本發(fā)明涉及焚燒處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種焚燒飛灰中重金屬及二噁英的脫除方法。
背景技術(shù)：
危險廢物、生活垃圾普遍采用焚燒技術(shù)處理，然而焚燒產(chǎn)生的飛灰中重金屬、有揮發(fā)性有機物(含二噁英)等物質(zhì)的含量會超過國家標(biāo)準。因而上述焚燒飛灰被列入危險名錄上規(guī)定的一種危險廢棄物，其帶有較強的毒性，帶來了二次污染，必須經(jīng)過無害化才能排放。
現(xiàn)有技術(shù)中，對焚燒飛灰的處理通常采用水泥固化、化學(xué)藥劑穩(wěn)定化、酸溶劑提取和熔融固化四種方法。
水泥固化需要在飛灰中添加10％～20％的水泥，固化后增容較大，固化后的重金屬容易再次浸出，并且水泥固化無法消除飛灰中的二噁英。
化學(xué)藥劑穩(wěn)定化因飛灰組分差異性較大、重金屬超標(biāo)情況不同，很難找到一種普遍適用的化學(xué)藥劑，固化后的重金屬存在再次浸出風(fēng)險，無法消除二噁英類持久性污染物。
酸溶劑提取同樣面臨著不同飛灰組分不同的差異，產(chǎn)生需要二次處理的含溶解性鹽廢水和含重金屬的泥漿。
熔融固化是飛灰無害化和資源化的一項處理技術(shù)，因超過1000℃的高溫條件使得飛灰中二噁英類有機物能夠徹底分解，同時重金屬能夠被包封固化在穩(wěn)定的si-o網(wǎng)格中，達到二噁英消除、重金屬穩(wěn)定化的目的。同時，飛灰經(jīng)過熔融后，密度大大增加，飛灰減容2/3以上，可作為建筑材料，進行綜合利用。
熔融固化所需溫度高，對生產(chǎn)條件和能耗均提出較高要求，國內(nèi)研究較多熔融方法主要有電熔融、等離子熔融和燃料熔融，電熔融所耗電為二次能源，耗電量大，處理費用較高，不易實現(xiàn)設(shè)備大型化。等離子熔融易獲取高溫，但為保護電極需要用惰性氣體作為工作氣體，價格昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備初始投資巨大，運行過程中維修保養(yǎng)成本高。燃料熔融使用燃氣、油、煤作為能源，爐膛結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)都相對簡單，投資費用和飛灰處理費用較低，但面臨著產(chǎn)生二次煙塵處理問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于提供一種焚燒飛灰同時脫除重金屬和二噁英的脫除方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中焚燒飛灰的處理過程存在處理成本高，產(chǎn)生二次污染物且不環(huán)保的問題。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一個方面提供了一種焚燒飛灰中重金屬及二噁英的脫除方法，方法包括：將焚燒飛灰在熔池熔煉裝置中進行熔煉過程，得到煙氣和金屬相；將對煙氣進行凈化，得到粉塵和凈化尾氣；以及將粉塵返回至熔池熔煉裝置中進行熔煉過程。
進一步地，熔煉過程的溫度為1000～1500℃。
進一步地，將煙氣進行凈化的步驟之后，脫除方法還包括將凈化得到的粉塵、調(diào)節(jié)劑及可選的水混合，得到回?zé)捨锪?；以及將回?zé)捨锪戏祷刂寥鄢厝蹮捬b置中進行上述熔煉過程；其中，調(diào)節(jié)劑選自石英砂、鋁礬土和生石灰組成的組中的一種或多種。
進一步地，粉塵和調(diào)節(jié)劑的重量比為1:9～4:6。
進一步地，回?zé)捨锪线€包括添加物，添加物為包含一種或多種重金屬的廢物，優(yōu)選添加物選自電鍍污泥、尾礦和冶煉渣組成的組中的一種或多種。
