垃圾焚化灰渣中的重金属稳定化处理方法技术

本发明专利技术有关一种使垃圾焚化灰渣中的重金属稳定化的方法，包括水萃取步骤，是以水萃取焚化灰渣以除去其中所含的可溶性盐类的步骤；以及湿研磨步骤，如此使得其中所含的重金属稳定化，防止重金属对环境的污染，且增进后续的烧结效果，使得经处理的灰渣可凭借烧结技术烧制成再生材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种利用水萃取与湿研磨而使垃圾焚化灰渣中的重金属稳定化的 方法，以及所述的经处理灰渣以烧结技术制成再生材料，例如常规重量建筑骨材、 轻质建筑骨材、各式砖材或回填材料等的用途。
技术介绍
都市固体废弃物经过焚化后，残留在焚化炉床中的东西或者焚化过程中由炉 床所产生的东西称为底渣(BottomAsh);而焚化过程中会产生大量的废气，由空气 污染控制设备收集产生的物质一般称为飞灰。而底渣可细分为炉床灰(GmteAsh) 与筛灰(GrateSiftingsorRiddling)。炉床灰为垃圾焚化后在炉床上的残留物，主要 为不可燃的无机物质，如玻璃、沙土、陶瓷等，从炉床产出后经调湿淬火，故含 水量高，黑色呈现异味，颗粒分布范围广。筛灰则是在焚化过程中，炉床条缝所 落下的细渣，其粒径会依炉床条缝大小而有所不同。飞灰又可细分为锅炉灰与反 应灰。锅炉灰是焚化炉的废热回收设备上附着的废气中的颗粒， 一般大小都低于 30mesh，平常是利用吹灰器将锅炉壁上的颗粒吹落产生的。反应灰则是自集尘设 备或洗烟设备所收集的飞灰，是焚化厂中空气污染防治设备所收集的颗粒物质和 重金属，其另含一些反应物(CaC12、 CaS04等)，与一些未反应的碱剂，例如 Ca(OH)2等。上述的底渣部分目前在水洗后经网筛过筛后的粗粒径者(留在200号筛上者)， 可直接用于建筑材料，而细粒径底渣(水萃取后的底渣以弁200(74.5/mi)筛过筛所得 的水萃取细泥)则需进一步处理、处置或再利用。而飞灰的部分，目前国内主要是 将其固化处理再进行掩埋的最终处置，学术研究则有许多方法与技术稳定或者去 除飞灰中有害的物质。此外，研磨技术已广泛用在各种工业领域，例如水泥的原 料、熟料生产、食品工业、制药工业、陶瓷制造业等，另外，研磨技术目前也应 用于新材料的制备；例如使用高能球磨制造纳米材料、合金等等。就本专利技术人所知，有关以研磨方式减少飞灰金属洗脱的方法，目前仅有日本 曾发表相关文献，所述文献是凭借添加氧化钙作为飞灰的研磨助 剂，研磨后的飞灰再进行固化，发现依此操作具有抑制重金属洗脱的效果，故而 可减少固化后固化体的重金属洗脱。所述的文献中重金属洗脱的试验是依据日本 环境厅公告第19号的方法，以下列方式进行将燃烧飞灰进行MC处理后作成 MC水泥固化物进行洗脱试验，将样品粉碎至2mm以下，以10ml/g的比例加入 纯水，以振幅4-5cm200rpm6小时往复振荡，经10-30分钟静置，上澄液以 3000rpm离心20分钟，进而将所述的上澄液以孔径0.45 um滤膜过滤，所得滤液 作为洗脱试验后的检验液，经原子吸光光度计(AA，日立制作所制作的Z-8200) 分析重金属类浓度。前述日本的相关文献中，是凭借添加氧化钙与飞灰共同研磨而达到抑制重金 属洗脱的目的，其方法是以行星式研磨机在700rpm，分别研磨2、 4、 8小时， 所述的文献中经处理后的金属洗脱经测试后，Pb、 Cd、 Se、 As等重金属于研磨后 的洗脱量均小于0.005ppm。其中铅在研磨前的洗脱量为60.8ppm。至于六价Cr 在研磨前的洗脱量为0.02 ppm，研磨2小时后的洗脱量为0.51 ppm、 4小时为0.84ppm、 8小时为0.06ppm，故而研磨步骤对于六价铬的效果较为不佳。除了上述日本所发表的文献以外，其他国家也有对焚化灰渣应用水萃取与研 磨工艺的研究，但是其研磨的目的与陶瓷工艺相同，目的仅用以将原料磨细以促 进烧结效果，并未发现研磨有稳定重金属的效果。为此，本专利技术者经对垃圾焚化飞灰的处理过程进行进一步研究，而发现组合 利用水萃取与湿研磨可使垃圾焚化灰渣中的重金属稳定，进而可抑制重金属于其 后续再资源化过程与再利用用途中的洗脱，故随后可凭借烧结技术制成再生材料 例如常规重量建筑骨材、轻质建筑骨材、各式砖材或回填材料而得以再利用，因 而完成本专利技术。