[发明专利]一种垃圾焚烧飞灰与钢铁厂含锌尘泥协同处理的方法及系统

说明书

本发明公开一种垃圾焚烧飞灰与钢厂含锌尘泥协同处理的方法及系统，包括：1、将飞灰与尘泥按1.1‑1.3的造渣碱度、2‑8％的总配碳量和2‑5％的粘结剂比例，加1.5％石灰、煤粉配料，飞灰占尘泥的5‑20％；2、将混合料加水挤压成团块或造球，养护至强度达要求；3、团块或球团加入回转窑，通入高温煤气使其在窑内预还原；4、将预还原团块或球团连续加入熔融还原炉，同时将焦丁等主燃料分布在熔融还原炉的料面半径范围内；从还原炉风口鼓入含氧浓度35％的热风，并经风口喷入煤粉；预还原球团在还原炉内经进一步间接还原、软化熔融和在焦炭床内的FeO‑C终还原，生成铁水和炉渣。其主要目的根据飞灰本身化学成份，结合处理含锌粉尘的冶金炉窑优势，协同处置利用飞灰。

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰与钢厂含锌固废协同处理和利用的方法及系统。

背景技术

垃圾焚烧是通过热分解、燃烧等反应，使垃圾转化为热能、废气、残渣的过程。垃圾在焚烧过程中会产生烟气，而飞灰是烟气除尘净化产生的除尘灰，包括布袋除尘器飞灰和烟气净化吸收塔飞灰。垃圾焚烧飞灰因富含Pb、Cr、Cd、Zn、Hg、Cu、Ni、As等重金属和剧毒有机物二噁英、呋喃(PCDD/DFs)，归于双重危废。此外，飞灰中还含有20％以上的Ca、Na、K的氯化物。因飞灰的主要成分是钙、镁、硅、铝等硅酸盐和氧化物，还具有一定的资源化利用属性。

针对飞灰的无害化、减容化、资源化处理，目前主要有以下几种处理方法：

(1)、固化稳定化后安全填埋法。

利用固化剂与垃圾焚烧飞灰混合后形成固化体，以减少重金属的溶出，然后送入安全填埋场进行填埋。优点：处理方法简单，在经济性及可操作性等方面具有明显的优势，因此在大多数国家广泛应用。缺点：由于固化剂的加入恰恰增加了最终处理量，占用大量土地；其次，固化体的强度偏低，重金属的长期稳定性较差，同时也不能达到减容化和资源化的目的。

(2)、化学处理法。

包括加酸萃取法、烟气中和碳酸化法等。该工艺将飞灰中的部分重金属提取后，再将剩余飞灰和提取的重金属分别进行资源化利用。优点：处理过程简单，设备投资低；缺点：会产生高浓度无机盐的废水，需要进一步处理，其次，化学稳定剂价格高昂，重金属处理不彻底。

(3)、热处理法。

包括烧结法和熔融法。高温熔融法是在熔融炉内将飞灰加热熔融，使飞灰中的二噁英等有机污染物高温分解，飞灰中的无机物熔融造渣，再将熔渣快速冷却形成致密且稳定的玻璃体，将飞灰中的非挥发性重金属固化在玻璃体的Si-O网状结构中，有效控制重金属的浸出。熔融炉按照所用能源的不同，分为燃料式和电力式二大类。高温熔融固化技术的主要优点有：①、飞灰经高温熔融后减容效果显著；②、经过高温处理使二噁英类污染物完全分解；③、重金属在水淬渣中浸出浓度非常小，实现永久固化；④、熔融并快速冷却后的熔渣为玻璃态物质，有利于后续资源化利用。缺点：能耗高。

飞灰无害化、减容化、资源化处理，减少土地占用，是亟待解决的难题。随着生活垃圾分类的推广和垃圾焚烧处置的推行，解决这一难题尤为紧迫。降低飞灰熔融处置能耗和成本是解决问题的关键。

另一方面，钢铁企业生产过程中在炼铁、炼钢工序产生大量含铁、锌等元素的粉尘和污泥，其中一部分低锌粉尘如高炉重力除尘灰通常返回烧结工序配料烧结利用，但高炉湿法煤气洗涤污泥、干法布袋除尘灰和转炉炉尘、电炉炉尘，由于Zn、Pb、K、Na等有害元素含量高，无法通过烧结、高炉工序再利用。这些高锌的粉尘、污泥都主要含有铁、碳等有价成分，是可再利用的炼铁二次资源，但需要先经过脱锌处理。目前常采用的脱锌工艺是火法处理工艺，将含锌尘泥高温还原成金属化球团或采用还原+熔化分离方法直接冶炼成铁水，同时脱除Zn、K、Na等元素。火法处理工艺包括：

(1)、直接还原法。