[发明专利]一种垃圾焚烧飞灰重金属双重固化处理方法

说明书

技术领域    

    本发明属于环境工程领域，涉及一种垃圾焚烧飞灰处理方法，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰重金属双重固化处理的方法。

背景技术    

2005年我国城市生活垃圾的年产量已达到了1.33亿吨，每年还以8%左右的速度继续递增，已经成为世界上“垃圾包袱”最重的国家。焚烧法处理城市生活垃圾因其高效快捷、减容显著、能源利用率高及占用土地面积小等优点在全世界得到广泛的应用，已经成为城市垃圾的主要处理方式之一。然而城市生活垃圾经高温焚烧后在烟气净化装置中收集到的残余物—垃圾焚烧飞灰，含有较高浸出浓度的Zn、Cu、Pb和Cr等有毒重金属，被国家列入危险废弃物名录（编号为HW18），需进行固化后才准予安全填埋以避免对土壤及地下水造成二次污染。若将其直接进行填埋或处理不当，在恶劣自然环境（如酸雨、冰雹、地震、干旱和洪水等）的作用下重金属将逐渐渗滤出来，污染地下水源而危害人类健康。因此，如何合理有效地处理垃圾焚烧飞灰成为当前环保十分关注的问题。

目前，国内外针对防止飞灰中重金属的渗滤作了大量的工作，现有垃圾焚烧飞灰常用固化处理方法有水泥固化、沥青固化、石灰固化、烧结固化等多种方式，但这些方式还存在着一些缺陷，具体可见下表：

对于日益增多的垃圾焚烧飞灰的处理，一方面要提高对其重金属固化效率，另一方面还需要控制其处置成本，因此亟待研发适宜的垃圾焚烧飞灰安全处置技术以实现低能耗高效率处置垃圾焚烧飞灰，平衡垃圾焚烧飞灰处置成本和处置效果之间的矛盾。

发明内容    

本发明的目的在于提供一种重金属浸出毒性低、能耗低的垃圾焚烧飞灰重金属双重固化处理方法。

本发明为实现以上目的，采用以下技术方案：

一种垃圾焚烧飞灰重金属双重固化处理方法，包括以下步骤：垃圾焚烧飞灰经造粒、干燥后，与高炉渣口排出的熔融矿渣同时投料于钢包中，反应5~10min后钢包内的熔融物经水淬处理成为重构水淬渣；重构水淬渣干燥、粉磨后与水泥以一定水灰比制成重构水淬渣-水泥复合体系。

投料于钢包中时垃圾焚烧飞灰与熔融矿渣的质量比为1:2~9。

粉磨后的重构水淬渣与水泥的质量比为1:1~9。

垃圾焚烧飞灰造粒粒径为0.8~20.0mm。

熔融矿渣的温度为1400~1550℃。

水灰比为0.35~0.45。

所述水淬处理采用冲渣法，冲渣时控制喷口处的水压为0.2~0.3MPa，冲渣喷水量为2.3~2.8m³/t渣。

重构水淬渣干燥后的含水率小于1%，粉磨后的比表面积为360~420m²·kg^-1。

垃圾焚烧飞灰中的典型重金属Zn、Cu、Pb和Cr的含量，以ZnO、CuO、PbO和Cr₂O₃计的范围分别为0~6.00%、0~5.50%、0~0.24%和0~1.00%。

具体包括如下步骤： 

1）原料选取及预处理：选取垃圾焚烧飞灰及水泥，垃圾焚烧飞灰主要成分为SiO₂、A1₂O₃、Fe₂O₃和CaO，其典型重金属Zn、Cu、Pb和Cr的含量，以ZnO、CuO、PbO和Cr₂O₃计的范围分别为0~6.00%，0~5.50%，0~0.24%和0~1.00%；

2）造粒：垃圾焚烧飞灰经造粒粒径约为0.8~20.0mm，烘干备用；

3）一次固化：在高炉渣口排出1400~1550℃熔融矿渣的同时，将造粒后的垃圾焚烧飞灰投料于钢包中，控制垃圾焚烧飞灰投料量与高炉渣口排出熔融矿渣质量比为1:2~9，垃圾焚烧飞灰和高炉熔融矿渣在钢包内熔融反应时间为5~10 min；

4）重构水淬渣的制备及粉磨：将3）中熔融物按冲渣法进行水淬处理制备重构水淬渣，冲渣时喷口处的水压采取0.2~0.3MPa，冲渣喷水量为2.3~2.8m³/t渣；重构水淬渣烘干至含水率小于1%，在球磨机中粉磨至比表面积为360~420m²·kg^-1；

5）二次固化：粉磨后的重构水淬渣与水泥按质量比为1:1~9、水灰比为0.35~0.45混合制成重构水淬渣-水泥复合体系。