一种基于垃圾焚烧飞灰的重金属回收方法与流程

本发明涉及环境保护处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于垃圾焚烧飞灰的重金属回收方法。

背景技术：

随着我国社会经济的快速发展，城市化进程的加速和人民生活水平的不断提高，城市垃圾问题日益突出。垃圾处理已成为制约我国城市可持续发展的重大问题之一。

城市生活垃圾的基本处理方式有填埋、焚烧和堆肥。其中焚烧处理具有占地面积小、处理时间短、减量化显著(减重达70％、减容达90％)、可以杀死所有的病原微生物和寄生虫卵，可回收利用焚烧过程中产生的热能从而有利于城市垃圾的资源化等优点。在发达国家焚烧处理方式的比例很高，如瑞士为80％，日本为73％，丹麦为70％。我国的城市垃圾处理仍然以填埋为主，但填埋和堆肥处理需要占用大量的土地，随着垃圾量的急剧增加，在土地资源紧缺的我国大、中城市，填埋场地的选址日益困难。因此，垃圾焚烧处理技术已成为我国城市生活垃圾处理的优选方案，近年来发展非常快，最近五、六年的时间，焚烧的比例已经从1％-2％迅速增加到15％。毫无疑问，焚烧将成为我国城市生活垃圾的主要处理方式之一。

然而，垃圾焚烧飞灰中既含有重金属，又含有二噁英类有机污染物，需要将两者都进行无害化，而且无害化后的焚烧飞灰最好能得到资源化利用，以便减轻填埋场的日益增加的负担。但是垃圾焚烧会产生大量的飞灰和飞尘，且无法很好的处理焚烧过程中产生的二噁英和焚烧产物中重金属含量过高的现象，现有的垃圾焚烧重金属回收方法会在回收的过程中产生各种有害反应物，造成二次污染，且回收效率低。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于垃圾焚烧飞灰的重金属回收方法，通过将重金属垃圾在燃烧过程中产生的飞灰与炉渣进行收集后并造粒，然后将造粒获取的颗粒状回收物进行高温烧结，不仅能够将二噁英进行有效分解，使一部分重金属固化在si-o网格中，还节约了能源，利用布袋除尘器将另一部分重金属与飞尘的混合物进行回收，并将烟气净化系统收集的固体残余物收集与之混合，采用铁浆法进行处理，将混合后的产物利用nacl溶液搅拌并调节ph值至酸性，并添加高纯度的铁粉进行混合，在酸性的条件下，重金属能够与nacl形成各种不同的络合物，增强了重金属的溶解，有利于重金属的回收和反应，回收效率高，且整个工艺过程中不会产生污染物，环保而绿色。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于垃圾焚烧飞灰的重金属回收方法，包括以下步骤：

步骤一，对燃烧过程中产生的飞灰与炉渣进行收集，利用搅拌机进行混合后，添加至造粒机内加工成为大小均匀的颗粒状回收物，利用球磨机将颗粒状回收物球磨为直径250-300目的颗粒，然后将颗粒状回收物添加至回转炉内，并依次添加sio2、al2o3和ti2o3的混合粉末，在1000-1200摄氏度进行高温烧结，使二噁英进行分解，且飞灰中的一部分重金属固化形成氧化物，另外一部分与飞尘结合，被布袋除尘器所捕获，并将氧化物进行过滤收集；

步骤二，处理飞灰后，将布袋除尘器收集的飞尘进行回收，然后将烟气净化系统收集的固体残余物收集，将收集后的固体残余物与飞尘进行搅拌混合，并用网筛去除大颗粒，然后在100-110摄氏度的温度下干燥20-24小时，获得飞尘混合物；

步骤三，向搅拌容器内部添加100ml的nacl溶液并调节溶液的ph值至2-4后，向溶液内部加入定量的飞尘混合物，随后加入铁粉进行搅拌2-6小时，搅拌结束后，置于常温的环境下静置2-4小时后，利用磁铁将铁粉从溶液中吸出；

步骤四，将铁粉和磁铁分离，进行干燥后并称量，将溶液置于5摄氏度下静置，利用固液分离机进行离心分离，获取过滤液与溶液残渣，将溶液残渣利用微波消解后，与步骤二中的氧化物混合，获取重金属回收混合物；

步骤五，将过滤液与重金属回收混合物用aas测量，获取重金属回收的参数，完成对飞灰重金属的回收。

在一个优选地实施方式中，所述步骤四中加入的铁粉中fe含量不低于98％。

在一个优选地实施方式中，所述步骤四中添加的nacl溶液浓度为0.2-0.5mol/l。

在一个优选地实施方式中，所述sio2、al2o3和ti2o3的混合粉末中的混合比例为1:1:2。

在一个优选地实施方式中，所述步骤四中添加的定量飞尘混合物与nacl溶液的质量比为1:10，加入铁粉后的搅拌转速为100-120转/分钟，所述常温环境为10-15摄氏度。

