[发明专利]一种重金属复合固化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种重金属复合固化剂、制备方法及其应用。所述方法包括下列步骤：将粉煤灰浸入水中，通过水浮选方法选出漂浮物，以得到空心漂珠，所述空心漂珠同时含有SiO₂和Al₂O₃；对所述空心漂珠进行灼烧处理，以得到空心漂珠载体；将所述载体浸入溶解有铁盐和钙盐的混合溶液中，在微波和超声波的共同作用下，使铁盐和钙盐负载到所述载体外表面上，得到负载后的载体分散液；将该负载后的载体分散液进行固液分离得到负载后的载体颗粒，将负载后的载体颗粒进行干燥和煅烧处理，得到所述重金属复合固化剂。能够耦合多种活性组分，实现协同脱除有机固废多工况热解气化中多种重金属，提高重金属固化效率，改良气化过程。

技术领域

本发明属于重金属固化剂领域，更具体地，涉及一种重金属复合固化剂、制备方法及其应用。

背景技术

有机固废的热解、气化是实现有机固废资源化利用最有效的方式，然而有机固废的成分复杂，含有As、Pb、Cd、Cr、Hg等有显著生物毒性的元素。按挥发特性，Hg属于易挥发类重金属，As、Cd、Pb属于半挥发类重金属，Cr属于难挥发类，其中仅Hg的研究已经成熟，拥有工业化控制技术，而采用重金属固化剂是目前国内外控制其余这些重金属排放的研究重点。有机固废热解气化过程中，约30％的As、约20-30％的Pb、少量的Cr、13-25％的Cd释放到烟气中。排放的砷主要以As³⁺和As⁵⁺形式存在，即以As₂O₃、单质As₂、AsS形式存在，毒性As³⁺As⁵⁺，容易和飞灰中钙、铝、铁化合物结合；排放的铅有PbCl₂、PbSO₄、PbO，主要以Pb²⁺形式存在，容易和飞灰硅铝化合物的Si-O和Al-O键结合；Cd主要分布在布袋飞灰中，易与CaO等结合，Cd富集的飞灰粒径峰值约40um。不挥发性Cr部分释放到烟气中，主要分布在布袋飞灰中，Cr富集的飞灰粒径峰值约200um。此外，气化气中的HCl、H₂O、SO₂等对重金属的固化具有显著影响。

目前针对有机固废热解气化中重金属释放的上述问题，现有技术中主要采取添加某种重金属的固化剂方式，不能同时脱除多种重金属。目前采用的固化剂主要是高岭土、粘土、矿物质氧化物等天然物质，重金属固化率低，对多种重金属脱除需要投放多种固化剂，导致设备投资和运行成本高，难以实现大规模推广。单一重金属的固化剂大量应用于城市生活垃圾焚烧，由于有机固废气化气为还原性气氛，气体中含有大量酸气，影响重金属的固化，传统单一固化剂固化重金属效率低、综合成本高、难于回收，限制了该技术的推广，有机固废多工况热解气化时，多种重金属协同脱除是个难题。因此针对有机固废热解气化开发复合型高效重金属固化剂，是目前亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种重金属复合固化剂、制备方法及其应用，其目的在于通过将多种活性组分负载到空心漂珠载体外表面上，能够同时脱除有机固废热解气化产生的烟气中的多种重金属，显著提高重金属固化效率。由此解决现有的固化剂只能吸附脱除单一重金属，对多种重金属脱除需要投放多种固化剂，设备投资和运行成本高，重金属固化率低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种重金属复合固化剂的制备方法，所述方法包括下列步骤：(1)将粉煤灰浸入水中，通过水浮选方法选出漂浮物，以得到空心漂珠，所述空心漂珠同时含有SiO₂和Al₂O₃；(2)对所述空心漂珠进行灼烧处理，以得到空心漂珠载体；(3)将所述载体浸入溶解有铁盐和钙盐的混合溶液中，在微波和超声波的共同作用下，使铁盐和钙盐负载到所述载体外表面上，得到负载后的载体分散液；(4)将该负载后的载体分散液进行固液分离得到负载后的载体颗粒，将负载后的载体颗粒进行干燥和煅烧处理，得到所述重金属复合固化剂。