一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法技术

本发明专利技术公开了一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法，该方法是将垃圾焚烧飞灰进行搅拌水洗脱氯和湿法球磨脱氯后，与硅源及强碱混合后进行微波水热反应，即得。该方法通过搅拌水洗对垃圾焚烧飞灰进行初步脱氯，再通过湿法球磨过程对垃圾焚烧飞灰进行深度脱氯和活化的同时对部分二噁英进行降解，然后采用微波水热法对垃圾焚烧飞灰中的二噁英进行高效降解，同时合成托贝莫来石，对垃圾焚烧飞灰中的重金属起到很好的稳定效果，并且将水洗废液中的氯盐加以回收，真正做到垃圾焚烧飞灰的无害化处理与资源化利用。圾焚烧飞灰的无害化处理与资源化利用。圾焚烧飞灰的无害化处理与资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法


[0001]本专利技术涉及一种垃圾焚烧飞灰的处理方法，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法，属于垃圾焚烧飞灰的无害化及资源化利用领域。

技术介绍

[0002]焚烧发电是处理城市固体废物的有效方法，正在逐渐取代填埋成为垃圾处理的主流处理方式。我国的城市垃圾焚烧处理量的占比由2010年的19％提高到2020年的近50％。垃圾焚烧会产生垃圾焚烧飞灰，其产出量约为垃圾处理量的5％。垃圾焚烧飞灰的产生量逐年增加，目前已达570万吨/年。垃圾焚烧飞灰中含有铅、锌、铜、镉、铬等重金属和二噁英，是一种危险废物，其不仅会对土壤、水体等环境造成污染，而且会对人体健康构成威胁；但是垃圾焚烧飞灰中还含有大量潜在可回收的钙、硅、氯等资源，因此，对垃圾焚烧飞灰的二噁英及重金属进行解毒处理，并实现垃圾焚烧飞灰的资源化利用，将具有重要意义。
[0003]垃圾焚烧飞灰的主要组成为CaO、SiO2等，是合成托贝莫来石的潜在原料。托贝莫来石的结构式为Ca5Si6O
16
(OH)2·
4H2O，是一种水化硅酸钙矿物，当其中的Si
4+
被Al
3+
取代后，托贝莫来石可以对K
+
、Na
+
、Ba
2+
、Cd
2+
、Pb
2+
、Zn
2+
等离子进行选择性交换，因而可以用来处理被重金属污染的废水。
[0004]对垃圾焚烧飞灰进行资源化利用的前提是对其中的二噁英和重金属进行解毒处理。采用传统水热法直接对垃圾焚烧飞灰进行处理时，虽然可以降解垃圾焚烧飞灰中的二噁英，但是需要的时间较长，并且对重金属的稳定效果不佳，最重要的是没有对垃圾焚烧飞灰中的钙、硅、氯等资源进行充分利用。垃圾焚烧飞灰中的氯含量较高，有些已高达20％以上，采用普通的水洗方式只能脱除可溶性的氯盐，而不能脱除其中的难溶性Friedel's盐，这也限制了垃圾焚烧飞灰在建材行业的大规模应用。综上，现在急需寻找一种既高效又快速的方法对垃圾焚烧飞灰进行解毒、脱氯与资源化利用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是在于提供一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法，该方法利用水洗
‑
球磨
‑
微波水热相结合的工艺，通过采用机械搅拌水洗脱氯与湿法球磨脱氯相结合的方式对垃圾焚烧飞灰进行深度脱氯，再通过微波水热法高效降解垃圾焚烧飞灰中的二噁英，并且合成托贝莫来石对垃圾焚烧飞灰中的重金属起到很好的稳定效果，同时可以将水洗废液中的氯盐加以回收，真正做到垃圾焚烧飞灰的无害化处理与资源化利用。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法，该方法是将垃圾焚烧飞灰进行搅拌水洗脱氯和湿法球磨脱氯后，与硅源及强碱溶液混合后进行微波水热反应，即得。
[0007]本专利技术采用机械搅拌水洗和湿法球磨相结合的方法实现垃圾焚烧飞灰的高效深
度脱氯，将氯脱除至常规水洗方法难以达到的0.5％以下，有利于提升托贝莫来石产品的纯度，同时通过湿法球磨可以脱除部分二噁英，特别是经过球磨水洗后将垃圾焚烧飞灰粒度大部分细磨至20μm左右，能够对垃圾焚烧飞灰进行活化，有利于后续托贝莫来石的生成。在对垃圾焚烧飞灰进行高效脱氯的基础上，关键在于采用了微波水热反应过程，充分利用了微波高频变换的微波能量场使分子有序高频振动产生热能，能够使得整个水热反应体系瞬间升温，极大地加速反应速率，在微波水热反应条件下，能够实现垃圾焚烧飞灰中二噁英的高效降解，同时可以实现结构稳定的托贝莫来石高效、高产率合成，从而可以提高对重金属的固化和稳定化效率。
