[发明专利]一种垃圾焚烧飞灰中重金属捕集分离的方法

说明书

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰中重金属捕集分离的方法。该方法以垃圾焚烧飞灰为主要原料，利用生物质作为还原剂，酸洗污泥作为捕集剂和助溶剂，采用熔融法将垃圾焚烧飞灰和酸洗污泥中的重金属还原为金属相，酸洗污泥中氧化铁被还原为铁合金相固溶体。被还原的重金属被富集到铁合金相固溶体中，实现重金属捕集、避免重金属污染。酸洗污泥调降熔渣粘度，通过异相沉积实现金属相与渣相分离。本发明实现了垃圾焚烧飞灰与酸洗污泥和生物质协同处置，实现了“以废治废、变废为宝”，经处理后的得到的渣可用于建材骨料或者胶凝材料的原料等，得到的铁合金可作为冶金行业调质剂，本发明具有工艺简单，成本低廉，可操作性强，附加值高的优点。

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧飞灰处理技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰中重金属捕集分离的方法。

背景技术

固化/稳定化处理技术是全球最流行的重金属无害化处理方法，通过将危险废物转化为化学稳定固体，可以降低重金属的迁移率。重金属被固化/稳定化后，在服役过程中，重金属的形态、迁移率和生物利用度可能随着时间的推移发成不可预测的转变，存在潜在环境风险。重金属提取分离技术将重金属从垃圾焚烧飞灰中分离，从根本上消除重金属对环境的潜在风险，垃圾焚烧飞灰在资源化处理过程中，重金属提取分离技术对垃圾焚烧飞灰的长期服役具有重要意义。

垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧过程中由除尘器等捕集下来的烟气中的颗粒物质。一般是由旋风除尘器、静电除尘器、或布袋除尘器所收集的中和反应物。在垃圾焚烧过程中，重金属通常富集在细微颗粒中，部分沸点较低的重金属则以气态形式排放到环境中。垃圾焚烧时低沸点重金属会挥发，在低温段重金属蒸汽会浓缩形成气溶胶颗粒被捕集，而无法凝结的重金属则可能以蒸汽态形式直接被垃圾焚烧飞灰吸附，该过程中重金属的主要行为包括生成细小烟气颗粒的均匀核化作用和在飞灰表面的异相沉积作用。酸洗污泥来源于不锈钢生产中的酸轧工艺，通常采用强酸或氢氟酸、硝酸、硫酸等混合酸对不锈钢表面进行酸洗，去除板坯表面氧化层。表面氧化层与酸反应生成含重金属的酸洗废液，其浓度与不锈钢成分高度相关。不锈钢酸洗废液中总铬、镍的浓度分别达到150mg/L和100mg/L，严重超标。酸洗废液一般采用石灰中和沉淀处理，降低了环境风险。在沉淀过程中，铬和镍等重金属进入渣相，形成酸洗污泥。酸洗污泥中含有大量的氧化铁和氟化钙，是良好是助溶剂和捕集剂。垃圾焚烧飞灰和酸洗污泥是中国危险废物名录中的危险废物，含有多种和大量的潜在危险重金属。酸洗污泥和垃圾焚烧飞灰的无害化处理在国内外得到了广泛的研究。

固化/稳定化处理技术是全球最流行的重金属无害化处理方法，通过将危险废物转化为化学稳定固体，可以降低重金属的迁移率。目前固化/稳定重金属的最新技术包括填埋覆盖法、水泥固化/稳定技术、热处理技术和电动修复。热处理技术包括烧结、玻璃化和熔融是目前处理危险废物最常用的技术，包括在1100-1500°C下熔融固体废物，形成非晶态或结晶体，在热转化过程中重金属被去除或固定。重金属被固化/稳定化后，在服役过程中，重金属的形态、迁移率和生物利用度可能随着时间的推移发成不可预测的转变，重金属存在潜在环境风险。在而重金属提取分离技术能够将重金属从垃圾焚烧飞灰中分离开，从根本上上消除重金属对环境的潜在风险，对垃圾焚烧飞灰在资源化处理过程中，实现垃圾焚烧飞灰的长期服役具有重要意义。重金属提取分离技术使用提取剂主要是成本较高的试剂，通过液相溶解后再分离，具有工艺流程复杂，成本高的缺点。