一种医疗废物焚烧飞灰和炉渣掺合促进重金属氯化挥发的方法

1.本发明属于危险废弃物处置技术领域，具体涉及一种医疗废物焚烧飞灰和 炉渣掺合促进重金属氯化挥发的方法。


背景技术：

2.医疗废物(mw)由于其自身潜在的危险特性，对人类健康和自然环境造 成严重危害。焚烧能够最大限度实现危险废弃物无害化、减量化、资源化，广 泛应用于医疗废物焚烧处置(mwi)。医疗废物焚烧飞灰和炉渣由于含有高含 量二噁英、氯盐、可溶性重金属等有害组分，被列入我国《危险废弃物名录(2021 版)》，其无害化处置需求迫切。
3.目前上述医疗废物焚烧飞灰和炉渣的处置方法主要包括：水泥螯和固化法 以及化学浸提法。然而水泥螯和固化法存在飞灰和炉渣重金属溶出以及固化物 增容、增重的问题，化学浸提法则存在水资源污染问题。相比于上述两种方法， 焚烧残余物高温熔融处置能够有效去除焚烧残余物中的重金属和氯盐，生成的 玻璃化产物有效固定残余重金属，彻底解决重金属溶出及水资源污染问题。
4.目前，垃圾焚烧飞灰和炉渣高温熔融处置普遍集中在熔融玻璃体固化稳定 化重金属。cn110252776a公开一种低温熔融无害化处置垃圾焚烧飞灰和底灰 的方法，能够实现焚烧残余物低温熔融处置，但是需要对焚烧飞灰进行水洗预 处理，熔融处置步骤复杂，容易造成水资源污染；cn101773709a公开了一种 在垃圾焚烧飞灰中添加助剂降低熔点同时固定残余物中的重金属，降低能耗， 取得较为理想的效果，但是需要添加外源助剂增加处置成本，且重金属被固定 在玻璃体导致重金属资源浪费；cn105042600a公开一种垃圾电厂灰渣、医疗 焚烧灰中重金属、二噁英的处理方法，实现焚烧残余物解毒，但是处置过程中 需要加入大量的原煤导致处置成本大幅提高。因此，寻找一种简单、高效、低 成本以及可资源化的医疗废物焚烧飞灰和炉渣熔融处置方法需求极为迫切。


