步骤摘要】
一种生活垃圾焚烧飞灰和黄铁尾矿的协同处置方法


[0001]本专利技术涉及垃圾焚烧飞灰处理
和环境修复
，具体涉及一种生活垃圾焚烧飞灰和黄铁尾矿的协同处置方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着城市化进程的加快和生活水平的提高，城市固体废弃物急剧增加，实现城市生活垃圾的无害化、减量化、资源化的处理是迫切需要解决的问题，国家鼓励和支持垃圾焚烧飞灰资源化综合利用，但是垃圾焚烧飞灰因具有复杂的表面特性，从烟气中吸附或形成了高浓度的无机和有机污染物，特别是垃圾焚烧飞灰中往往含有高浓度的重金属和痕量剧毒性二恶英类化合物，是一种同时兼具重金属危害特性和环境持久性有机毒性危害特性的双料危险废物，并且其含有高浓度的可溶性盐类物质制约了其资源化利用。《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(试行)(HJ1134
‑
2020)，规定垃圾焚烧飞灰固态产物中二噁英类残留的总量应不超过50ng
‑
TEQ/kg(以飞灰干重计)。因此，飞灰处置和利用技术中对二噁英的去除以及对富集的大量铅、镉和铬等有毒重金属的稳定/固化处理至关重要。
[0003]黄铁尾矿在采矿后使金属硫化物暴露于氧化条件中，经风化和淋溶作用，极易氧化形成富含铁、硫酸根、重金属的矿业酸性废水，即酸性矿山排水(AMD)，典型的酸性矿山排水(AMD)的产生就是始于黄铁矿氧化成亚铁和硫酸盐(FeS2+7/2O2+H2O＝FeSO4+H2SO4)。因AMD是在氧气，水和微生物(例如嗜酸性的铁和硫氧化细菌)存在下通过硫化物矿物的氧化而形成的，因此，排除这三种成分中的任何一种都能够限制AMD的形成。现有研究的酸性矿山排水预防技术可分为以下几类：氧气阻隔、杀菌剂的利用、共处置和共混、硫化物矿物的钝化等。但在实际工程应用中采用的方法是通过简单的表土覆盖或种植植被来进行氧气阻隔，达到切断矿砂酸化条件，可这样处理的效果并不佳，覆土并不能中和下层矿砂基质的酸性，也未能完全隔绝氧气，未经改良处理的矿砂覆土种植后不到一年的时间，发现土壤复酸化严重，pH值显著降低，植被复绿效果差。因此，对于黄铁尾矿的处理需要结合化学手段进行改良处理再结合物理手段进行源头切除，从根本上实现矿山修复。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种协同处置垃圾焚烧飞灰和黄铁尾矿的方法，飞灰中加入一定比例的黄铁尾矿在高温高压的条件下进行反应共处置，获得用于避免黄铁尾矿场地酸化的覆盖层。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种生活垃圾焚烧飞灰和黄铁尾矿的协同处置方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、将黄铁尾矿砂与飞灰混合，得到飞灰混合物，并利用飞灰混合物制浆，得到浆料。
[0007]步骤二、将浆料置于反应釜中，加热至水热反应条件，开始水热反应并通入O3。黄铁尾矿中的硫化铁在水热反应下生成四氧化三铁，四氧化三铁和黄铁尾矿中含有的硫酸亚
铁作为催化剂，在水热环境中催化氧化吸附在飞灰表面的固相二噁英。
[0008]步骤三、将浆料加热至萃取反应条件，使水处于亚临界状态，并通入O3反应；水与二噁英均相反应，使得吸附于飞灰内部微孔中的固相二噁英被萃取溶解到液相。
[0009]步骤四、将浆料加热至超临界氧化反应条件，通入O3反应；反应过程中，O3分解成O2和活性氧自由基，与液相中二噁英反应，使得液相中的二噁英彻底氧化分解。
[0010]步骤五、对步骤四处理后的浆料进行固液分离，得到固态产物和滤液。
[0011]步骤六、挖取黄铁尾矿库场地的表层尾矿砂；并在黄铁尾矿库场地上覆盖固态产物并压实，作为尾矿覆盖层；尾矿覆盖层用于阻挡氧气和雨水下渗，并利用自身碱性对下方的黄铁尾矿砂起到中和作用。在尾矿覆盖层上铺设植被种植层；植被种植层通过表层尾矿砂、步骤五所得的固态产物、保水剂和有机肥混合得到。
[0012]作为优选，所述植被种植层中保水剂的质量分数为0.3％～1％，有机肥的质量分数为3％～10％，固态产物的质量分数为15％～25％。
[0013]作为优选，步骤一所得的飞灰混合物中，黄铁尾矿砂的质量分数为25％～40％。
[0014]作为优选，步骤一中所述的浆料通过将飞灰混合物与水按固液比1：2～1：8混合均匀得到。所得浆料的pH值为11～12。
[0015]作为优选，步骤二中所述的水热反应为温度150℃～230℃，压力2～10Mpa，反应时长为5～15min；O3的流量为10～100mL/min；
