降低耐火材料侵蚀的生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化方法技术

本发明专利技术公开了一种降低耐火材料侵蚀的生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化方法，通过在飞灰中减少石英砂添加量、辅以Al2O3和CaO的比例调控，实现飞灰固化以及重金属浸出毒性达标的同时减少飞灰对耐火材料的侵蚀。其原料组份质量百分比为：飞灰为40~50%，Al2O3为20~40%，石灰石为10~15%，石英砂为0~5%；熔融温度为1400~1600℃。本发明专利技术通过调控CaO和Al2O3的含量，减少石英砂的添加量来实现飞灰熔融固化，重金属浸出达标的同时降低飞灰对耐火材料的侵蚀，提高内衬使用寿命。高内衬使用寿命。高内衬使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
降低耐火材料侵蚀的生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化方法


[0001]本专利技术涉及废物处理
，具体涉及一种降低耐火材料侵蚀的生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化方法。

技术介绍

[0002]生活垃圾焚烧飞灰是烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的飞灰，产量一般约为焚烧量的2％～5％。焚烧飞灰含有大量的重金属、二噁英等有毒有害物质，一旦进入环境，将严重危害人类生存和健康，所以安全有效地处理垃圾焚烧飞灰已成为生态环境亟待解决的问题。高温熔融技术可以通过熔融使飞灰形成稳定的玻璃体，借助玻璃体的致密结晶结构将飞灰牢固地封闭在玻璃体中，有效固化飞灰中的重金属，是飞灰无害化处理的重要手段之一。耐火材料是高温熔融炉的关键结构材料，在高温熔融过程中，内衬耐火材料会受到飞灰中各种介质的侵蚀，致使耐火材料使用循环周期缩短，寿命降低，影响稳定生产。
[0003]目前，生活垃圾焚烧飞灰熔融玻璃化需添加大量的石英砂等Si源来调节飞灰碱度，从而促进飞灰熔融效果，形成玻璃体。例如，专利201810517444.0，公开了一种等离子体熔融飞灰玻璃化的方法，通过调整主要辅料的质量百分比至SiO
2 60～75％，Al2O
3 5～17％，CaO 8～30％进行熔融，形成玻璃态熔渣；还有专利202010332134.9，公开了一种以垃圾焚烧飞灰制备微晶玻璃及其规模化生产方法，通过添加20～60份垃圾飞灰5～45份石英砂，10～30份石灰石，5～12份高岭土等进行电熔法熔制生产微晶玻璃。同时有不少研究表明向飞灰中添加SiO2有助于形成玻璃体，提高熔融效果。但是飞灰中SiO2(石英砂)的存在会加重飞灰对耐火材料的侵蚀，与耐火材料中的主要成分反应生成各种硅酸化合物，引起内衬耐火材料体积膨胀，加速其磨损，降低使用寿命，从而增加熔融处理成本。
[0004]因此，急需专利技术一种能降低耐火材料侵蚀的生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化方法，实现飞灰固化，重金属浸出达标的同时，也通过减少SiO2的添加量来降低飞灰对耐火材料的侵蚀，提高内衬使用寿命，减少焚烧飞灰的熔融处理成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种降低耐火材料侵蚀的生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化方法，一方面实现飞灰固化，形成飞灰固态熔渣，重金属浸出达标，另一方面也通过减少SiO2的添加量来降低飞灰对炉衬耐火材料的侵蚀，提高内衬使用寿命。
[0006]实现本专利技术目的的具体技术方案是：
[0007]一种降低耐火材料侵蚀的生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化方法，以生活垃圾焚烧飞灰为主原料，以Al2O3、石灰石及石英砂为辅料进行配伍，其原料组份质量百分比为：飞灰为40～50％，Al2O3为20～40％，石灰石为10～15％，石英砂为0～5％；熔融温度为1400～1600℃；具体固化过程包括：
[0008]步骤1：将生活垃圾焚烧飞灰、石灰石、Al2O3和石英砂按比例称量好后制成混料，进
行干燥；干燥温度为80～110℃，干燥时间为15～45min；
[0009]步骤2：将混料投入高温熔融炉中进行熔融，熔融温度为1400～1600℃；
[0010]步骤3：待完全熔融后，冷却，得到飞灰固态熔渣。
