钛白废酸及钛白副产品硫酸亚铁处理焚烧灰渣的方法技术

本发明专利技术是一种利用硫酸法钛白废酸及副产品硫酸亚铁处理焚烧灰渣的方法。现有技术中，焚烧灰渣多为填埋处理，而钛白废酸及副产品硫酸亚铁尚无安全可靠出路，这两种废料各自的处理都存在着成本高，处理难度大等不足。本发明专利技术利用钛白废酸及副产品硫酸亚铁溶液作为焚烧炉出渣水，即将钛白废酸及副产品硫酸亚铁溶液按２０～１３５ｇＦｅＳＯ＃－［４］／ｋｇ干灰渣的比例引入焚烧炉出渣坑处理灰渣，并利用灰渣的碱性中和钛白废酸及硫酸亚铁的酸性，在出渣坑中经过０．５～１小时的厌氧搅动阶段稳定铬后，灰渣排入中转渣坑与空气接触氧化１～５小时，氧化结束时控制渣的滤液的ｐＨ值在９～１１范围以使灰渣中的重金属在氧化过程中被稳定化。本发明专利技术工艺简单、容易实施，以废治废，有效降低了治废、排废成本，减少了焚烧灰渣和硫酸法钛白废副产品给环境带来的污染。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种利用硫酸法生产钛白产品的，此方法适用于焚烧灰渣和硫酸法钛白废酸及钛白副产品的综合治理。另一方面，我国硫酸法钛白粉生产的废酸和副产品硫酸亚铁(绿矾)到目前为止尚无安全可靠的出路，大部分仍被排放到江河湖海，既污染了环境又浪费了宝贵的资源，这两种废副产品对环境造成的污染已给硫酸法钛白生产造成巨大的压力。废酸液含有16～18％的FeSO4；8～30％H2SO4，还有钛化合物和其它杂质。现有的开发利用钛白废酸和副产品硫酸亚铁的技术有制备肥料，如国家专利技术专利“用硫酸法钛白含酸废水制备硫酸亚铁铵的方法”(公开号CN1200364A，公开日1998年12月2日)，生产工业级硫酸镁，如国家专利技术专利“在钛白粉废硫酸液的治理中生产硫酸镁的工艺”(公开号CN1220970A，公开日1999年6月30日)等技术，但大都工艺复杂，方法的实施又受产品销路的限制，难以形成对钛白废酸的持续稳定的大量消纳，而直接采用石灰和电石渣中和排放的处理又浪费了废酸液含有的FeSO4资源。副产品硫酸亚铁除少量用于净水剂及肥料外，制备氧化铁系颜料、生产软磁用高档高纯氧化铁(Fe2O3)的开发虽有一定的进展，但仍处于起步阶段，没有形成规模利用。实际上，废酸中所含的FeSO4和副产品绿矾是一种宝贵的还原剂及“解毒剂”。根据国际专利“A Method for the Treatment，in Particular Stabilization，of MaterialsContaining Environmentally Noxious Constituents，Especially from the Incineratonof Waste，as well as a Plant for Carring out the Said Method”(公开号WO 98/08628，公开日5 March 1998)，亚铁在氧化生成三价铁的过程中可以稳定颗粒态废料中所含的多种重金属以防止其向环境滤出。但该专利需要复杂的处理装置，并且对废料中所含重金属铬(Cr)的处理存在缺陷。针对钛白废酸和副产品绿矾对环境的污染，M.Vondruska等人还尝试用燃煤流化床产生的煤灰来中和所含的酸和固定重金属(M.Vondruska，V.Bednarik，M.Sild.Waste Management，21(2001)11-16)，但他们的基本原理是利用废酸和FeSO4中的硫酸根离子与煤灰中的CaO反应生成石膏，二价铁沉淀为Fe(OH)2，石膏硬化时将溶解度低的Fe(OH)2绑缚在一起，一旦强碱环境不能保证，这种固化就不稳定。本专利技术的另一个目的是提供一种处理工艺简化，实施方便简捷、成本低廉的焚烯灰渣处理方法。焚烧炉一般采用水冷淬渣和湿式出渣，例如马丁碎渣机在炉排炉中广泛使用。利用钛白废酸作为垃圾焚烧炉淬渣水，用炉渣的碱性来中和钛白废酸的酸性，并用钛白废酸中的FeSO4(不足时添加绿矾补充)氧化来稳定残渣中的重金属，则既简单地消纳了废酸和副产绿矾，处理后的炉渣又可安全回收利用，即使堆放，也无环境污染之虞。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是(1)将钛白废酸及副产品硫酸亚铁溶液作为出渣用水直接引入焚烧炉出渣坑处理灰渣，利用灰渣的碱性中和钛白废酸及硫酸亚铁的酸性，钛白废酸及副产品硫酸亚铁的加入量按FeSO4的剂量来控制，FeSO4的剂量范围是20～135g FeSO4/kg干灰渣；当仅处理炉渣并且炉渣的重金属含量低时，FeSO4的加入量偏下限；当飞灰和烟气净化产物与炉渣一起在出渣坑中处理时，FeSO4的加入量偏上限。