一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，包括如下步骤：(1)将垃圾焚烧飞灰与少量微波耦合剂充分混合，并加入适量水并经成型机造粒成型；(2)在成型颗粒外周再包埋微波耦合剂；(3)将埋粉后的成型颗粒送入工业微波炉进行微波熔融，熔融后熔渣与微波耦合剂过筛分离；(4)将分离后的微波耦合剂返回作为埋粉再用。本发明能够依靠微波耦合剂及飞灰中自身物质在微波场中的吸波特性，使得飞灰内外加热并迅速升温熔融，将飞灰中二恶英彻底分解的同时固化大部分重金属，分离后的微波耦合剂可回收重复再用，该方法克服了传统熔融方式能耗大、热效率低的缺点。
【专利说明】一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环境污染治理方法，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰的无害化处理方 法。
【背景技术】
[0002] 生活垃圾焚烧发电技术具有环保和能源的双重效益，已成为城市垃圾处理的发展 方向。我国垃圾焚烧发电在近年来发展迅速，垃圾经焚烧后将产生约3?5%的飞灰，这些 焚烧飞灰中含有相当数量的二恶英、重金属等毒性物质，这两者物质具有很强的生物累积 效应，一旦进入环境将最终通过食物链为人体所摄取，危害人类生存和健康。按照国家环保 总局规定，垃圾焚烧灰飞灰为危险废物，必须进行处理。目前，国内普遍采用水泥固化后填 埋方法处理焚烧飞灰，该方法主要缺陷在于：（1)、必须采用很高的水泥/飞灰比，消耗大量 的水泥，增容、增质严重，无法实现废物处理的减量化要求；（2)、水泥固化需要足够的操作 时间；（3)、水泥固化以稳定飞灰中的重金属为主要目标，无法分解或稳定飞灰中的二噁英， 是其又一致命弱点。（4)、飞灰中渗浙性超标的Zn、Pb、Cd等重金属主要依靠在水泥提供的 碱性环境下保持相对稳定的化学态，以物理方式稳定在固化体中，水泥固化后重金属最终 积累在环境中，其长期稳定性不能保证，不能实现彻底的无害化。（5)、稳定后的产物是无用 的、不可再生资源，不能实现焚烧飞灰的资源化。
[0003] 熔融是近年来发展的新技术，它能兼顾二恶英分解和重金属固化的处理要求，产 生的熔渣还可综合利用，在"减量化、无害化、资源化"方面具有明显优势。熔融炉按热源分 为电热型熔融炉和燃料型熔融炉两类，电热型熔融炉主要包括电弧熔融炉、等离子体熔融 炉、电阻熔融炉等；燃料型熔融炉主要包括反射面式熔融炉、旋转面式熔融炉、涡流式熔融 炉、残余炭式熔融炉等。传统熔融方法需要将飞灰通过从外部高温140(TC )加热至熔 融状态，需消耗大量能源，运行成本高；另外，对于电热型熔融炉而言，飞灰中高氯、高碳会 带来耐火材料的侵蚀及石墨电极的烧损等不利影响；燃料型熔融炉需要依靠大量辅助燃料 及空气来维持高温，这样会产生大量含有挥发性重金属的烟气，窑后需要配备复杂的尾气 净化设施。
[0004] 微波加热具有常规加热无法实现的优点，如节能、极快的加热速度和烧结速度。 "热点"效应是微波加热的重要特性，由该效应所产生的快速加热效果是传导和对流方式 所达不到的，会出现局部过热现象。专利CN103601526A公开了一种医疗垃圾焚烧飞灰微波 烧制多孔陶粒的方法，该专利通过在医疗垃圾焚烧飞灰中混入富含Si0 2的辅助物中，造粒 成型后在微波场中进行外周埋粉烧结，在低于飞灰熔点下制备成陶粒。
【发明内容】
[0005] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种安全有效的垃圾焚烧飞灰 的处理方法，该方法能够借助微波耦合剂及飞灰中自身物质在微波场中的吸波特性，使得 飞灰内外加热并迅速升温熔融，在将飞灰中二恶英即时彻底分解的同时固化大部分重金 属，固态熔渣可作为建材利用，微波耦合剂分离后回收重复再用。
[0006] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种垃圾焚烧飞 灰无害化处理方法，其特征在于包括如下步骤：（1)将垃圾焚烧飞灰与少量微波耦合剂充 分混合，并加入适量水并经成型机造粒成型；（2)在成型颗粒外周再包埋微波耦合剂；（3) 将包埋后的颗粒生料送入工业微波加热设备进行微波熔融，熔融后熔渣与微波耦合剂过筛 分离；(4)将分离后的微波耦合剂返回作为埋粉再用。
