[发明专利]一种城市生活垃圾焚烧炉渣逐级纯化的方法

说明书

本发明公开了一种城市生活垃圾焚烧炉渣逐级纯化的方法，依次包括以下步骤：干燥、筛选磁选、球磨、水洗、酸浸、焙烧、水淬、二次酸浸，其中每一级纯化的炉渣都对应不同的形貌、物理性能以及化学组成，可将其用于不同的领域。本发明通过从生活垃圾焚烧炉渣中通过简单的工艺技术提纯SiO₂，周期短能耗低，有效去除了炉渣中的大量杂质。针对我国每年垃圾焚烧炉渣的产量巨大，本发明的方法不仅实现了又一种获得大量硅源的途径，而且使炉渣变废为宝获得了有效的再利用。

技术领域

本发明属于垃圾回收利用技术领域，具体涉及一种城市生活垃圾焚烧炉渣逐级纯化的方法。

背景技术

城市生活垃圾焚烧炉渣是垃圾焚烧产生的主要残留物，约占80-90％，其余为飞灰和空气污染控制残留物。垃圾焚烧炉渣具有质量轻、火山灰活性强、耐火度高、比表面积大等优良的理化性能，渐渐由生活废弃物逐渐转变为一种重要的材料，根据国内外的相关报道，垃圾焚烧炉渣与天然砂石具有相似的组分，用它来替代天然砂石，在工程材料方面，可用作生产水泥/混凝土，陶瓷和玻璃/陶瓷的部分原材料替代品，在岩土工程方面，可以用于包括道路建设(道路基础材料，公路和沥青路面)，堤防材料和垃圾填埋覆盖材料。

城市生活垃圾焚烧炉渣主要化学成分包括CaO、SiO₂、少量Al₂O₃、Fe₂O₃、微量MgO、K₂O、Na₂O等，还包括游离碳杂质。炉渣因为上述杂质的存在，极大限制了炉渣的应用领域和市场。若要增加炉渣的经济附加值与潜在利用价值，就需要除去炉渣中的刺鼻气味、磁性物质、金属氧化物和游离碳等杂质，提升炉渣的品质。现有提纯SiO₂的原料大多为含硅源的天然矿石以及各种工业尾矿，为了获得卓越的提纯效果，往往耗时长、能耗高、需要各种高昂的机械设备，却忽视了生活垃圾焚烧炉渣的巨大产量和再利用价值。现有生活垃圾焚烧炉渣的应用也是比较局限、单一的，并没有通过连续、承接的处理将其系统、综合地运用起来。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种城市生活垃圾焚烧炉渣逐级纯化的方法，以城市生活垃圾焚烧炉渣为原料，实现了废弃物的有效利用；提纯工艺简单易行，能耗低，产率较高，以较为经济的手段使得垃圾焚烧炉渣的品质得到不断地提高，且每级纯化对应于不同的应用，从而极大扩展了其应用领域。

一种城市生活垃圾焚烧炉渣逐级纯化的方法，包括以下步骤：

步骤1，干燥垃圾焚烧炉渣；

步骤2，将步骤1干燥炉渣进行筛分以去除未燃尽的垃圾，并回收磁性金属；

步骤3，将步骤2得到的炉渣置于球磨机中进行球磨；

步骤4，将步骤3得到的炉渣进行水洗提纯，以除去炉渣中的含毒有机物以及刺鼻的臭味；

步骤5，将步骤4得到的炉渣进行酸浸，以除去危害的重金属杂质，得到的炉渣运用溶胶-凝胶法可制成载体以负载TiO2，得到的复合材料由于较高的比表面积以及TiO2优异的光催化性能可以吸附降解有害液体和气体；

步骤6，将步骤5得到的酸浸炉渣进行焙烧后迅速置于冷却水中水淬，焙烧后的炉渣呈疏松状态，出现大量微孔，作为细骨料制备成建材用砖可使力学性能得到显著提高；

步骤7，将步骤6得到的焙烧炉渣进行二次酸浸，得到提纯后炉渣，由于SiO₂的含量较高，再经过Mg热还原成单质硅，可用以制备锂离子Si负极材料。

进一步地，步骤1所述垃圾焚烧炉渣的SiO₂含量在20-30wt％，步骤1中将其干燥至水分含量≤0.5％。

进一步地，步骤2中采用震动筛分机进行筛分，筛分时间为5-10min，并在每层筛网上用磁铁磁选2-3次以回收磁性金属。