(2)灰渣/出渣水混合物在出渣坑中经过0.5～1小时的厌氧搅动阶段稳定铬后，排入中转渣坑氧化。灰渣中含有的六价铬在出渣坑的温度环境(40～60℃)下和厌氧条件下可被二价铁还原而稳定化。灰渣排入中转渣坑后，通过不断翻动搅拌或辅以鼓风、鼓烟气来缩短Fe2+氧化所需时间，促进渣上附着的FeSO4的氧化，氧化时间根据温度条件和与空气接触的情况，需要1～5小时。当二价的铁氧化成三价铁时，灰渣中所含的多种重金属元素Pb，Cr，Zn，Cd，Cu，Mn，Hg等均被稳定或固化，包括类金属砷。待氧化过程结束后，渣中滤出的废液pH值应控制在9～11范围内，以保证各种重金属的稳定/固化效果。对不分类的城市生活垃圾焚烧所产生的灰渣，FeSO4的合适加入量为50～105gFeSO4/kg干灰渣；中转渣坑中渣的滤液会自然蒸发，未蒸发的渣的滤液采用空气或烟气氧化中和后排放，或送回到出渣坑循环利用。上述方法中渣的碱性不足时，渣坑中的碱性用飞灰或石灰调节。原则上出渣坑中pH值越低，越有利于六价铬的还原，但是实验证明，即使在高pH(pH≥12)下，只要维持厌氧条件，FeSO4仍可将六价铬还原，而出渣坑的pH值较高有利于维持氧化结束后，中转渣坑中渣的滤液pH值在9～11范围，因此出渣坑中渣水的pH值一般高于11。当出渣坑中渣的碱性不足时，可利用焚烧炉烟道中收集的飞灰调节出渣坑的碱度，此时飞灰也得到了处理。当需要避免飞灰与炉渣同时处理时，也可以直接用石灰调节中转渣坑的pH值，使中转渣坑的pH值在9～11范围，此氧化终止pH值范围能保证大多数重金属的有效稳定。上述的专利技术方法不局限于生活垃圾焚烧炉渣的处理，也适合于任何产生碱性废渣的处理。上述的专利技术方法的中转渣坑是灰渣/出渣水混合物进行氧化的反应场地，可以是焚烧厂本来具有的设施，也可以按需要额外设置氧化反应器。本专利技术方法的工艺流程表示如图2。与现有技术相比，本专利技术具有的优点、特点和有益效果是(1)本专利技术利用钛白废酸液及副产品绿矾中的FeSO4氧化成三价铁的过程来绑缚稳定化灰渣中和废酸自身含有的重金属、同时利用灰渣的碱性来中和废酸液的酸性，达到双重治理效果。(2)与钛白废酸的其它利用如制取硫酸镁等技术相比，本专利技术不需对废酸液等作任何预处理，对钛白废酸及副产品硫酸亚铁的利用更为简单直接。(3)处理过程可就在垃圾焚烧炉渣坑和中转渣坑中进行；不需要过多额外的设施，同时在出渣坑中FeSO4还原灰渣中的六价Cr(VI)及FeSO4在中转渣坑中的氧化能利用渣的余热形成的温升来加速。(4)本专利技术配合焚烧炉高温烟气净化并收尘，高温回收的飞灰和烟气反应产物可排到出渣坑中与炉渣一起处理；飞灰和烟气反应产物中过余的Ca(OH)2可调节出渣坑的pH值以保证氧化结束时pH值的要求。(5)在钛白厂与焚烧厂共存的城市，钛白废酸是出渣水的首选，不足的FeSO4量可用副产品硫酸亚铁来补充。在没有钛白厂的城市，焚烧炉可利用副产品硫酸亚铁溶液作出渣水，成本均很低。(6)本专利技术不存在出渣液的处理问题；出渣液可以循环使用，或只有极少量的出渣液经氧化中和后排放。(7)本专利技术以废治废，得到的渣可安全利用或填埋。测量处理后灰渣的各种渗滤液的重金属指标，即可验证该技术的有效性和安全性。图2是本专利技术方法的工艺流程图。在此系统上的两次运行操作条件如表2，表2中FeSO4的加入量是根据表1中灰渣重金属含量选定。表2操作条件1 2FeSO4的加入量 95g/kg干渣，加入相当 50g/kg干炉渣出渣坑中的水/渣比 于炉渣质量10％飞灰 水/渣比为3.5水/渣比为2.5. 出渣坑中厌氧搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用钛白废酸及钛白副产品硫酸亚铁处理焚烧灰渣的方法，其特征是：（１）将钛白废酸及副产品硫酸亚铁溶液作为出渣用水引入焚烧炉出渣坑，利用灰渣的碱性中和钛白废酸及硫酸亚铁的酸性，钛白废酸及副产品硫酸亚铁的加入量按ＦｅＳＯ↓［４］的剂量来控 制，ＦｅＳＯ↓［４］的剂量范围是２０～１３５ｇ ＦｅＳＯ↓［４］／ｋｇ干灰渣；（２）灰渣／出渣水混合物在出渣坑中经过０．５～１小时的厌氧搅动阶段，然后排入中转渣坑与空气接触氧化，氧化时间维持在１～５小时，氧化结束时渣的滤液的ｐＨ值维持在 ９～１１范围。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德珍，龚佰勋，刘会友，张鹤声，李明，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]