進一步地，脫除方法還包括將回?zé)捨锪现瞥苫旌狭Ａ?，然后將混合粒料進行熔煉過程；優(yōu)選地，混合粒料的粒度為3～20mm。
進一步地，混合粒料的含水量為0～20wt％。
進一步地，采用壓縮空氣或富氧空氣為介質(zhì)，將焚燒飛灰噴入熔池熔煉裝置中進行熔煉過程。
進一步地，熔煉過程使用的助燃劑為氧含量的體積分數(shù)為20～85％的富氧空氣，優(yōu)選為體積分數(shù)25～85％的富氧空氣。
進一步地，熔煉過程使用的燃料選自煤粉、重油、汽油、煤氣和天然氣組成的組中的一種或多種。
應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，采用熔池熔煉裝置對焚燒飛灰進行熔煉，有利于提高熔池熔煉過程的傳熱效率和熱解效率。這一方面能夠使焚燒飛灰中二噁英被分解，同時重金屬雜質(zhì)被轉(zhuǎn)移至熔渣中，另一方面還能夠降低焚燒飛灰的處理成本和運行能耗。同時該脫除方法具有自動化程度高，便于操作控制等優(yōu)點。將熔煉過程產(chǎn)生的煙氣進行凈化后，將煙氣中的粉塵分離出來，同時得到凈化尾氣，上述凈化尾氣中不包含二噁英、重金屬等有害物質(zhì)。然后將上述粉塵作為返塵輸送至熔池熔煉裝置中進行上述熔煉過程，從而能夠減少焚燒飛灰處理過程中產(chǎn)生的煙塵，并將煙塵轉(zhuǎn)化為熔渣。上述脫除方法便于進行大型化和工業(yè)化，并能夠從本質(zhì)上實現(xiàn)飛灰中二噁英的脫除、飛灰中重金屬的穩(wěn)定化，飛灰實現(xiàn)無害化、資源化利用。
附圖說明
構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的焚燒飛灰中重金屬及二噁英的脫除方法的流程示意圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
正如背景技術(shù)所描述的，現(xiàn)有技術(shù)中焚燒飛灰的處理過程存在處理成本高，且不環(huán)保的問題。為了解決上述技術(shù)問題，如圖1所示，本發(fā)明提供了一種焚燒飛灰中重金屬及二噁英的脫除方法，該脫除方法包括：將焚燒飛灰在熔池熔煉裝置中進行熔煉，得到煙氣和金屬相；將煙氣進行凈化，得到粉塵和凈化尾氣；以及將粉塵返回至熔池熔煉裝置中進行上述熔煉過程。
本申請?zhí)峁┑姆贌w灰中重金屬及二噁英的脫除方法中，采用熔池熔煉裝置對焚燒飛灰進行熔煉，有利于提高熔池熔煉過程的傳熱效率和熱解效率。這一方面能夠使焚燒飛灰中二噁英被分解，同時重金屬雜質(zhì)被轉(zhuǎn)移至熔渣中，另一方面還能夠降低焚燒飛灰的處理成本和運行能耗。同時該脫除方法具有自動化程度高，便于操作控制等優(yōu)點。將熔煉過程產(chǎn)生的煙氣進行凈化后，將煙氣中的粉塵分離出來，同時得到凈化尾氣，上述凈化尾氣中不包含二噁英、重金屬等有害物質(zhì)。然后將上述粉塵作為返塵輸送至熔池熔煉裝置中進行上述熔煉過程，從而能夠減少焚燒飛灰處理過程中產(chǎn)生的煙塵，并將煙塵轉(zhuǎn)化為熔渣。上述脫除方法便于進行大型化和工業(yè)化，并能夠從本質(zhì)上實現(xiàn)飛灰中二噁英的脫除、飛灰中重金屬的穩(wěn)定化，飛灰實現(xiàn)無害化、資源化利用。
本申請中“焚燒飛灰”來源于危廢焚燒、垃圾焚燒廠的袋式除塵器底部飛灰、脫酸塔底部飛灰、余熱鍋爐飛灰，其含有重金屬、氯苯類、二噁英等物質(zhì)。
本申請?zhí)岬降摹皟艋矚狻笔侵钙浞蠂覍ξ矚馀欧艠?biāo)準gb18485-2014。
本申請?zhí)岬降摹叭鄢厝蹮捬b置”可選為本領(lǐng)域常用的熔煉爐，如側(cè)吹爐，頂吹爐等。
熔煉過程中形成了金屬熔融液，通過重力分離作用，將金屬相和熔融爐渣進行分離。優(yōu)選地，熔融處置裝置底部沉積的重金屬相達到一定厚度(優(yōu)選為10～100cm)后向外排出，進行資源回收。優(yōu)選地，熔融爐渣通過放料口或虹吸口排出，經(jīng)水淬后形成能夠進行綜合利用的水淬渣。
