一种生活垃圾焚烧飞灰减量资源化处理方法与流程

[0001]
本发明属于垃圾焚烧飞灰处理技术领域，具体涉及一种生活垃圾焚烧飞灰减量资源化处理方法。


背景技术：

[0002]
截止到2016年，我国生活垃圾的平均输送量为1.7亿吨，多年来未经处理的城市生活垃圾已达到70亿吨，年均增长8～10％。由于焚烧产生的飞灰中有机和无机污染物的污染，如何有效安全处置垃圾焚烧飞灰并实现其资源化利用至关重要。国内主要采用水泥固化和螯合剂稳定的方法处置飞灰，固化后的飞灰主要运至生活垃圾填埋场填埋，或是经预处理后通过水泥窑协同处置后制备水泥。飞灰在大量投入水泥和混凝土方面实施的应用时需对飞灰进行预处理，否则飞灰中的氯会影响水泥窑的运转效率，降低水泥品质，也会影响混凝土的强度。飞灰经过高温处置制作微晶玻璃、陶瓷，虽然这些材料的强度大，应用范围广，但制作过程中高能耗、烟气污染问题也是现阶段研究过程中的新问题。垃圾焚烧飞灰作为一种危废，但其中的重金属 (例如zn，pb，cu和cd)具有可回收的巨大潜力和价值。另外，飞灰中重金属的浸提处理使得沉积的固态不溶性物质和重金属的减少，可达到飞灰减量化。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于提供一种生活垃圾焚烧飞灰减量资源化方法，用以提高飞灰酸洗中有价金属的回收率，并制备co2捕获剂。
[0004]
本发明的具体步骤如下：
[0005]
步骤一、将飞灰、酸和氧化剂共同添加到酸洗池中搅拌混合，产生酸洗浆液。
[0006]
步骤二、对酸洗浆液进行固液分离，得到酸洗液和酸洗废渣。
[0007]
步骤三、将酸洗废渣进行水洗后，得到能够资源化利用的灰渣。
[0008]
作为优选，步骤三执行后，执行步骤四和五。
[0009]
步骤四、将步骤二所得酸洗液和步骤三所得的混合盐溶液共同输送到蒸发结晶系统进行结晶处理，分离出钠盐、钾盐，并获得浓缩母液。
[0010]
步骤五、通过萃取、吸附、反应沉淀的方式去除和回收浓缩母液中的pb、cu、cd、zn、 ca离子。
[0011]
作为优选，步骤五的具体过程如下：
[0012]
5-1.在浓缩母液中加入有机萃取剂lix860n-i，将铜离子萃取出来，得到单金属铜溶液和一级萃后液；再从单金属铜溶液回收铜。
[0013]
5-2.在一级萃后液中加入有机萃取剂cyanex 302，将锌离子萃取出来，得到单金属锌溶液和二级萃后液；再从单金属锌溶液回收锌。
[0014]
5-3.使用磁性铁基吸附剂吸附去除二级萃后液中的cd、pb离子，得到残余液；
[0015]
5-4.在残余液中加入含有硫酸根离子的溶液，硫酸根离子与钙离子结合沉淀；过
滤后得到石膏产品。
[0016]
作为优选，步骤5-1中，萃取时有机萃取剂lix860n-i与水相的体积比为1:1，调节溶液 ph为4，萃取反应时间为5～20min。
[0017]
步骤5-2中，萃取时有机萃取剂cyanex 302与水相的体积比为1:1，调节溶液ph为4，萃取反应时间为5～20min。
[0018]
步骤5-3中，二级萃后液的ph值调节为2～4；铁基吸附剂使用量为5～20g/l，吸附时间为30～60min。
[0019]
作为优选，使用步骤三制得的灰渣制备co2捕获剂。
[0020]
作为优选，步骤一中氧化剂的添加量使得酸洗浆液的氧化还原电位恒定在大于300mv。
[0021]
作为优选，步骤一中，酸洗浆液的ph值调节为2.5～3.5；酸洗浆液的液固比为2:1～5:1。
[0022]
作为优选，所述的酸溶液采用盐酸或柠檬酸溶液。当采用盐酸溶液时加入氧化剂优化酸性浸出条件，所述的氧化剂采用过氧化氢溶液。