在一个优选地实施方式中，所述步骤三中的网筛目数为20-50目，所述固体残余物与飞尘的混合比例为3:1。

在一个优选地实施方式中，所述步骤五中，溶液静置的时间为3-5小时。

在一个优选地实施方式中，所述步骤五中，所述飞尘混合物的颗粒目数为200-250目。

本发明的技术效果和优点：

1、通过将重金属垃圾在燃烧过程中产生的飞灰与炉渣进行收集后并造粒，然后将造粒获取的颗粒状回收物进行高温烧结，不仅能够将二噁英进行有效分解，使一部分重金属固化在si-o网格中，还节约了能源；

2、利用布袋除尘器将另一部分重金属与飞尘的混合物进行回收，并将烟气净化系统收集的固体残余物收集与之混合，采用铁浆法进行处理，将混合后的产物利用nacl溶液搅拌并调节ph值至酸性，并添加高纯度的铁粉进行混合，在酸性的条件下，重金属能够与nacl形成各种不同的络合物，增强了重金属的溶解，有利于重金属的回收和反应，且整个工艺过程中不会产生污染物，环保而绿色；

3、本发明工艺简单，设备要求低，可操作性强，具有良好的社会推广应用。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施了提供了一种基于垃圾焚烧飞灰的重金属回收方法，包括以下步骤：

步骤一，对燃烧过程中产生的飞灰与炉渣进行收集，利用搅拌机进行混合后，添加至造粒机内加工成为大小均匀的颗粒状回收物，利用球磨机将颗粒状回收物球磨为直径250-300目的颗粒，然后将颗粒状回收物添加至回转炉内，并依次添加sio2、al2o3和ti2o3的混合粉末，混合比例为1:1:2，在1000-1200摄氏度进行高温烧结，使二噁英进行分解，且飞灰中的一部分重金属固化形成氧化物，另外一部分与飞尘结合，被布袋除尘器所捕获，并将氧化物进行过滤收集；

步骤二，处理飞灰后，将布袋除尘器收集的飞尘进行回收，然后将烟气净化系统收集的固体残余物收集，将收集后的固体残余物与飞尘进行搅拌混合，混合比例为3:1，并用目数为20-50目的网筛去除大颗粒，然后在100-110摄氏度的温度下干燥20-24小时，获得颗粒目数为200目的飞尘混合物；

步骤三，向搅拌容器内部添加浓度为0.2-0.5mol/l的100mlnacl溶液并调节溶液的ph值至2-4后，向溶液内部加入与溶液质量比为1:10的飞尘混合物，随后加入fe含量不低于98％的铁粉进行搅拌2-6小时，搅拌转速为100-120转/分钟，搅拌结束后，置于10-15摄氏度的环境下静置2-4小时后，利用磁铁将铁粉从溶液中吸出；

步骤四，将铁粉和磁铁分离，进行干燥后并称量，将溶液置于5摄氏度下静置3小时，利用固液分离机进行离心分离，获取过滤液与溶液残渣，将溶液残渣利用微波消解后，与步骤二中的氧化物混合，获取重金属回收混合物；

步骤五，将过滤液与重金属回收混合物用aas测量，获取重金属回收的参数，完成对飞灰重金属的回收。

在本实施中，焚烧所产生的废气二噁英含量为0.053％，其中重金属的回收率分别为：zn回收率90.5％，cu回收率83.9％，cd回收率80.3％，pb回收率88.7％。

实施例2：

本实施了提供了一种基于垃圾焚烧飞灰的重金属回收方法，包括以下步骤：

步骤一，对燃烧过程中产生的飞灰与炉渣进行收集，利用搅拌机进行混合后，添加至造粒机内加工成为大小均匀的颗粒状回收物，利用球磨机将颗粒状回收物球磨为直径250-300目的颗粒，然后将颗粒状回收物添加至回转炉内，并依次添加sio2、al2o3和ti2o3的混合粉末，混合比例为1:1:2，在1000-1200摄氏度进行高温烧结，使二噁英进行分解，且飞灰中的一部分重金属固化形成氧化物，另外一部分与飞尘结合，被布袋除尘器所捕获，并将氧化物进行过滤收集；

步骤二，处理飞灰后，将布袋除尘器收集的飞尘进行回收，然后将烟气净化系统收集的固体残余物收集，将收集后的固体残余物与飞尘进行搅拌混合，混合比例为3:1，并用目数为20-50目的网筛去除大颗粒，然后在100-110摄氏度的温度下干燥20-24小时，获得颗粒目数为250目的飞尘混合物；