上述焚燒飛灰中重金屬及二噁英的脫除方法中，如圖1所示，對煙氣進行凈化之前，先采用余熱回收或快速冷卻的方法回收煙氣中的余熱，之后經(jīng)過脫酸、除塵等煙氣凈化手段將達到排放指標(biāo)的凈化尾氣，并通過煙囪對外排放。
上述焚燒飛灰中重金屬及二噁英的脫除方法中，熔池熔煉過程的溫度可以選用本領(lǐng)域常用的熔煉溫度。本申請中，針對焚燒飛灰的特點，在一種優(yōu)選的實施方式中，本申請?zhí)峁┑姆贌w灰中重金屬及二噁英的脫除方法中，熔煉過程的溫度為1000～1500℃。將熔煉溫度包括但不限于上述范圍，而將其限定在上述范圍內(nèi)，有利于提高焚燒飛灰的燃燒效率，進而提高焚燒飛灰中重金屬及二噁英的脫除方法的環(huán)保性。
本申請?zhí)峁┑姆贌w灰中重金屬及二噁英的脫除方法中，能夠有效降低熔池熔煉過程中粉塵和二噁英的排放量。在一種優(yōu)選的實施方式中，如圖1所示，將煙氣進行凈化的步驟之后，脫除方法還包括將粉塵、調(diào)節(jié)劑及可選的水混合，得到回?zé)捨锪?；以及將回?zé)捨锪戏祷刂寥鄢厝蹮捬b置中進行上述熔煉過程，調(diào)節(jié)劑包括但不限于石英砂、鋁礬土和生石灰組成的組中的一種或多種；及將回?zé)捨锪线M行上述熔煉過程。將粉塵與調(diào)節(jié)劑(石英砂、鋁礬土和生石灰組成的組中的一種或多種)混合后進行熔煉，能夠通過調(diào)節(jié)劑與重金屬結(jié)合將重金屬脫除，同時上述脫除過程為不可逆過程，進而提高了工藝的環(huán)保性。優(yōu)選石英砂中sio2的含量為80.0～99.9wt％，鋁礬土中al2o3的含量50.0～85.0wt％，生石灰中cao的含量60.0～90.0wt％。
本申請?zhí)峁┑纳鲜龇贌w灰中重金屬及二噁英的脫除方法中，加入調(diào)節(jié)劑有利于提高工藝的環(huán)保性。在一種優(yōu)選的實施方式中，粉塵和調(diào)節(jié)劑的重量比為1:9～4:6。粉塵和調(diào)節(jié)劑的重量比包括但不限于上述范圍，而將其限定在上述范圍內(nèi)，有利于進一步降低凈化尾氣中粉塵的含量，以及二噁英的含量。
在一種優(yōu)選的實施方式中，如圖1所示，回?zé)捨锪线€包括添加物，添加物為包含一種或多種重金屬的廢物。加入重金屬能夠使二噁英利用重金屬提供的催化作用，更容易氧化分解脫除，并且添加物中的重金屬增加了回?zé)捨锪项w粒的比重，這有利于與飛灰中重金屬之間的富集沉降，進而提高了脫除方法中二噁英和重金屬的脫除率。優(yōu)選添加物包括但不限于電鍍污泥、尾礦和冶煉渣組成的組中的一種或多種。上述幾種物質(zhì)中包含豐富的重金屬離子，使用上述幾種物質(zhì)作為熔煉原料不僅可以降低二噁英的含量，還有利于對電鍍、冶煉過程的廢物進行再利用，進而提高資源利用率。
本申請?zhí)峁┑纳鲜龇贌w灰中重金屬及二噁英的脫除方法中，優(yōu)選地，如圖1所示，上述脫除方法還包括將回?zé)捨锪现瞥苫旌狭Ａ?，然后將混合粒料進行熔煉過程。將回?zé)捨锪现瞥苫旌狭Ａ?，能夠使混合粒料之間形成一定的空隙及具有一定比重，熔煉過程中助燃氣和燃料可以穿插在上述空隙之間，并且不容易被煙氣帶走，進而有利于提高熔煉過程熔煉效率。
優(yōu)選地，將調(diào)節(jié)劑、返塵及其他添加物(一種或多種重金屬的廢物)進行重量配料，配料后可選擇的加水，并通過通用的制粒/造球機進行混料及制粒，得到具有一定粒度的混合粒料；然后將混合粒料通過皮帶、螺旋等運輸工具輸送至熔池熔煉裝置。