[0023]
作为优选，步骤二中，使用盘式真空脱水机进行固液分离。
[0024]
作为优选，步骤三的具体过程如下：将酸洗废渣用水进行搅拌洗涤，洗涤的液固比为4:1，搅拌反应时间为30min；经过固液分离后得到混合盐溶液和水洗滤渣；水洗滤渣经脱水干燥后得到灰渣。
[0025]
本发明具有的有益效果是：
[0026]
1、本发明通过加入氧化剂的方式优化了酸性浸出工艺；氧化剂的加入能够在整个浸出期内维持氧化条件，使氧化还原电位恒定在大于300mv的状态，从而防止浆液中的金属成分氧化，导致在还原胶结过程形成pbcu0合金，显著提高pb、cu、cd、zn离子的浸出率。
[0027]
2、本发明采用酸洗的方式充分有效的浸提出飞灰中的可溶性氯、不可溶性氯和重金属离子，使飞灰减量无害化，有利于后续飞灰的资源化利用；对飞灰中重金属进行提取，不仅可以回收有价值的资源，还可以减少重金属的排放，减少环境风险。
[0028]
3、本发明通过逐步萃取和电解的方式单独分离出铜和锌，并通过吸附方式去除了其余重金属离子，用硫酸根离子软化收集石膏，实现了酸洗液的无害化处理。
附图说明
[0029]
图1为本发明的飞灰减量资源化方法的技术工艺流程图；
[0030]
图2为本发明步骤六中解毒和回收重金属的示意图。
具体实施方式
[0031]
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作详细描述。
[0032]
实施例1
[0033]
如图1所示，一种生活垃圾焚烧飞灰减量资源化处理方法，具体步骤如下：
[0034]
步骤一、将飞灰、盐酸和过氧化氢溶液共同添加到酸洗池中搅拌混合，产生酸洗浆液；考虑到浸出效率和酸消耗量，将溶液ph调节为2.5；酸洗浆液的液固比为2:1。搅拌反应时长为 45min，将飞灰中大部分氯和重金属离子浸提出来；盐酸的质量分数为5％，过氧化
氢溶液中过氧化氢的质量分数为35％；本步骤中通过加入氧化剂过氧化氢优化酸性浸出工艺；酸洗浆液在搅拌的过程中加入氧化剂过氧化氢能够在整个浸出期内维持氧化条件，使氧化还原电位恒定在大于300mv的状态，从而防止浆液中的金属成分氧化，从而抑制金属离子的还原胶结过程，避免形成pbcu0合金，显著提高pb(铅)、cu(铜)、cd(镉)、zn(锌)离子的浸出，减少金属对环境的负荷。
[0035]
步骤二、使用盘式真空脱水机对酸洗浆液进行固液分离，得到酸洗液和酸洗废渣；
[0036]
步骤三、将酸洗废渣进一步用水进行搅拌洗涤，洗涤的液固比为4:1，搅拌反应时间为30 min；从而将滤渣中剩余的氯盐和重金属离子进一步洗脱出来；再次经过固液分离后得到混合盐溶液和水洗滤渣；水洗滤渣经脱水干燥后得到的灰渣进入资源化利用。灰渣的资源化利用是将灰渣用于制备co2捕获剂，将解毒减量后的飞灰经检测合格后，用作制备活性炭、中孔二氧化硅、沸石等传统吸附剂的原材料；处理后的飞灰作为理想的co2捕获吸附剂具有便宜，可再生和广泛可用的优点。
[0037]
步骤四、将步骤二所得酸洗液和步骤三所得的混合盐溶液共同输送到储液罐中；
[0038]
步骤五、将储液罐中的混合溶液输送到蒸发结晶系统处理，得到经过两次不同温度的蒸发结晶，分别分离出能够作为工业精制盐的钠盐、钾盐，并获得浓缩母液。浓缩母液中含有包括 pb、cu、cd、zn离子在内的重金属离子。
[0039]
步骤六、将浓缩母液送入到重金属回收解毒系统中分离出pb、cu、cd、zn离子。
[0040]