步骤三，向搅拌容器内部添加浓度为0.2-0.5mol/l的100mlnacl溶液并调节溶液的ph值至2-4后，向溶液内部加入与溶液质量比为1:10的飞尘混合物，随后加入fe含量不低于98％的铁粉进行搅拌2-6小时，搅拌转速为100-120转/分钟，搅拌结束后，置于10-15摄氏度的环境下静置2-4小时后，利用磁铁将铁粉从溶液中吸出；

步骤四，将铁粉和磁铁分离，进行干燥后并称量，将溶液置于5摄氏度下静置4小时，利用固液分离机进行离心分离，获取过滤液与溶液残渣，将溶液残渣利用微波消解后，与步骤二中的氧化物混合，获取重金属回收混合物；

步骤五，将过滤液与重金属回收混合物用aas测量，获取重金属回收的参数，完成对飞灰重金属的回收。

在本实施中，焚烧所产生的废气二噁英含量为0.045％，其中重金属的回收率分别为：zn回收率87.2％，cu回收率81.4％，cd回收率81.2％，pb回收率86.9％

实施例3：

本实施了提供了一种基于垃圾焚烧飞灰的重金属回收方法，包括以下步骤：

步骤一，对燃烧过程中产生的飞灰与炉渣进行收集，利用搅拌机进行混合后，添加至造粒机内加工成为大小均匀的颗粒状回收物，利用球磨机将颗粒状回收物球磨为直径250-300目的颗粒，然后将颗粒状回收物添加至回转炉内，并依次添加sio2、al2o3和ti2o3的混合粉末，混合比例为1:1:2，在1000-1200摄氏度进行高温烧结，使二噁英进行分解，且飞灰中的一部分重金属固化形成氧化物，另外一部分与飞尘结合，被布袋除尘器所捕获，并将氧化物进行过滤收集；

步骤二，处理飞灰后，将布袋除尘器收集的飞尘进行回收，然后将烟气净化系统收集的固体残余物收集，将收集后的固体残余物与飞尘进行搅拌混合，混合比例为3:1，并用目数为20-50目的网筛去除大颗粒，然后在100-110摄氏度的温度下干燥20-24小时，获得颗粒目数为225目的飞尘混合物；

步骤三，向搅拌容器内部添加浓度为0.2-0.5mol/l的100mlnacl溶液并调节溶液的ph值至2-4后，向溶液内部加入与溶液质量比为1:10的飞尘混合物，随后加入fe含量不低于98％的铁粉进行搅拌2-6小时，搅拌转速为100-120转/分钟，搅拌结束后，置于10-15摄氏度的环境下静置2-4小时后，利用磁铁将铁粉从溶液中吸出；

步骤四，将铁粉和磁铁分离，进行干燥后并称量，将溶液置于5摄氏度下静置5小时，利用固液分离机进行离心分离，获取过滤液与溶液残渣，将溶液残渣利用微波消解后，与步骤二中的氧化物混合，获取重金属回收混合物；

步骤五，将过滤液与重金属回收混合物用aas测量，获取重金属回收的参数，完成对飞灰重金属的回收。

在本实施中，焚烧所产生的废气二噁英含量为0.062％，其中重金属的回收率分别为：zn回收率91.5％，cu回收率82.3％，cd回收率79.7％，pb回收率86.5％。

通过以上三组实施例可以得到三种基于垃圾焚烧飞灰的重金属回收方法，将这三种基于垃圾焚烧飞灰的重金属回收方法分别进行实验检验，选取相同组成和相同质量的含重金属垃圾，采用上述的三组实施例进行实验，将实验获取的重金属回收参数进行统计，制得下表：

通过上述数据可获知，本发明能够在垃圾焚烧的过程中有效的解决重金属回收的问题，将重金属垃圾在燃烧过程中产生的飞灰与炉渣进行收集后并造粒，然后将造粒获取的颗粒状回收物进行高温烧结，不仅能够将二噁英进行有效分解，使一部分重金属固化在si-o网格中，还节约了能源；

利用布袋除尘器将另一部分重金属与飞尘的混合物进行回收，并将烟气净化系统收集的固体残余物收集与之混合，采用铁浆法进行处理，将混合后的产物利用nacl溶液搅拌并调节ph值至酸性，并添加高纯度的铁粉进行混合，在酸性的条件下，重金属能够与nacl形成各种不同的络合物，增强了重金属的溶解，有利于重金属的回收和反应，且整个工艺过程中不会产生污染物，环保而绿色。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。