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种垃圾焚化灰渣中的重金 属稳定化处理方法，使得其中所含的重金属稳定化，防止重金属对环境的污染。 为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种使垃圾焚化灰渣中的重金属稳定化的方法，其包括水萃取步骤，是以水 萃取焚化灰渣以除去其中所含的可溶性盐类的步骤；以及湿研磨步骤，其中湿研 磨中使用液-固重量比在2 20的范围，如此使得其中所含的重金属稳定化，进而 抑制重金属于其后续再利用中被洗脱。其中，所述的灰渣为底渣与/或飞灰。其中，底渣经水萃取后又以弁200(74.5;um)筛网过筛，过筛所得的细粒底渣可与飞灰经水萃取后之固体共同研磨。其中，湿研磨步骤中使用选自水、醇类以及磷酸水溶液的至少 -种作为液体 研磨分散剂，优选使用0.1~10M浓度的磷酸水溶液作为液体研磨分散剂。其中，在湿研磨步骤中，可添加二氧化硅、氧化铝、净水污泥、水库淤泥、 下水污泥灰、废玻璃粉的至少一种作为调质材料。可将以上述方法处理后的灰渣，以400。C-1， 500。C的烧结温度，优选800 至120(TC，烧结10分钟至24小时而烧制成再生材料，其中所述的再生材料为常 规重量建筑骨材与/或轻质建筑骨材，例如砖材，回填材料等。与现有技术相比较，本专利技术具有的有益效果是如此使得其中所含的重金属 稳定化，防止重金属对环境的污染，且增进后续的烧结效果，使得经处理的灰渣 可凭借烧结技术烧制成再生材料。附图说明图1为飞灰重金属铅在研磨过程中，分布在研磨液(液相)与残留在飞灰中 (固相)的浓度示意图2(a)是使用乙醇的研磨飞灰序列萃取结果； 图2 (b)是使用水的研磨飞灰序列萃取结果；图2(c)是使用0.02M磷酸的研磨飞灰序列萃取结果； 图2(d)是使用0.2M磷酸的研磨飞灰序列萃取结果；图3(a)为高含量添加氧化铅、且研磨液为乙醇，研磨一小时的SEM/mapping图3(b)为高含量添加氧化铅、且研磨液为乙醇，研磨24小时的SEM/mapping图《a) 图4(f)分别为进行研磨后的以SEM观测的外观变化图。 具体实施例方式依据本专利技术的方法，本文中所述的细粒底渣是以水萃取底渣后以弁200(74.5/mi) 筛网过筛所得的水萃取细泥。依据本专利技术的方法，其中水萃取步骤用以有效降低灰渣中不利后续资源再利 用的氯盐含量，并且可萃出少量的重金属，降低灰渣的重金属洗脱，飞灰部分再通过本专利技术的湿研磨步骤，以下将要介绍的适当研磨条件，更可使研磨后飞灰重 金属的洗脱浓度远低于法规限定的浓度，将原本为有害废弃物的飞灰无害化，达 到使飞灰内的重金属稳定的目标。此外，原本非有害废弃物的底渣部分，经过水萃取后，重金属洗脱潜势可大 幅降低，再加以适当的研磨程序处理后，底渣中的重金属将转变为较稳定不易洗 脱的型态，有助于后续应用时的长期稳定性，而且底渣如果仅用水萃取方式降低 氯盐洗脱，将难以达到CNS的规范，但若辅以研磨程序，氯盐即可轻易的达到此 规范的要求。依据本专利技术的方法，其中研磨步骤为湿式研磨，能变化较多的研磨操作参数 (如后面实施例所述)，在选用适当的研磨液条件或足够的研磨时间下，仅有极微 量的重金属溶入研磨液中，因此研磨浆体进行固液分离之后，液体的重金属浓度 将非常低，而不产生需进一步处理的有害废液。依据本专利技术的方法，经前述程序处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使垃圾焚化灰渣中的重金属稳定化的方法，其特征在于：其包括水萃取步骤，是以水萃取焚化灰渣以除去其中所含的可溶性盐类的步骤；以及湿研磨步骤，其中湿研磨中使用液－固重量比在２～２０的范围，如此使得其中所含的重金属稳定化，进而抑制重金属于其后续再利用中被洗脱。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高思怀，孙常荣，李明国，何志轩，庄家荣，黄彦为，
申请(专利权)人：淡江大学，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]