[0016]作为优选，步骤三中所述的萃取反应条件为温度250℃～325℃，压力2～10Mpa，反应时长为15～30min，O3的流量为10～100mL/min。
[0017]作为优选，步骤四中所述的超临界氧化反应条件为温度375℃～475℃，压力22.5Mpa～27.5Mpa，反应时长为1～10min，O3的流量为10～100mL/min；
[0018]作为优选，步骤五中所得的滤液回流至步骤一中供制浆使用。
[0019]作为优选，步骤六中，在植被种植层上覆盖黑网纱并种植黑麦草、狗尾草和紫花苜蓿中的一种或多种。待植被种植层中的植物发芽后撤去黑网纱。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]1、本专利技术将黄铁尾矿砂与飞灰混合后制浆，黄铁尾矿砂的亚铁离子在混合浆料中以硫酸亚铁的形式存在，在水热反应过程中能够生成磁铁矿(Fe3O4)；磁铁矿能够在臭氧存在条件下催化氧化二噁英；此外，本专利技术在亚临界状态下将飞灰微孔中的二噁英萃取到液相中，在超临界氧化反应阶段，处于超临界状态下的水分子高速运动，当非极性二噁英物质处于超临界水中时，水分子会与二噁英分子反复碰撞，从而快速高效地分解和氧化二噁英。
[0022]2、本专利技术利用黄铁尾矿砂和处理得到的固态产物混合并添加有机肥和保水剂即可获得植被种植层，将植被种植层铺设到尾矿覆盖层之后，即可进行种植；无需从外部引入优质土壤，即可实现黄铁尾矿的有效和长期绿化。
[0023]3、本专利技术中利用黄铁尾矿砂中大量的硫酸根离子与富含钙离子的飞灰形成硫酸钙结晶相，处理后的产物作为尾矿库矿砂的覆盖层，隔绝氧气与黄铁矿的接触。此外，硫酸钙成分在接触雨水后会形成硬化层降低材料的孔隙率，使得水力传导率和氧扩散率的降低，防止尾矿砂继续氧化再酸化，从而抑制酸性矿山排水的形成，实现以“废(飞灰)制废(黄铁尾矿)”，实现了城市垃圾焚烧飞灰无害化处置的同时也解决了黄铁尾矿库修复的问题。
[0024]4、本专利技术利用水热反应稳定飞灰中重金属，使得重金属由酸可溶解态和可氧化态
向着可还原态和残渣态转变，进而降低飞灰中重金属的浸出性，飞灰中的碱性会中和黄铁尾矿，但由于飞灰的强碱性，形成的浆液pH值依旧大于11，在碱性条件下水热形成的沸石及类沸石物质不仅有效固化重金属防止水热过程中重金属渗滤到残渣中，同时稳定化后产物具有耐酸性，可用于酸性矿山修复的中和剂。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施方式对本专利技术进一步说明。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生活垃圾焚烧飞灰和黄铁尾矿的协同处置方法，其特征在于：步骤一、将黄铁尾矿砂与飞灰混合，得到飞灰混合物，并利用飞灰混合物制浆，得到浆料；步骤二、将浆料置于反应釜中，加热至水热反应条件，开始水热反应并通入O3；黄铁尾矿中的硫化铁在水热反应下生成四氧化三铁，四氧化三铁和黄铁尾矿中含有的硫酸亚铁作为催化剂，在水热环境中催化氧化吸附在飞灰表面的固相二噁英；步骤三、将浆料加热至萃取反应条件，使水处于亚临界状态，并通入O3反应；水与二噁英均相反应，使得吸附于飞灰内部微孔中的固相二噁英被萃取溶解到液相；步骤四、将浆料加热至超临界氧化反应条件，通入O3反应；反应过程中，O3分解成O2和活性氧自由基，与液相中的二噁英反应，使得液相中的二噁英氧化分解；步骤五、对步骤四处理后的浆料进行固液分离，得到固态产物和滤液；步骤六、挖取黄铁尾矿库场地的表层尾矿砂；并在黄铁尾矿库场地上覆盖固态产物并压实，作为尾矿覆盖层；尾矿覆盖层用于阻挡氧气和雨水下渗，并利用自身碱性对下方的黄铁尾矿砂起到中和作用；在尾矿覆盖层上铺设植被种植层；植被种植层通过表层尾矿砂、步骤五所得的固态产物、保水剂和有机肥混合得到。2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰和黄铁尾矿的协同处置方法，其特征在于：所述植被种植层中保水剂的质量分数为0.3％～1％，有机肥的质量分数为3％～10％，固态产物的质量分数为15％～25％。3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰和黄铁尾矿的协同处置方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：任凌伟，许李，叶珍，刘建磊，
申请(专利权)人：杭州灰弘环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：