[0008]作为一个较优选的方案，所述搅拌水洗脱氯的条件为：液固比为2～6ml/g，搅拌转速为300～500r/min，搅拌时间为20～120min。
[0009]作为一个较优选的方案，所述湿法球磨脱氯的条件为：液固比为2～6ml/g，球磨转速为300～500r/min，球磨时间为20～120min。湿法球磨脱氯过程中采用的球磨介质为水。在优选的球磨条件下可以利用机械能辅助强化难溶性氯盐的浸出，同时对垃圾焚烧飞灰颗粒进行细磨和活化。
[0010]作为一个优选的方案，湿法球磨过程中产生的废水循环至搅拌水洗过程，而搅拌水洗过程产生的废水蒸发回收氯盐。
[0011]作为一个优选的方案，垃圾焚烧飞灰与硅源及强碱溶液的配料满足：钙硅摩尔比为1.0～1.4:1，强碱溶液浓度为0.5～2mol/L，液固比为5～10ml/g。
[0012]作为一个较优选的方案，所述强碱溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。强碱溶液主要起到催化合成托贝莫来石的作用。
[0013]作为一个较优选的方案，所述硅源为石英粉、硅藻土、膨润土、稻壳灰、硅灰中至少一种。
[0014]在垃圾焚烧飞灰与硅源反应过程中，强碱溶液主要起到催化作用，而垃圾焚烧飞灰中的钙源及添加的硅源是主要反应物质，在微波水热反应体系中主要会发生如下反应：
[0015]SiO2+2NaOH
→
Na2SiO3+H2O；
[0016]5Ca(OH)2+6Na2SiO3+6H2O
→
Ca5Si6O
16
(OH)2·
4H2O+12NaOH。
[0017]作为一个优选的方案，所述微波水热反应的条件：采用微波加热，控制升温速率为6～10℃/min，升至反应温度180～260℃后，通过调整微波功率使得温度恒定，温度偏差不超过
±
2℃，恒温反应的时间为1～3h。在微波水热反应过程中，垃圾焚烧飞灰中钙及添加的硅资源快速、高产率转化为托贝莫来石，从而对垃圾焚烧飞灰中的重金属进行极强的物理化学吸附、离子交换和包裹，同时在微波的快速升温条件下，能够将二噁英快速分解。
[0018]作为一个优选的方案，所述微波水热反应产物分离所得反应液循环使用。反应液中包含强碱，强碱主要起到催化作用，反应过程消耗较少，可以循环使用，而反应液中也会不断积累重金属离子，循环使用一段时间后，对重金属离子回收。
[0019]本专利技术提供一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法，包括以下具体步骤：
[0020]S1：脱氯处理：首先采用机械搅拌水洗工艺对垃圾焚烧飞灰进行水洗处理来脱除其中的可溶性氯盐，之后采用湿式球磨的方式对得到的水洗垃圾焚烧飞灰进行球磨来脱除其中的难溶性氯盐，具体步骤包括按照液固比2～6ml/g向垃圾焚烧飞灰中加入水，在300～
500r/min的转速下搅拌20～120min，反应结束后经过离心或抽滤得到机械搅拌水洗后的垃圾焚烧飞灰，之后将其加入球磨机中，并按照固液比为2～6ml/g向其中加入水，在300～500r/min的转速下球磨20～120min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法，其特征在于：将垃圾焚烧飞灰进行搅拌水洗脱氯和湿法球磨脱氯后，与硅源及强碱溶液混合后进行微波水热反应，即得。2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法，其特征在于：所述搅拌水洗脱氯的条件为：液固比为2～6ml/g，搅拌转速为300～500r/min，搅拌时间为20～120min。3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法，其特征在于：所述湿法球磨脱氯的条件为：液固比为2～6ml/g，球磨转速为300～500r/min，球磨时间为20～120min。4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰微波水热解毒及同步合成托贝莫来石的方法，其特征在于：垃圾焚烧飞灰与硅源及强碱溶液的配料满足：钙硅摩尔比为1.0～1.4:1，强碱溶液浓度为0.5～2mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓慧，甘敏，袁瑞瑞，卢四平，季志云，孙增青，陈许玲，黄晓贤，赵倩倩，钟伟，王翔，
申请(专利权)人：宝武集团环境资源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：