優(yōu)選地，混合粒料的粒度為3～20mm。將混合粒料的粒度限定在上述范圍內(nèi)，有利于在保證焚燒飛灰的處理量的同時，進一步提高熔池熔煉的效率。優(yōu)選地，混合粒料的含水量為0～20wt％。根據(jù)混煉物料中的含水量進行調(diào)節(jié)。當(dāng)回?zé)捨锪现泻须婂兾勰鄷r，由于電鍍污泥中通常含有一定量的水，因而單獨的加水量就可以根據(jù)實際情況選擇添加或者不添加。
在一種優(yōu)選的實施方式中，熔煉過程中使用的助燃劑為氧含量的體積分數(shù)為20～85％的富氧空氣。本申請?zhí)峁┑纳鲜龇贌w灰中重金屬及二噁英的脫除方法中，熔煉過程中，使用的助燃劑為氧含量的體積分數(shù)為20～85％的富氧空氣有利于提高熔煉過程的燃燒效率。優(yōu)選地助燃劑為體積分數(shù)25～85％的富氧空氣。
在一種優(yōu)選的實施方式中，如圖1所示，熔煉過程中使用的燃料包括但不限于煤粉、重油、汽油、煤氣和天然氣組成的組中的一種或多種。
在一種優(yōu)選的實施方式中，如圖1所示，采用壓縮空氣或富氧空氣為介質(zhì)，將焚燒飛灰噴入熔池熔煉裝置中進行第一熔煉過程。
以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，這些實施例不能理解為限制本發(fā)明所要求保護的范圍。
實施例1
反應(yīng)原料：焚燒飛灰為危廢焚燒、垃圾焚燒廠的袋式除塵器底部飛灰。
助燃氣為氧氣體積含量為35％的富氧空氣，燃料為天然氣。
將焚燒飛灰噴入熔池熔煉裝置(側(cè)吹爐)進行熔煉中，得到煙氣，熔煉溫度為1000℃。
對上述煙氣中的熱量進行余熱回收，然后將煙氣進行旋風(fēng)分離，得到粉塵和凈化尾氣。
將上述粉塵噴入上述熔池熔煉裝置中進行熔煉，得到金屬熔融液，經(jīng)重力分離后得到金屬相(收率為30wt％)和熔渣(收率為25wt％)。
實施例2
反應(yīng)原料：焚燒飛灰為危廢焚燒、垃圾焚燒廠的袋式除塵器底部飛灰。
助燃氣為氧氣體積含量為35％的富氧空氣，燃料為天然氣。
將焚燒飛灰噴入熔池熔煉裝置(側(cè)吹爐)進行熔煉中，得到煙氣，熔煉溫度為1000℃。
對上述煙氣中的熱量進行余熱回收，然后將煙氣進行旋風(fēng)分離，得到粉塵和凈化尾氣。
將上述粉塵、石英砂、鋁礬土和生石灰按重量0.5：5:2.5:2比混合后，噴入上述熔池熔煉裝置中進行熔煉，得到金屬熔融液，經(jīng)重力分離后得到金屬相(收率為37wt％)和熔渣(收率為48wt％)。
實施例3
反應(yīng)原料：焚燒飛灰為危廢焚燒、垃圾焚燒廠的袋式除塵器底部飛灰。
助燃氣為氧氣體積含量為35％的富氧空氣，燃料為天然氣。
將焚燒飛灰噴入熔池熔煉裝置(側(cè)吹爐)進行熔煉中，得到煙氣，熔煉溫度為1000℃。
對上述煙氣中的熱量進行余熱回收，然后將煙氣進行旋風(fēng)分離，得到粉塵和凈化尾氣。
將粉塵、石英砂、鋁礬土和生石灰按重量比1:2:1:1混合后噴入上述熔池熔煉裝置中進行熔煉，得到金屬熔融液，經(jīng)重力分離后得到金屬相(收率為45wt％)和熔渣(收率為52wt％)。
實施例4
反應(yīng)原料：焚燒飛灰為危廢焚燒、垃圾焚燒廠的袋式除塵器底部飛灰。
助燃氣為氧氣體積含量為35％的富氧空氣，燃料為天然氣。
將焚燒飛灰噴入熔池熔煉裝置(側(cè)吹爐)進行熔煉中，得到煙氣，熔煉溫度為1000℃。
對上述煙氣中的熱量進行余熱回收，然后將煙氣進行旋風(fēng)分離，得到粉塵和凈化尾氣。
將粉塵、石英砂、鋁礬土和生石灰和電鍍廠污泥按重量比1.5:3:1.5:1.5:2.5混合后噴入上述熔池熔煉裝置中進行熔煉，得到金屬熔融液，經(jīng)重力分離后得到金屬相(收率為48wt％)和熔渣(收率為56wt％)。
實施例5
反應(yīng)原料：焚燒飛灰為危廢焚燒、垃圾焚燒廠的袋式除塵器底部飛灰。
助燃氣為氧氣體積含量為35％的富氧空氣，燃料為天然氣。
將焚燒飛灰噴入熔池熔煉裝置(側(cè)吹爐)進行熔煉中，得到煙氣，熔煉溫度為1000℃。