技术实现要素：

5.针对上述熔融处置方法存在成本高、重金属资源浪费的问题，本发明公开 了一种医疗废物焚烧飞灰和炉渣掺合促进重金属氯化挥发的方法。该方法无需 任何外源助剂，将医疗废物焚烧飞灰和炉渣掺合，降低炉渣熔融温度及熔体粘 度，通过以危废治危废的方式，提高医疗废物焚烧飞灰和炉渣的重金属氯化挥 发率，实现飞灰和炉渣的无害处置。该方法有效降低医疗废物焚烧飞灰和炉渣 处置成本，为医疗废物焚烧处置单位厂内飞灰和炉渣自我消纳提供新的解决方 案。同时飞灰和炉渣中的重金属富集在二次灰中，可作为金属冶炼原料，实现 重金属资源化。
6.为了实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：
7.一种医疗废物焚烧飞灰和炉渣掺合促进重金属氯化挥发的方法，包括以下步骤：
8.(1)将医疗废物焚烧炉渣研磨处理至粒径≤100目；
9.(2)将医疗废物焚烧飞灰与步骤(1)研磨处理的医疗废物焚烧炉渣按质 量比为1:0.5-1:9混合，得到医疗废物焚烧残余物混合物；
10.(3)将步骤(2)中的混合物进行高温熔融处理，收集熔融玻璃化产物。
11.优选地，步骤(2)所述医疗废物焚烧飞灰与医疗废物焚烧炉渣混合的质 量比为1:1-1:9。
12.更优选地，步骤(2)所述医疗废物焚烧飞灰与医疗废物焚烧炉渣混合的 质量比为1:1-1:5。
13.优选地，步骤(3)所述熔融处理的温度为1100～1200℃。
14.更优选地，步骤(3)所述熔融处理的温度为1138～1200℃。
15.优选地，步骤(3)所述熔融处理的保温时间为40
±
20min。
16.优选地，步骤(3)所述熔融处理的氛围为空气。
17.优选地，步骤(3)所述熔融玻璃化产物以自然冷却的方式进行降温。
18.优选地，所述医疗废物焚烧飞灰为医疗废物焚烧或热解后捕集所得，医疗 废物焚烧炉渣为医疗废物焚烧或热解后炉渣底渣。
19.与现有技术相比，本发明具有如下明显优点和有益效果：
20.(1)通过掺入医疗废物飞灰，飞灰和炉渣质量比为1:1时，混合物熔点 由单一处置时1250℃降至1160℃，熔体粘度由26.193pa
·
s降至2.895pa
·
s。同 时有效促进重金属氯化挥发，重金属cu、zn、pb、cd的氯化挥发率分别高达 89.03％、99.77％、97.31％、100％，重金属平均氯化挥发率97.34％，与单一处 置相比zn的重金属氯化挥发率提高了453.05％，重金属平均氯化挥发率提高 了28.50％。
21.(2)本发明无需任何外源助剂，通过以危废治危废的方式，将医疗废物 焚烧飞灰和炉渣掺合，提高重金属氯化挥发率，有效的降低生产成本，提高企 业经济效益。
22.(3)本发明制得的熔融玻璃化产物稳定性好，重金属零浸出，远低于《危 险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(gb5085.3-2007)，实现医疗废物焚烧飞灰与 炉渣无害化处置。
23.(4)本发明降低医疗废物焚烧飞灰和炉渣运输及螯和填埋处置成本，为 医疗废物焚烧处置单位厂内飞灰和炉渣自我消纳提供新的解决方案。同时飞灰 和炉渣中的重金属富集在二次灰中，可作为金属矿物原料，实现重金属资源化。
附图说明
24.图1医疗废物焚烧炉渣与飞灰炉渣混合物的高温粘度特性。
25.图2医疗废物焚烧炉渣与飞灰炉渣混合物的高温粘度特性。
26.图3医疗废物焚烧炉渣与飞灰炉渣混合物的高温粘度特性。
具体实施方式
27.为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施案例对本发明做进一步详细 的描述，但本发明的实施方式不限于此。
28.实施例1
29.医疗废物焚烧炉渣研磨处理至粒径≤100目，将医疗废物焚烧飞灰与医疗 炉渣按照1:1的比例混合均匀，将混合物投入熔炼炉，在1200℃的空气中进行 熔融处置，熔融
40min，自然冷却，得到熔融玻璃化产物。
30.为了更好的表示重金属氯化挥发效果，特引入重金属氯化挥发率η，并定 义如下：
[0031][0032]
式中，η为重金属的氯化挥发率，％；c0为混合样品中重金属的含量，mg/kg； m0为混合样品质量，g；c1为经高温处置后稳定化产物中重金属的含量，mg/kg； m1为高温处置后稳定化产物的质量，g。
[0033]
为对比cu、zn、pb和cd重金属的总体氯化挥发效率，提出重金属平均 氯化挥发效率ave，并定义如下：
[0034][0035]
其中∑
zn，cu，pb，cd c0为未处理样品重金属总含量，mg/kg；m0为未处理样品的 质量，g；∑
zn，cu，pb，cd c1为高温烧结稳定化产物中重金属总含量，mg/kg；m1为 高温烧结稳定化产物质量，g。
[0036]
所得医疗废物焚烧炉渣的cu的氯化挥发率由85.06％提高至89.03％，zn 的氯化挥发率由18.04％提高至99.77％，重金属平均氯化挥发率由75.75％提高 至97.34％。所得医疗废物焚烧炉渣及飞灰炉渣混合物高温熔融重金属氯化挥 发特性如表1所示，医疗废物焚烧炉渣及飞灰炉渣混合物高温熔融特性如表2 所示，医疗废物焚烧炉渣及飞灰炉渣混合物高温粘度特性如图1所示。
[0037]
表1
[0038][0039]
备注：重金属平均氯化挥发率是反应前四种重金属总量与反应后四种重金属总量的差除以 反应前四种重金属总量。
[0040]
表2
[0041][0042]
实施例2
[0043]
医疗废物焚烧炉渣研磨处理至粒径≤100目，将医疗废物焚烧飞灰与医疗 炉渣按照1:2的比例混合均匀，将混合物投入熔炼炉，在1200℃空气中进行熔 融处置，熔融40min，自然冷却，得到熔融玻璃化产物。
[0044]
炉渣zn的氯化挥发率由18.04％提高至97.20％，重金属平均氯化挥发率 75.75％
提高至91.80％。所得医疗废物焚烧炉渣与飞灰炉渣混合物高温熔融重 金属氯化挥发特性如表3所示，医疗废物焚烧炉渣与飞灰炉渣混合物高温熔融 特性如表4所示，医疗废物焚烧炉渣与飞灰炉渣混合物高温粘度特性如图2 所示。
[0045]
表3
[0046][0047]
表4
[0048][0049]
实施例3
[0050]
医疗废物焚烧炉渣研磨处理至粒径≤100目，将医疗废物焚烧飞灰与医疗 炉渣按照1:3、1:5、1:9的比例混合均匀，将混合物投入熔炼炉，在1200℃空 气中进行熔融处置，熔融40min，自然冷却，得到熔融玻璃化产物。
[0051]
炉渣zn的氯化挥发率由18.04％提高至98％以上。所得医疗废物焚烧残余 物混合物高温熔融重金属挥发特性如表5。所得医疗废物焚烧炉渣与飞灰炉渣 混合物高温熔融重金属氯化挥发特性如表5所示，医疗废物焚烧炉渣与飞灰炉 渣混合物高温熔融特性如表6所示，医疗废物焚烧炉渣与飞灰炉渣混合物高温 粘度特性如图3所示。
[0052]
表5
[0053][0054]
表6
[0055][0056]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实 施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、 替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。