[发明专利]一种烧结处理水洗飞灰过程二噁英的控制方法

说明书

本发明公开了一种烧结处理水洗飞灰过程二噁英的控制方法，该方法是将垃圾焚烧飞灰进行水洗脱氯处理后，进行造球并在球料表面包裹消石灰层，干燥，得到水洗飞灰球料；将水洗飞灰球料掺入铁矿烧结粒料中混合均匀后，通过偏析布料至烧结料层的中下部，进行点火和烧结。该方法对垃圾焚烧飞灰进行水洗脱氯，可大幅度减少烧结过程中二噁英的二次生成，同时在水洗飞灰球料表面裹附消石灰能够吸附水洗飞灰球料及周围烧结料挥发的氯，并通过优化布料和烧结工艺，有效降解飞灰中的二噁英并抑制烧结过程二噁英二次生成。该方法在不影响烧结矿品质的情况下，能够有效抑制二噁英二次生成，促进垃圾焚烧飞灰的清洁资源化利用。

技术领域

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰的处理方法，具体涉及一种利用铁矿烧结过程来协同处理垃圾焚烧飞灰的方法，特别涉及一种将垃圾焚烧飞灰水洗脱氯并利用铁矿烧结实现水洗飞灰中二噁英等持久性有机物分解的方法，属于垃圾焚烧飞灰处理技术领域。

背景技术

根据我国《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)中的定义，焚烧飞灰(IFA)是指烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。小颗粒和挥发性物质从燃烧室被带到空气污染控制系统(APCDs)，在此与烟气流分离而产生的固体残留物，每吨垃圾焚烧会产生10～30kg的飞灰。因含有大量重金属和二噁英等有机污染物而被列为危险固体废物(HW18)。如何安全有效的处置垃圾飞灰已成为世界性的环境问题，对人类健康和换将安全意义重大。

垃圾焚烧飞灰处理技术一般可分为固化-稳定化技术、分离萃取技术和热处理三大类。萃取和固化稳定虽然对重金属有一定固定作用，但重金属有二次释放的潜在风险，且固化增容占用大量的土地。对于高温处理过程，由于垃圾焚烧飞灰含有大量的可挥发性氯盐，直接处理或资源化利用存在以下问题：(1)低熔点、可挥发性氯盐在高温过程挥发及酸性气体的挥发会对设备造成一定的堵塞或腐蚀；(2)氯盐进入原料引发一些副反应，影响产品的产质量；(3)碱重金属的氯化挥发，会使得烧结尾气处理工艺明显复杂化。因此，去除垃圾飞灰中的氯有利于其无害化处理和资源化利用。飞灰经水洗预处理后，KCI、NaCl等大部分可溶性盐类被脱去，飞灰颗粒转变为相对规整的形状。水洗预处理对于飞灰中氯离子的洗脱效果明显，可脱除60～97％的氯，有利于其无害化处理和资源化利用。

铁矿烧结是钢铁工业的第一道高温工序，用于处理垃圾焚烧飞灰主要有以下几个优点：(1)典型的高温过程具有消纳多来源固废的潜力，一方面，垃圾焚烧飞灰本身含有大量的CaO，可作为钙基熔剂应用于烧结过程，另一方面，高温过程有利于二噁英分解及部分重金属的固化；(2)烧结具有完备的烟气净化系统，可处理复杂多样的烟气污染物；(3)钢铁厂可就地处理垃圾焚烧厂产生的飞灰，较少的运输过程能降低飞灰转运过程带来的潜在风险，同时降低运输成本。中国专利(CN 107159678 B)公开了一种铁矿烧结过程协同处理城市垃圾焚烧飞灰过程的二噁英控制方法，其具体公开将垃圾飞灰、石灰乳、固体燃料和污泥按照100:5～10:6～15:2～5混合造粒、干燥，得到含垃圾飞灰的小球。飞灰小球与烧结原料经混合、布料、点火烧结。该方法在不影响烧结的前提下，使垃圾飞灰中的二噁英降解了90％以上，并防止了垃圾飞灰在烧结过程协同处理过程二噁英的二次合成。专利(CN107159678 B)主要针对未经水洗处理的原始垃圾飞灰，其特点是氯含量较高，根据不同的垃圾焚烧物种类和焚烧炉型，含量一般在10％～17％的范围内。一般研究认为烧结过程二噁英(PCDD/Fs)的生成机理主要是从头合成，即大分子碳与飞灰中的Cl可以在低温后燃烧区(200℃～450℃)被催化和氧化生成PCDD/Fs。尽管水洗脱除了一部分氯，但仍残留了一部分氯，且其他成分，包括碳、碱重金属和二噁英等发生了不同程度富集，化学组成发生了显著变化，对二噁英生成及排放有一定影响。因此，水洗飞灰在铁矿烧结应用中二噁英的合成及控制成为新的问题。解决烧结处理水洗飞灰过程二噁英的降解并预防其二次合成，能从根本上推进水洗飞灰在烧结过程的应用，实现钢厂和城市和谐共生。

发明内容