[发明专利]一种垃圾焚烧飞灰低能耗熔融及高效固化重金属的方法

说明书

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰低能耗熔融及高效固化重金属的方法，该方法是将两种以上垃圾焚烧飞灰经过配料得到混合物料；混合物料依次进行热熔融处理和冷却固化处理，得到固化玻璃体；该方法通过多种垃圾焚烧飞灰协同处理控制垃圾焚烧飞灰CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、Fe₂O₃等主要组分含量使其形成低熔点熔融体系，同时提高重金属在熔渣中的固化程度，从而实现“以废治废，协同处置”的理念，降低垃圾焚烧飞灰熔融处理的成本。

技术领域

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰处理方法，特别涉及一种通过熔融处置两种以上不同垃圾焚烧飞灰，实现低能耗熔融及高效固化重金属的方法，属于垃圾焚烧飞灰的无害化处置技术领域。

背景技术

城市生活垃圾的处理方式主要有填埋、焚烧和堆肥等，相比于填埋和堆肥处理，垃圾焚烧法具有高减容减量以及高温消毒等优点，但垃圾焚烧过程会产生一种毒性大的副产物——垃圾焚烧飞灰，其富集了Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等重金属以及高毒性的二噁英有机致癌物，被列为危险废物(属HW18类)，因此，有必要对垃圾焚烧飞灰进行无害化处理。

目前，国内外垃圾焚烧飞灰无害化处理技术主要有水泥固化稳定化处理、化学药剂处理与熔融玻璃化处理。飞灰的水泥固化稳定化处理方式具有设备、操作简单，固化费用相对低的优点，但飞灰处理后增容严重，而且Cd、Cr⁵⁺、Mo和Zn等重金属很难被稳定；化学药剂处理的优点在于重金属稳定化程度高，少增容或不增容，固化剂种类多，但其缺点在于固化剂具有一定的选择性，较难实现多种重金属的同步稳定化，且固化剂对二噁英及溶解盐的稳定性较弱；相对而言，熔融固化技术具有高温高效的特性，既可有效分解飞灰中的二噁英，固化在熔渣中的重金属又被包裹在玻璃网格中，从而有效防止了玻璃熔渣的重金属溶出，而且减容减重的效果极为显著。

但现有的垃圾焚烧飞灰的熔融固化技术需要较高的操作温度(一般在1500℃左右)，这使得飞灰的熔融固化技术具有能耗高、运行成本大的缺点，阻碍了熔融固化技术的进一步推广和应用。为此，降低垃圾焚烧飞灰熔点从而节省能耗成为熔融固化技术推广过程中必须攻关的课题。发明专利(公开号CN106765145A)公开了一种飞灰的熔融方法以及用于飞灰熔融的添加物，该方法在飞灰中加入添加剂，以降低飞灰的熔融温度，然后将加入添加剂的飞灰送入飞灰等离子熔融处理装置进行熔融处理；该方法所用添加剂是纯物质SiO₂和Al₂O₃，并且熔融温度仍然高达1300℃以上。发明专利(公开号CN101773709A)公开了一种通过调整CaO/SiO₂固定焚烧飞灰中重金属的普适方法，在焚烧飞灰中添加CaO、CaCO₃或SiO₂，调节焚烧飞灰的碱度在0.8-1.2之间，从而提高重金属在熔渣中的固定率，并降低焚烧飞灰的熔融温度；该方法需要将焚烧飞灰和加入的SiO₂研磨到150目，且熔融温度仍高达1350℃。发明专利(公开号CN1796011A)公开了一种用于垃圾焚烧处理的飞灰熔融添加剂，该熔融添加剂以质量计由30-50％的B₂O₃，25-40％的SiO₂，7-20％的CaF₂，7-20％的MgO研磨成106-256目混匀，还可再加入2-5％的ZrO₂；该发明公开的熔融添加剂虽然可以降低飞灰的熔融温度，但所用添加剂都是纯物质，纯物质的添加也将进一步增加飞灰熔融处理的成本。发明专利(公开号CN105251758A)公开了一种垃圾焚烧飞灰熔融复合助熔剂，该助熔剂由以下重量份的组分组合而成：粉碎后的玻璃60-80％，20-40％的粉状B₂O₃或粉状CaF₂中的一种或两种；该飞灰熔融复合助熔剂可以将飞灰熔融处理的操作温度降低至1100℃以下，但其原料成本、制造成本均较高，且会产生含氟的二次污染物。