[0011]进一步的，所述Al2O3为氧化铝粉末，石灰石为氧化钙粉末。
[0012]进一步的，所述耐火材料为含镁铬质耐火材料以及高铝质耐火材料。
[0013]综上所述，本专利技术提供了一种降低耐火材料侵蚀的生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化方法，通过调控CaO和Al2O3的含量，减少石英砂的添加量来实现飞灰熔融固化，重金属浸出达标的同时降低飞灰对耐火材料的侵蚀，提高内衬使用寿命。
附图说明
[0014]图1为对比例以及实施例1
‑
3中高温熔融后的观察结果示意图；
[0015]图2为对比例以及实施例1
‑
3中飞灰熔融固化过程中对耐火材料的侵蚀面积百分率和渗透面积百分率示意图；
[0016]图3为对比例以及实施例1
‑
3中飞灰熔融固化过程中对耐火材料不同部位(渗透层、侵蚀层、灰渣)侵蚀后的XRD图。
具体实施方式
[0017]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，以下结合实施方式作进一步说明，但不构成对本专利技术的限制。详细说明如下：
[0018]一种降低耐火材料侵蚀的生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化方法，特点是以生活垃圾焚烧飞灰为主要原料，以Al2O3、石灰石及石英砂为主要辅料进行配伍，其原料组份质量百分比为：飞灰为40～50％，Al2O3为20～40％，石灰石为10～15％，石英砂为0～5％；所述熔融温度为1400
‑
1600℃。
[0019]对比例1
[0020]添加大量石英砂来调节飞灰碱度，其原料组份质量百分比为：45％飞灰，30％石英砂，20％ Al2O3，5％ CaO。生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化的方法，具体包括以下步骤：
[0021]S1将垃圾焚烧飞灰、石灰石、Al2O3和石英砂按上述比例称量好后制成混料，随后在110℃进行干燥，干燥时间为30min；
[0022]S2将混料投入以镁铬耐火材料为炉衬的高温熔融炉中进行熔融处理，将高温熔融炉从室温升温至1600℃，升温速率为5℃/min，熔融时间为120min。
[0023]S3待完全熔融后，冷却，观察熔融情况。
[0024]实施例1
[0025]本实施例的原料组份质量百分比为：50％飞灰，35％ Al2O3，10％ CaO，5％石英砂。生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化的方法，具体包括以下步骤：
[0026]S1将垃圾焚烧飞灰、石灰石、Al2O3和石英砂按上述比例称量好后制成混料，随后在100℃进行干燥，干燥时间为30min；
[0027]S2将混料投入以镁铬耐火材料为炉衬的高温熔融炉中进行熔融处理，将高温熔融炉从室温升温至1600℃，升温速率为5℃/min，熔融时间为120min。
[0028]S3待完全熔融后，冷却，观察熔融情况。
[0029]实施例2
‑
3飞灰熔融固化所添加的配方与实施例1的差别如表1所示，其他部分与实施例1相同。
[0030]表1对比例1和实施例1
‑
3的配方参数
[0031][0032]对比例1和实施例1
‑
3高温熔融后的观察结果如图1。
[0033]根据图1可知，对比例1没有固态熔渣产生，同时观察耐火材料剖面发现表面结构疏松，有明显侵蚀现象产生。而实施例1
‑
3均有固态熔渣产生，同时在剖面未发现明显侵蚀。
[0034]为了更直观看出耐火材料的侵蚀情况，使用Adobe Photoshop软件统计、计算侵蚀层和渗透层的像素数占剖面原始实体部分像素数的百分比，得到对比例1和实施例1
‑
3的耐火材料侵蚀面积百分率和渗透面积百分率，见图2所示。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低耐火材料侵蚀的生活垃圾焚烧飞灰高温熔融固化方法，其特征在于，以生活垃圾焚烧飞灰为主原料，以Al2O3、石灰石及石英砂为辅料进行配伍，其原料组份质量百分比为：飞灰为40~50%，Al2O3为20~40%，石灰石为10~15%，石英砂为0~5%；具体固化过程包括：步骤1：将生活垃圾焚烧飞灰、石灰石、Al2O3和石英砂按比例称量好后制成混料，进行干燥；干燥温度为8...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，汪琴琴，夏旻，
申请(专利权)人：上海环境卫生工程设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：