城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化处理方法技术

本发明专利技术涉及城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化处理方法，包括如下步骤：(1)将城市生活垃圾焚烧飞灰与水混合，搅拌下进行反应，得到水浸渣以及含氯及重金属的水浸液；(2)将多孔钙铝石与所述含氯及重金属的水浸液混合，然后在20

【技术实现步骤摘要】
城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化处理方法


[0001]本专利技术涉及焚烧飞灰的无害化处理及资源化处理的
，具体涉及城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化处理方法。

技术介绍

[0002]现如今，城市生活垃圾的产生量日益增大。焚烧方法作为一种常用的处理方法，尽管在一定程度上可缓解这一问题，但由其产生的飞灰会对环境产生安全隐患。城市生活垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)具有量大、高盐、含有多种有害物质的特性，而其中可溶性氯盐的存在尤其限制了其资源化利用。飞灰中氯盐的危害不仅体现在其直接填埋时会产生土壤盐碱化的问题，还体现在资源化利用过程中腐蚀设备、产品品质差等问题，从而限制了飞灰的资源化处理。在现有技术中最常见的飞灰除氯方法是以浸出为手段实现飞灰中氯盐从固相到液相的转移，但除氯后的飞灰水浸液依旧具有高盐、高污染的特点，其中除了高含量氯盐外，还含有一部分从飞灰中洗出的重金属。因此，飞灰及其水浸液的除氯处理十分重要。
[0003]现有的飞灰除氯技术通常以浸出为手段，虽然实现了飞灰中氯盐的脱除，但往往忽视了含氯盐水浸液的后续有效处理。中国专利CN113003964A公开了一种垃圾焚烧飞灰连续水洗除氯装置，通过该装置能实现飞灰中氯盐的浸出，但并未提及水浸液后续该如何无害化处理。中国专利CN112893408A公开了一种垃圾焚烧飞灰水洗除氯制盐方法及系统，该方法通过浸出实现飞灰中氯盐的脱除，再经过净化、结晶等一系列工艺制盐，工艺繁琐且得到的产品价值不高。中国专利CN207230564U公开了一种生活垃圾焚烧飞灰除氯系统，该系统能有效实现飞灰水洗除氯，同样未说明高盐水浸液后续该如何处理。

