[发明专利]利用生活垃圾焚烧炉渣制造工业化学品的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护和资源综合利用领域，涉及一种利用生活垃圾焚烧炉渣制造工业化学品的方法。

背景技术

焚烧是我国城市生活垃圾的主要处理方式之一。依据国务院办公厅以国办发【2012】23号印发的《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》要求，截止到2015年底，我国城市生活垃圾焚烧处理率应达到35％以上；其中，东部地区达到48％以上。生活垃圾焚烧炉渣为主要的焚烧残余物，约占生活垃圾焚烧质量的15％～25％。炉渣是由熔渣、玻璃、陶瓷、金属和未燃尽有机物等构成的混合物，主要的矿物元素包括Ca、Si、Mg、Fe、Al、Na、K，尤其是Ca和Si，两者合计共占炉渣质量的25％～50％，与轻质天然集料的矿物组成相似；另外，炉渣中还有垃圾焚烧后残留下的有价金属。因此，炉渣可作为工程建筑材料进行资源回用，如沥青路面、水泥/混凝土的替代集料、填埋场覆盖材料，及路堤和路基等的填充材料等，以及分选回收炉渣中的有价金属。但由于与其它建筑材料原料相比，炉渣并没有显著的竞争优势，其资源回用还受到市场波动的影响，因此，目前炉渣被资源回用的数量非常少，大部分依然是被简易堆置或进入生活垃圾填埋场填埋处置。炉渣填埋不仅占据了大量的填埋体空间；而且与生活垃圾混合填埋时，生活垃圾水解酸化形成的酸性填埋环境会使得炉渣中的Ca、Mg等元素被浸滤出来，溶解至渗滤液中，其后又会和CO₂反应，形成溶解度极低的碳酸钙、碳酸钙镁沉淀，造成填埋导排层和渗滤液收集管道结垢淤堵；即便是炉渣和生活垃圾分区填埋，由于建设时将渗滤液收集管道合用，也会出现管道结垢淤堵的问题，对填埋体气液导排、土工稳定性、减容都造成了非常不利的影响。特别需要注意的是，本发明的发明人研究发现，炉渣中Ca的含量是随着颗粒粒径的减小而增加的【夏溢.生活垃圾焚烧炉渣金属回收潜力及填埋渗滤液特性.工学博士论文,同济大学,2016年4月】，而能被作为建筑材料的主要是大粒径的炉渣，进入填埋场的则主要是小粒径高Ca含量的炉渣。

因此，需发展适宜的预处理技术，降低炉渣中的致垢化学成分，降低炉渣填埋造成的结垢风险。而且，采用的预处理技术应尽可能减少二次污染物的形成，减少预处理的能耗和物耗，以及回收有市场价值的副产品。

中国发明专利【从生活垃圾焚烧炉渣中回收金属及可燃物的方法.申请号201510522972.1】利用多级梯度磁选实现炉渣中磁性金属的分离，采用两级涡电流分选回收炉渣中的有色金属，依据炉渣中金属的粒径分布和化学形态特征，多步破碎筛分使得分选炉渣颗粒均匀，有效提高磁选和涡电流分选的回收率，最后根据物料的密度差异使用风选回收炉渣中可燃物。通过该技术被分选回收的主要是铁、有色金属铝和铜，而主要致垢化学成分钙和镁则残留在剩下的分选尾渣中。

中国发明专利【一种生活垃圾焚烧炉渣分选尾渣的资源化利用方法.申请号2015109004407】将生活垃圾焚烧炉渣分选尾渣制备成泡沫混凝土砌块或保温材料。该发明提及炉渣游离的氧化钙和氧化镁对泡沫混凝土质量会产生负面影响，会降低泡沫混凝土制品的最终强度。

中国发明专利【一种工业废物焚烧炉渣与水泥窑共处置的预处理方法.申请号2011101127985】采用水洗法对工业废物焚烧炉渣进行预处理，以降低无机硫和无机氯对水泥制造的不利影响。预处理后，氯含量不大于0.04％，硫含量不大于0.028％。水洗使用量为工业废物焚烧炉渣的干重量的4倍以内，水洗废水经水处理达标后排放。预处理水洗用水采用井水、池水、中水或雨水。

发明内容

基于上述技术背景，本发明提出了一种以低品级废物——生活垃圾焚烧炉渣为原料制造高品级工业化学品的技术方法。通过该方法能获得商业前景广泛的有机酸盐、酮等化合物，且残渣填埋的环境影响风险降低。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用生活垃圾焚烧炉渣制造工业化学品的方法，将炉渣中组分转化为有机酸盐、酮等化合物，该方法包括以下技术单元：

(1)炉渣的预处理：将生活垃圾焚烧炉渣通过筛分获得细颗粒炉渣与大颗粒炉渣，大颗粒炉渣做建材利用；

(2)细颗粒炉渣除盐：将细颗粒炉渣在生物质废物发酵液中进行浸出，得到浸出液与浸出炉渣，细颗粒炉渣中的Ca和Mg等金属能在除盐液的作用下被浸出，所得浸出液富含有机酸钙盐、有机酸镁盐；

(3)浸出液浓缩干燥：对步骤(2)所得浸出液进行浓缩干燥，获得有机酸盐；