專利名稱：焚燒飛灰真空輔助熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的焚燒飛灰無(wú)害化和資源化處理工藝，尤其適合重金屬鎘、鉛和鋅含量高的危險(xiǎn)焚燒飛灰。
2、技術(shù)背景焚燒飛灰中重金屬主要以氧化物、硫酸鹽、硅酸鹽、氯化物和復(fù)雜化合物形態(tài)出現(xiàn)，具有相當(dāng)高的浸出率和生物毒性。為了減少飛灰對(duì)環(huán)境的危害，防止飛灰中的毒性重金屬對(duì)土壤、地下水造成污染，必須對(duì)焚燒飛灰進(jìn)行無(wú)害化處理。目前國(guó)際上流行的處理方式有以下4種水泥混凝固化處理、藥劑處理、酸溶液浸出處理和熔融固化處理。水泥混凝固化的缺點(diǎn)是，需要大量水泥，廢物體積和重量增大很多倍，增加了后處理的難度；藥劑處理的缺點(diǎn)是成本太高，穩(wěn)定效果受pH值的影響較大；酸溶液浸出處理的缺點(diǎn)是，需要大量酸液，同時(shí)產(chǎn)生大量高濃度廢水，二次污染突出。熔融處理的優(yōu)點(diǎn)是飛灰減容率高，并將其中的有機(jī)化合物等毒性物質(zhì)完全分解去除，熔渣又可被回收再次資源化，用作路基、建筑材料、水泥等配料。但缺點(diǎn)是需要在1200～1400℃左右操作，耗能大、成本高，可持續(xù)性較差。特別是對(duì)于能源和資金相對(duì)短缺的發(fā)展中國(guó)家，該法的推廣使用會(huì)受到很大限制；同時(shí)熔融處置對(duì)于重金屬含量較高的高危飛灰處理效率較差，因?yàn)榇罅康你U、鋅、鎘、汞等重金屬會(huì)在熔融過程中揮發(fā)出來，產(chǎn)生二次污染。
3、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種流程簡(jiǎn)單、重金屬去除效率高、耗能小、不產(chǎn)生二次污染的焚燒飛灰真空輔助熱處理工藝。
焚燒飛灰真空輔助熱處理工藝，其特征在于，生產(chǎn)工藝分為兩個(gè)工序，即焚燒飛灰成型干燥工序和真空熱處理工序；所述的成型干燥工序，即將飛灰與氯化劑、粘合劑混合均勻并制粒或制塊，再將制成的粒或塊的物料干燥至水分含量小于1％；所述的真空爐處理工序是將粒狀或塊狀物料裝入料舟中，將料舟送入真空爐內(nèi)進(jìn)行真空熱處理，真空爐揮發(fā)出的有機(jī)物和重金屬蒸氣經(jīng)冷凝器冷卻后捕獲，處理完成后打開爐門，分別取出料舟中殘?jiān)驼麴s冷凝物。
本發(fā)明的主要適用對(duì)象為重金屬含量比較高的焚燒飛灰，其中鎘、鉛和鋅的含量至少有一項(xiàng)大于5000mg/kg；所述的成型干燥工序由混料、制粒或制塊或干燥組成，制?；蛑茐K所用的粘結(jié)劑為工業(yè)淀粉，加入量為焚燒飛灰重量的1～3％；氯化劑為氯化銨或氯化鈉，加入量由焚燒飛灰的氯含量確定，當(dāng)飛灰中氯含量＞0.6％時(shí)不用添加，否則添加飛灰重量的1～2％，干燥溫度為120～150℃；所述的焚燒飛灰真空輔助熱處理工藝，其特征在于，所述真空熱處理工序，其真空爐的加熱方式為間接加熱，真空爐的爐膛溫度為400～900℃，真空度為10～1000Pa，冷凝器溫度為-10～10℃。
本發(fā)明的成型干燥工序主要有兩方面目的，一方面是為了滿足真空熱處理對(duì)爐料的要求；另一方面氯化劑的目的是降低真空熱處理的溫度，因?yàn)槁然锏膿]發(fā)溫度一般會(huì)小于氧化物及純物質(zhì)。真空熱處理工序的冷凝器溫度為-10～10℃，保證金屬蒸氣和有機(jī)物蒸氣的完全冷卻，不產(chǎn)生二次污染。
下面結(jié)合說明書附圖及實(shí)施倒進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容

圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，焚燒飛灰真空輔助熱處理工藝主要分為兩個(gè)工序，即焚燒飛灰成型干燥工序和真空熱處理工序。本實(shí)施例中，飛灰來自于中國(guó)南方某城市的危險(xiǎn)廢物焚燒爐。該焚燒飛灰采用HNO3/HClO4/HF/HCl方法消解后，利用電感耦合等離子體光譜儀(OPTIMA 2000)測(cè)定其主要重金屬元素的含量。該飛灰的重金屬含量非常高，鎘、鉛和鋅的含量為95,6700和13000mg/kg，屬危險(xiǎn)廢物，如果不加妥善預(yù)處理，進(jìn)入填埋場(chǎng)后很可能會(huì)對(duì)地下水造成污染。該飛灰樣品氯含量為0.66％，所以不用加入氯化劑。僅加入2％的粘結(jié)劑，制成粒狀，然后120～150℃干燥至水分小于1％。
干燥后樣品裝入石英料舟中，將料舟裝入真空爐中，設(shè)定溫度為700～900℃，真空度為10～1000Pa，時(shí)間為4小時(shí)后出料。加熱過程中揮發(fā)出的金屬和有機(jī)物蒸氣利用設(shè)置在爐外的冷凝器捕獲。冷凝器的溫度控制在0℃左右。處理完成后，飛灰殘?jiān)兄饕卸局亟饘俚娜コ蕿殒k＞90％，鉛＞80％，鋅＞60％，毒性浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，浸出液中各項(xiàng)重金屬濃度均不超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB5085.3-1996)，該殘?jiān)粚儆谖ｋU(xiǎn)廢物，可以作為生產(chǎn)水泥的原料使用。而揮發(fā)冷凝物中的鉛含量為10～40％，鋅含量為8～30％，可以作為高品位有價(jià)礦物使用。
權(quán)利要求
1.焚燒飛灰真空輔助熱處理工藝，其特征在于，生產(chǎn)工藝分為兩個(gè)工序，即焚燒飛灰成型干燥工序和真空熱處理工序；所述的成型干燥工序，即將飛灰與氯化劑、粘合劑混合均勻并制?；蛑茐K，再將制成的?；驂K的物料干燥至水分含量小于1％；所述的真空爐處理工序是將粒狀或塊狀物料裝入料舟中，將料舟送入真空爐內(nèi)進(jìn)行真空熱處理，真空爐揮發(fā)出的有機(jī)物和重金屬蒸氣經(jīng)冷凝器冷卻后捕獲。處理完成后分別取出料舟中殘?jiān)屠淠髦姓麴s冷凝物。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的焚燒飛灰真空輔助熱處理工藝，其特征在于，焚燒飛灰中鎘、鉛或鋅的濃度至少有一項(xiàng)大于5000mg/kg。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的焚燒飛灰真空輔助熱處理工藝，其特征在于，所述的成型干燥工序由混料、制?；蛑茐K和干燥組成，制?；蛑茐K所用的粘結(jié)劑為工業(yè)淀粉，加入量為焚燒飛灰重量的1～3％；添加劑為氯化銨或氯化鈉，加入量由焚燒飛灰的氯含量確定，當(dāng)飛灰中氯含量＞0.6％時(shí)不用添加，否則添加至飛灰重量的1～2％，干燥溫度為120～150℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的焚燒飛灰真空輔助熱處理工藝，其特征在于，所述真空熱處理工序，其真空爐的加熱方式為間接加熱，真空爐的爐膛溫度為400～900℃，真空度為10～1000Pa，冷凝器溫度為-10～10℃。
全文摘要
焚燒飛灰真空輔助熱處理工藝，其工藝分為兩個(gè)工序，即焚燒飛灰成型干燥工序和真空熱處理工序；所述的成型干燥工序，即將飛灰與添加劑、粘合劑混合均勻并制?；蛑茐K，再將制成的粒或塊的物料干燥至水分含量小于1％；所述的真空爐處理工序是將粒狀或塊狀物料裝入料舟中，將料舟送入真空爐內(nèi)進(jìn)行真空熱處理，真空爐揮發(fā)出的有機(jī)物和重金屬蒸氣經(jīng)冷凝器冷卻后捕獲，處理完成后取出料舟中殘?jiān)驼麴s冷凝物。本發(fā)明可以有效處理高重金屬含量的危險(xiǎn)飛灰，處理后的殘?jiān)驼麴s冷凝物均可作為原料使用。該工藝流程簡(jiǎn)單、重金屬去除效率高、耗能小、不產(chǎn)生二次污染。
文檔編號(hào)B09B3/00GK1931458SQ20061011286
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月6日
發(fā)明者朱建新, 張付申, 趙麗娟, 樊蕓, 趙偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心