技术实现思路

[0004]为了解决飞灰与飞灰水浸液脱除氯离子和重金属困难、除氯产物与水浸渣资源化利用率低的技术问题，而提供城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化处理方法。本专利技术方法通过水浸城市生活垃圾焚烧飞灰得到水浸液和水浸渣，采用多孔钙铝石对水浸液进行除氯及除重金属，并将除氯产物制成发光微晶玻璃；将水浸渣制成硅酸盐水泥，从而获得对城市生活垃圾焚烧飞灰的无害化处理及资源化处理，获得了高附加值产品发光微晶玻璃和硅酸盐水泥，本专利技术方法能够实现飞灰中氯以及飞灰整体的高价值资源化利用，同时降低了固体废弃物的毒性。
[0005]为了达到以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化处理方法，包括如下步骤：
[0007](1)将城市生活垃圾焚烧飞灰与水混合，搅拌下进行反应，得到水浸渣以及含氯及重金属的水浸液；
[0008](2)将多孔钙铝石与所述含氯及重金属的水浸液混合，然后在20
‑
80℃下进行脱氯及除重金属反应，得到脱氯除重金属水浸液以及含氯
‑
重金属/多孔钙铝石产物；
[0009]所述多孔钙铝石是通过将铝源、钙源、掺杂剂以及造孔剂混合均匀后，煅烧制得；
[0010](3)将所述脱氯除重金属水浸液与水混合后投入步骤2中循环浸出；
[0011](4)将所述含氯
‑
重金属/多孔钙铝石产物与玻璃基质原料、发光元素材料混合并研磨均匀后，烧制得到发光微晶玻璃；
[0012](5)将所述水浸渣与水泥基质混合均匀，烧制得到水泥。
[0013]进一步地，步骤1中所述城市生活垃圾焚烧飞灰中含有至少10wt％的可溶性氯以及至少0.2wt％的有毒重金属，城市生活垃圾焚烧飞灰中的可溶性氯盐包括氯化钠、氯化钾、氯化钙等，有毒重金属包括铬、镉、铜、锌、镍、铅、汞等；所述城市生活垃圾焚烧飞灰与水的固液质量比为1:5
‑
10，常温下搅拌反应10
‑
180min，可全部溶出其中所述可溶性氯盐以及部分溶出所述有毒重金属。
[0014]进一步地，步骤2中对所述含氯及重金属的水浸液中氯离子浓度进行检测，根据检测得到的所述氯离子浓度，对所述多孔钙铝石与所述含氯及重金属的水浸液按照固液质量比0.05
‑
0.3:1进行混合；所述脱氯及除重金属反应的时间为0.5
‑
24h。
[0015]进一步地，步骤2中所述铝源为氧化铝、氢氧化铝、硝酸铝、硫酸铝、硬脂酸铝、油酸铝、醋酸铝、拟薄水铝石、甘羟铝、三乙醇铝、三辛基铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝、环己烷丁酸铝、异丙醇铝中的一种或多种；
[0016]所述钙源为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、硝酸钙、碳酸氢钙、硫酸钙、丙酸钙、乙酸钙、乳酸钙、油酸钙、甲酸钙、甲醇钙、草酸钙、钙三醇、丙酮酸钙、硬脂酸钙、甘氨酸钙、2
‑
乙基己酸钙中的一种或多种；
[0017]所述掺杂剂为含铁、钛、锆、钴、镁、钠、钾、氮、磷、锑中至少一种元素的化合物或多种化合物的组合；
[0018]所述造孔剂为城市污泥、油泥、木屑、植物废料、葡萄糖、淀粉、活性炭中的一种或多种含碳有机物。
[0019]进一步地，步骤2中所述铝源、所述钙源、所述掺杂剂、所述造孔剂按摩尔比为1:(0.5
‑
1.0):(0.02
‑
0.1):(0.02
‑
0.2)混合，所述煅烧的温度为1100
‑
1800℃、时间为0.5
‑
10h。
[0020]进一步地，步骤3中所述循环浸出过程中所述脱氯除重金属水浸液与新加入的水的重量比例为1:0.1
‑
0.4。
[0021]进一步地，步骤4中所述发光元素材料中含Mn、Pr、Ho、Er、Tm、Yb其中一种或多种发光元素；
[0022]所述含氯
‑
重金属/多孔钙铝石产物、所述玻璃基质原料、所述发光元素材料的质量比为1:(0.6
‑
1.3):(0.05
‑
0.1)；
[0023]所述发光微晶玻璃的烧制温度为1200
‑
1600℃、烧制时间为1
‑
2h，得到的所述发光微晶玻璃为上转换发光微晶玻璃或长余辉发光微晶玻璃，当制备上转换发光微晶玻璃时所用所述玻璃基质原料为二氧化硅，当制备长余辉发光微晶玻璃时所用所述玻璃基质原料包括SiO2、ZnO、B2O3。
[0024]进一步地，步骤5中所述水泥基质为氧化铝、氧化钙和二氧化硅，所述氧化铝、所述氧化钙、所述二氧化硅三者的质量比为1:(0.2
‑
0.3):(0.5
‑
0.8)；所述水浸渣与所述基质的质量比为1:(1
‑
3)，所述水浸渣作为部分钙基质；所述水泥的烧制温度为1100
‑
1500℃、烧制时间为1
‑
2h。由于飞灰粒径较细且其能与一定量水泥共同生成的针柱状钙矾石晶体与水泥
水化产物形成空间镶嵌互锁结构，因此本专利技术所制得的硅酸盐水泥具有硬化速度快、早期硬度大的特点。
[0025]有益技术效果：
[0026]钙铝石(Ca
12
Al
14<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将城市生活垃圾焚烧飞灰与水混合，搅拌下进行反应，得到水浸渣以及含氯及重金属的水浸液；(2)将多孔钙铝石与所述含氯及重金属的水浸液混合，然后在20
‑
80℃下进行脱氯及除重金属反应，得到脱氯除重金属水浸液以及含氯
‑
重金属/多孔钙铝石产物；所述多孔钙铝石是通过将铝源、钙源、掺杂剂以及造孔剂混合均匀后，煅烧制得；(3)将所述脱氯除重金属水浸液与水混合后投入步骤2中循环浸出；(4)将所述含氯
‑
重金属/多孔钙铝石产物与玻璃基质原料、发光元素材料混合并研磨均匀后，烧制得到发光微晶玻璃；(5)将所述水浸渣与水泥基质混合均匀，烧制得到水泥。2.根据权利要求1所述的城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化处理方法，其特征在于，步骤1中所述城市生活垃圾焚烧飞灰中含有至少10wt％的可溶性氯盐以及至少0.2wt％的有毒重金属；所述城市生活垃圾焚烧飞灰与水的固液质量比为1:5
‑
10，常温下搅拌反应10
‑
180min。3.根据权利要求1所述的城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化处理方法，其特征在于，步骤2中对所述含氯及重金属的水浸液中氯离子浓度进行检测，根据检测得到的所述氯离子浓度，对所述多孔钙铝石与所述含氯及重金属的水浸液按照固液质量比0.05
‑
0.3:1进行混合；所述脱氯及除重金属反应的时间为0.5
‑
24h。4.根据权利要求1所述的城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化处理方法，其特征在于，步骤2中所述铝源为氧化铝、氢氧化铝、硝酸铝、硫酸铝、硬脂酸铝、油酸铝、醋酸铝、拟薄水铝石、甘羟铝、三乙醇铝、三辛基铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝、环己烷丁酸铝、异丙醇铝中的一种或多种；所述钙源为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、硝酸钙、碳酸氢钙、硫酸钙、丙酸钙、乙酸钙、乳酸钙、油酸钙、甲酸钙、甲醇钙、草酸钙、钙三醇、丙酮酸钙、硬脂酸钙、甘氨酸钙、2
‑
乙基己酸钙中的一种或多种；所述掺杂剂为含铁、钛、锆、钴、镁、钠、钾、氮、磷、锑中至少一种元素的化合物或多种化合物的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄寿强，张颖，吕红映，林嘉泓，梁国斌，张雅珩，万旭，谢娟，顾云，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：