6-1.在浓缩母液中加入有机萃取剂lix860n-i，将铜离子萃取出来；萃取时有机萃取剂 lix860n-i与水相的比例(v/v)为1:1，调节溶液ph为4，萃取反应时间为10min，得到单金属铜溶液和不含铜一级萃后液；再对单金属铜溶液进一步通过电解法富集、回收铜。铜被回收用，有机萃取剂lix860n-i用水清洗，并重复使用。
[0041]
6-2.在一级萃后液中加入有机萃取剂cyanex 302，将锌离子萃取出来，萃取时有机萃取剂 cyanex 302与水相的比例(v/v)为1:1，调节溶液ph为4，萃取反应时间为10min，得到单金属锌溶液和不含铜锌的二级萃后液；再对单金属锌溶液进一步通过电解法富集、回收锌。锌被回收用，有机萃取剂cyanex 302用盐酸清洗，并重复使用。
[0042]
6-3.调节二级萃后液的ph值为4，使用磁性铁基吸附剂(cmc-nzvi)吸附去除二级萃后液中的有害重金属离子，主要是cd、pb离子，得到残余液；铁基吸附剂(cmc-nzvi)使用量为15g/l，吸附时间为40min。
[0043]
6-4.在残余液中加入硫酸，硫酸根离子与钙离子结合沉淀；过滤后得到石膏产品；硫酸钙沉淀处理后的残余液能够达标排放。
[0044]
通过本实施例中记载的方法对初始条件为：氯(cl)含量为16.32％，铜(cu)含量为0.985 mg/g，锌(zn)含量为5.783mg/g，镉(cd)含量为0.186mg/g，铅(pb)含量为2.887mg/g 的飞灰进行资源化处理试验，飞灰脱氯率达到97％～99％，铜(cu)的浸出率达到99％
±
1％，锌(zn)的浸出率达到78％
±
1％，镉(cd)的浸出率达到98％
±
2％，铅(pb)的浸出率达到86％
±
2％；通过步骤六中sre+电解法的方式使cu的总回收率达到90％，zn的总回收率达到70％；通过吸附剂cmc-nzvi能够快速高效地去除约97％
±
2％的cd和96％
±
3％的 pb。
[0045]
对比例
[0046]
本对比例与实施例1的区别在于：步骤一中不添加过氧化氢；
[0047]
本对比例对与实施例1中相同的的飞灰进行资源化处理，飞灰脱氯率为94％～
96％，铜(cu) 的浸出率为70％
±
1％，锌(zn)的浸出率为46％
±
1％，镉(cd)的浸出率为53％
±
2％，铅(pb)的浸出率为50％
±
2％；
[0048]
对比实施例1可以看出，在步骤一的酸洗环节中，氧化剂过氧化氢的加入显著提高了各种重金属离子的浸出率，从而大大降低了飞灰资源化得到的灰渣的重金属含量，提高其实用价值，并且提高重金属的回收率能够大大提升飞灰资源化的经济效益。
[0049]
实施例2
[0050]
本实施例与实施例1的区别在于：步骤一中，使用柠檬酸来更换盐酸+过氧化氢；将溶液 ph调节为3；酸洗浆液的液固比调节为3:1。通过柠檬酸与溶液中金属阳离子形成金属螯合物来稳定释放金属离子，从而增加浸出反应。
[0051]
通过本实施例中记载的方法对初始条件为：氯(cl)含量为16.32％，铜(cu)含量为0.985 mg/g，锌(zn)含量为5.783mg/g，镉(cd)含量为0.186mg/g，铅(pb)含量为2.887mg/g 的飞灰进行资源化处理试验，飞灰的脱氯率达到96％～98％，铜(cu)的浸出率达到98％
±
2％，锌(zn)的浸出率达到80％
±
1％，镉(cd)的浸出率达到97％
±
2％，铅(pb)的浸出率达到84％
±
1％；通过步骤六中sre+电解法的方式使cu的总回收率达到90％，zn的总回收率达到70％；通过吸附剂cmc-nzvi能够快速高效地去除约97％
±
2％的cd和96％
±
3％的pb。
[0052]
本实施例中使用的柠檬酸是一种天然有机酸，不会产生额外的污染，从而有效避免飞灰资源化过程中的二次污染。