[0007] 所述的微波耦合剂是碳化硅、碳粉、四氧化三铁等微波敏感介质中的一种或两种 所组成的混合物，微波耦合剂的粒径为300 i! m以下。
[0008] 所述垃圾焚烧飞灰与微波耦合剂的质量比为20 : 1?5 : 1。
[0009] 所述工业微波加热设备的工作频率为915兆赫兹或2450兆赫兹，输入功率为5? 300千
[0010] 瓦，加热时间为5?15分钟。
[0011] 本发明具有的优点和积极效果是：（1)成型颗粒内部添加的微波耦合剂和飞灰自 身含的碳组分（活性炭和未燃残碳）、Fe304、Fe20 3、Al203等吸波物质，在微波辐射下，这些物 质温度将迅速升高，在成型颗粒内部形成"热点"效应；同时外周包埋的微波耦合剂也迅速 升温，将热量传递给周围的颗粒，在颗粒表面形成热点，可在极短时间内将飞灰中二恶英彻 底分解；（2)通过造粒成型，减少了颗粒内部空隙，增加颗粒间的接触面积，加快反应速率 而缩短反应时间，同时通过内外"热点"效应下飞灰很快被熔融，节省熔融的时间及其能源 消耗。（3)该方法能源利用率高，克服了传统熔融方式能耗大、热效率低等缺点，且不需通入 大量空气，也不会产生对耐火材料的侵蚀等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0013] 为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图 详细说明如下：
[0014] 请参见图1。
[0015] 实施例1 :
[0016] 某城市生活垃圾焚烧化学成分见表1，飞灰的热灼减率、重金属、二恶英及氯含量 见表2。将垃圾焚烧飞灰与碳化硅粉按20 : 1的质量比放入混料器中充分混合，再加入去 离子水造粒成型，将成型颗粒放入石墨坩锅，并加入包埋碳粉（粒径< 250 y m)，将石墨坩 锅放入工业微波炉中进行埋粉熔融，微波烧结炉的工作频率为2. 45GHz，微波炉的功率为 5kW，加热时间5分钟，经冷却在坩锅中得到熔渣，熔渣与埋粉过筛分离，分离后微波耦合剂 留作埋粉备用，经测试熔渣中二恶英浓度降低到〇. 〇21ng TEQ/g，熔渣的重金属浸出毒性测 试结果见表3,浸出液中危害浓度低于GB16889-2008中重金属污染物浓度限值。
[0017]表1实施例1中城市生活垃圾焚烧飞灰的化学成分（％ )
【权利要求】
1. 一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，包括如下步骤：（1)将垃圾焚烧飞灰与少量微 波耦合剂充分混合，并加入适量水并经成型机造粒成型；（2)在成型颗粒外周再包埋微波 耦合剂；（3)将包埋后的颗粒生料送入工业微波加热设备进行微波熔融，熔融后熔渣与微 波耦合剂过筛分离；(4)将分离后的微波耦合剂返回作为埋粉再用。
2. 根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，所述的微 波耦合剂是碳化硅、碳粉、四氧化三铁等微波敏感介质中的一种或两种所组成的混合物，微 波耦合剂的粒径为300 μ m以下。
3. 根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，所述垃圾 焚烧飞灰与微波耦合剂的质量比为20 : 1?5 : 1。
4. 根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，所述工业 微波加热设备的工作频率为915兆赫兹或2450兆赫兹，输入功率为5?300千瓦，加热时 间为5?15分钟。
【文档编号】A62D101/28GK104291784SQ201410249759
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】刘汉桥, 孙磊, 魏国侠, 徐仙 申请人:天津城建大学