[发明专利]一种基于催化剂制备的垃圾焚烧飞灰高值化利用方法

说明书

本发明涉及一种基于催化剂制备的垃圾焚烧飞灰高值化利用方法。将精灰与酸溶液混合30‑40h浸取精灰中的Cu、Zn的金属；采用Cu萃取剂和Zn萃取剂分别将Cu和Zn转移到有机相，再通过酸洗脱的方法分别将Cu和Zn转移到酸溶液中，得到Cu盐溶液和Zn盐溶液；将得到的纯化精灰放置于管式炉中，在800‑950℃下反应2‑8h，制得纯化精灰基催化剂前驱体；将Cu或Zn金属在高温下负载于纯化精灰基加氢催化剂前驱体上制得纯化精灰基加氢催化剂。制备的纯化精灰基加氢催化剂在乙酰丙酸合成γ‑戊内酯反应上的催化效果与文献中报道的加氢催化剂相当，甚至更好。

技术领域

本发明涉及资源与环境技术领域，特别是一种基于催化剂制备的垃圾焚烧飞灰高值化利用方法。

背景技术

垃圾焚烧产生的飞灰因富集相当量的二噁英和重金属等毒害物，危害极大，已被列入《国家危险废物名录》。垃圾焚烧飞灰的无害化及资源化已成为固体废物处理领域亟待解决的热点问题。

结合现有垃圾焚烧飞灰的处理技术，垃圾焚烧飞灰资源化利用的途径主要被分为4大类10种途径，分别为建筑材料(水泥产品、混凝土、陶瓷、微晶玻璃)，土工材料(路基材料、路堤)，农业(土壤改良剂)，其他(吸附剂、污泥调理剂、新型纳米复合材料)。然而目前针对飞灰资源化途径主要是通过稳定化技术应用在建筑行业，实现减量化目标，但重金属、二恶英等带来的危害仍存在潜在风险，因此寻找一种更高效，无毒，无害的垃圾焚烧飞灰资源化途径迫在眉睫。

针对垃圾焚烧飞灰中二恶英、重金属及碳组份(活性炭和未燃残碳)含量高、二恶英和重金属富集在碳组份中的特性，刘汉桥等采用浮选脱碳技术实现二恶英、重金属与碳组份共分离，从而降低飞灰中二恶英和重金属的毒性。实验数据表明，在最佳浮选工况下，可将原灰中92％的碳组分富集到精灰(垃圾焚烧飞灰浮选精灰，简称精灰)中，占精灰总量的50-60％。由于92％以上的二恶英和大部分重金属富集于碳组分中，因此，浮选所得精灰为剧毒物质。目前针对精灰的处理方法旨在分解二恶英和再利用碳组分，并未考虑重金属高值化利用的问题。

然而，目前针对垃圾焚烧飞灰中重金属的方法主要包括固化、稳定化、浸提等方法，但这些方法只是将重金属从飞灰中移除或固定从而降低飞灰的毒性，不能实现重金属的高值化利用。目前，关于分解二恶英和再利用碳组分的技术主要包括热再生法、微波辐照再生法气体活化等。其中热再生法是工业上最成熟的活性炭再生技术，但是该方法能耗高；微波辐照再生法能耗低、再生时间短，但是再生后的碳材料比表面积和孔径比商业活性炭的略低。综上，现有的垃圾焚烧飞灰处理技术大多只针对其中的一个方面，即降低重金属的渗沥性或分解二恶英再生碳组分。

文献报道，垃圾焚烧飞灰浮选所得精灰中的重金属Cu、Zn在加氢催化反应中表现出优良的催化性能。此外，精灰中的碳组分是良好的催化剂载体。因此，精灰含有制备催化剂的两个主要成分：活性炭(催化剂载体)和非贵金属(Cu、Zn)(催化活性金属)。但现有的上述技术均无法充分利用精灰中的碳组分和重金属，将其变废为宝。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种基于催化剂制备的垃圾焚烧飞灰高值化利用方法，高值化利用方法包括分离提纯、气体活化和金属负载三步：分离提纯是将垃圾焚烧飞灰浮选精灰中的活性金属从精灰中分离提纯，得到纯化精灰和活性金属待用；气体活化是将分离提纯得到的纯化精灰在控制反应温度、反应氛围、反应时间的条件下进行活化处理，最终制备出纯化精灰基加氢催化剂前驱体；金属负载是将经提纯得到的活性金属负载到纯化精灰基加氢催化剂前驱体上得到纯化精灰基加氢催化剂。该高值化方法以生活垃圾焚烧飞灰浮选精灰为原料，实现了低成本、高值化利用垃圾焚烧飞灰。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于催化剂制备的垃圾焚烧飞灰高值化利用方法，利用垃圾焚烧飞灰浮选所得精灰中的Cu、Zn等非贵金属通过负载到纯化精灰基加氢催化剂前驱体制备催化剂，以便实现垃圾焚烧飞灰的资源化、高值化利用。

本发明的一种基于催化剂制备的垃圾焚烧飞灰高值化利用方法，包括如下步骤：