對上述煙氣中的熱量進行余熱回收，然后將煙氣進行旋風(fēng)分離，得到粉塵和凈化尾氣。
將粉塵、石英砂、鋁礬土和生石灰和電鍍廠污泥按重量比2:3:2:1:2混合后噴入上述熔池熔煉裝置中進行熔煉，得到金屬熔融液，經(jīng)重力分離后得到金屬相(收率為56wt％)和熔渣(收率為58wt％)。
實施例6
反應(yīng)原料：焚燒飛灰為危廢焚燒、垃圾焚燒廠的袋式除塵器底部飛灰。
助燃氣為氧氣體積含量為35％的富氧空氣，燃料為天然氣。
將焚燒飛灰噴入熔池熔煉裝置(側(cè)吹爐)進行熔煉中，得到煙氣，熔煉溫度為1000℃。
對上述煙氣中的熱量進行余熱回收，然后將煙氣進行旋風(fēng)分離，得到粉塵和凈化尾氣。
將粉塵、石英砂、鋁礬土和生石灰和電鍍廠污泥按重量比2:3:2:1:2混合后制成3mm的粒料。
將上述粒料噴入上述熔池熔煉裝置中進行熔煉，得到金屬熔融液，經(jīng)重力分離后得到金屬相(收率為65wt％)和熔渣(收率為71wt％)。
實施例7
反應(yīng)原料：焚燒飛灰為危廢焚燒、垃圾焚燒廠的袋式除塵器底部飛灰。
助燃氣為氧氣體積含量為35％的富氧空氣，燃料為天然氣。
將焚燒飛灰噴入熔池熔煉裝置(底吹爐)進行熔煉中，得到煙氣，熔煉溫度為1000℃。
對上述煙氣中的熱量進行余熱回收，然后將煙氣進行旋風(fēng)分離，得到粉塵和凈化尾氣。
將上述粉塵返回至上述熔池熔煉裝置中進行熔煉，得到金屬熔融液，經(jīng)重力分離后得到金屬相(收率為12wt％)和熔渣(收率為16wt％)。
實施例8
反應(yīng)原料：焚燒飛灰為危廢焚燒、垃圾焚燒廠的袋式除塵器底部飛灰。
助燃氣為氧氣體積含量為35％的富氧空氣，燃料為天然氣。
將焚燒飛灰噴入熔池熔煉裝置(側(cè)吹爐)進行熔煉中，得到煙氣，熔煉溫度為800℃。
對上述煙氣中的熱量進行余熱回收，然后將煙氣進行旋風(fēng)分離，得到粉塵和凈化尾氣。
將上述粉塵返回至上述熔池熔煉裝置中進行熔煉，得到金屬熔融液，經(jīng)重力分離后得到金屬相(收率為25wt％)和熔渣(收率為20wt％)。
從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：
比較實施例1至3可知，加入調(diào)節(jié)劑，并將調(diào)節(jié)劑的用量范圍限定在本申請保護的范圍內(nèi)有利于提高金屬相的回收率和造渣率。比較實施例3至5可知，加入重金屬有利于提高金屬相的回收率和重金屬的脫除率。比較實施例5和6可知，造粒后再進行熔煉有利于提高金屬相的收率和重金屬的脫除率。比較實施例1和7可知，采用側(cè)吹還原爐有利于提高金屬相的回收率和重金屬的脫除率。比較實施例1和8可知，將熔煉溫度限定在本申請優(yōu)選的保護范圍內(nèi)，有利于提高提高金屬相的收率和重金屬的脫除率。
本申請?zhí)峁┑姆贌w灰中重金屬及二噁英的脫除方法中，采用熔池熔煉裝置對焚燒飛灰進行熔煉，有利于提高熔池熔煉過程的傳熱效率和熱解效率。這一方面能夠使焚燒飛灰中二噁英被分解，同時重金屬雜質(zhì)被轉(zhuǎn)移至熔渣中，另一方面還能夠降低焚燒飛灰的處理成本和運行能耗。同時該脫除方法具有自動化程度高，便于操作控制等優(yōu)點。將熔煉過程產(chǎn)生的煙氣進行凈化后，將煙氣中的粉塵分離出來，同時得到凈化尾氣，上述凈化尾氣中不包含二噁英、重金屬等有害物質(zhì)。然后將上述粉塵作為返塵輸送至熔池熔煉裝置中進行上述熔煉過程，從而能夠減少焚燒飛灰處理過程中產(chǎn)生的煙塵，并將煙塵轉(zhuǎn)化為熔渣。上述脫除方法便于進行大型化和工業(yè)化，并能夠從本質(zhì)上實現(xiàn)飛灰中二噁英的脫除、飛灰中重金屬的穩(wěn)定化，飛灰實現(xiàn)無害化、資源化利用。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。