一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法
阅读：697发布：2020-05-18
专利汇可以提供一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法，包括：对飞灰进行预处理；以预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉、添加剂作为原料；对原料经 破碎 、配料、混匀、 焙烧 、冷却过程，冷却后得到熔融玻璃体。本发明既可以避免铬渣大量堆存造成的污染问题，实现焚烧飞灰的无害化处理，又可以同步实现铬渣和飞灰的资源化；成品 浸出 率指标低于《浸出毒性 鉴别 标准》(GB5085.3-2007)中浸出毒性鉴别标准值；工艺流程短，原料适应性广泛，实现了经济效益与环境保护的双重目的。，下面是一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法专利的具体信息内容。
1.一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法，其特征在于，包括：
对飞灰进行预处理；
以预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉、添加剂作为原料；
对所述原料经破碎、配料、混匀、焙烧、冷却过程，冷却后得到熔融玻璃体。
2.如权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，所述飞灰的预处理方法为：
采用水洗脱盐方法进行水洗，使水洗后的飞灰中氯离子含量≤2％；
将水洗后的飞灰进行脱水、干燥，使干燥后的飞灰中含水量低于5％。
3.如权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，所述破碎的方法为：
将预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉或添加剂破碎到粒度为5mm以下。
4.如权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，所述混匀的方法为：
先将配料后的混合料进行干混，干混时间不少于3min；再添加水分，进行二次混匀，混匀时间不少于5min。
5.如权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，所述焙烧的方法为：
将混匀后的混匀料均匀分布于焙烧设备中，通入还原剂，在还原性气氛下进行焙烧，焙烧温度1100～1600℃，不同的矿物在高温还原气氛下软化熔融黏结成块。
6.如权利要求5所述的无害化处理方法，其特征在于，所述焙烧设备选用回转窑、立式炉窑、电炉或烧结机。
7.如权利要求5所述的无害化处理方法，其特征在于，所述还原剂包括固体还原剂和气体还原剂中的一种或多种，所述固体还原剂包括粉煤和焦炭中的一种或多种，所述气体还原剂包括高炉煤气、焦炉煤气、混合煤气和水煤气中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，所述冷却的方法为：
焙烧后的熔融物料从排渣口排入水淬水箱，水封冷却条件下进行冷却，水淬温度不高于30℃。
9.如权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，所述废玻璃粉为回收的各类废旧玻璃，经粉碎、磨细后作为原料。
10.如权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，所述添加剂包括白云石、石英砂、碳酸钠和无钙铬渣中的一种或多种。
一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法
技术领域
背景技术
[0002] 铬渣是生产金属铬和铬盐过程中产生的工业废渣。铬渣中含有毒性极大的六价铬，而六价铬化合物具有很强的氧化性，对人体健康的毒害非常大，是国际公认的危险固体废物之一。铬渣大量堆存不仅造成土地资源的占用，而且铬渣对堆存区的地下水和土壤也会造成严重的污染。目前，铬渣的处理方法主要有铬渣代替白云石烧结炼铁、做水泥矿化剂、干湿法解毒、作玻璃着色剂等几种技术，这些处理技术虽然能较大程度上缓解铬渣的污染，但在实际应用中均存在一定的局限性。
[0003] 生活垃圾在焚烧过程中会产生大量的飞灰，飞灰量约占焚烧垃圾总量的3％～5％。由于飞灰中含Hg、Zn、Pb、Cd、Cu等有毒有害的重金属以及二噁英等剧毒有机物，因此被《国家危险废物名录》明确分类为HW18类危险废物，须严格管理及安全处置。目前，飞灰安全处置的方法主要有水泥固化、化学药剂稳定化、熔融固化等技术。水泥固化及化学药剂处理目前应用最为广泛，但其稳定化飞灰需进入填埋场填埋处置，占用土地资源且存在长期环境暴露风险。
发明内容
[0004] 针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法；既可以避免铬渣大量堆存造成的污染问题，实现焚烧飞灰的无害化处理，又可以同步实现铬渣和飞灰的资源化，工艺流程短，原料适应性广泛，实现了经济效益与环境保护的双重目的。
[0005] 本发明公开了一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法，包括：
[0006] 对飞灰进行预处理；
[0007] 以预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉、添加剂作为原料；
[0009] 作为本发明的进一步改进，所述飞灰的预处理方法为：
[0010] 采用水洗脱盐方法进行水洗，使水洗后的飞灰中氯离子含量≤2％；
[0011] 将水洗后的飞灰进行脱水、干燥，使干燥后的飞灰中含水量低于5％。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述破碎的方法为：
[0013] 将预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉或添加剂破碎到粒度为5mm以下。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述混匀的方法为：
[0015] 先将配料后的混合料进行干混，干混时间不少于3min；再添加水分，进行二次混匀，混匀时间不少于5min。
[0016] 作为本发明的进一步改进，所述焙烧的方法为：
[0018] 作为本发明的进一步改进，所述焙烧设备选用回转窑、立式炉窑、电炉或烧结机。
[0019] 作为本发明的进一步改进，所述还原剂包括固体还原剂和气体还原剂中的一种或多种，所述固体还原剂包括粉煤和焦炭中的一种或多种，所述气体还原剂包括高炉煤气、焦炉煤气、混合煤气和水煤气中的一种或多种。
[0020] 作为本发明的进一步改进，所述冷却的方法为：
[0021] 焙烧后的熔融物料从排渣口排入水淬水箱，水封冷却条件下进行冷却，水淬温度不高于30℃。
[0022] 作为本发明的进一步改进，所述废玻璃粉为回收的各类废旧玻璃，经粉碎、磨细后作为原料。
[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0025] 1、本发明提供的无害化处理方法，所需原料多为危险废物和一般废弃物，采用铬渣协同处置焚烧飞灰的协同处置方法，成本低，可最大限度降低其环境危害较大；
[0026] 2、本发明提供的无害化处理方法，原料适应性广泛，能够处理各类危险废物铬渣和含铬废渣和生活垃圾焚烧飞灰、危险废物焚烧飞灰等危险废物焚烧飞灰；
[0027] 3、本发明提供的无害化处理方法，能够同步实现飞灰和铬渣的资源化，将需要处置的危险废物转化为优质建材原料，缓解优质建材原料资源枯竭的现状；
[0028] 4、本发明提供的无害化处理方法，原料成本极低，在实现以废治废目标的同时，大大节省了成品的生产成本；
具体实施方式
[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 本发明通过对铬渣与焚烧飞灰的分析可知：
[0032] 铬渣中的主要成分是Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、SiO2等氧化物，而飞灰中钙、铝、硅氧化物的质量分数也较高，两种废物协同可以替代或部分替代建材原料。同时，在高温处置过程中，铬渣中六价铬被还原为三价铬，飞灰中的重金属、二噁英等主要污染组分得到处置，达到无害化处理的效果。
[0033] 本发明提供一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法，包括：
[0034] 对飞灰进行预处理，以预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉、添加剂作为原料；对原料经破碎、配料、混匀、焙烧、冷却过程，冷却后得到熔融玻璃体。
[0035] 具体包括以下步骤：
[0036] 步骤1、对飞灰进行预处理：采用水洗脱盐方法进行水洗，使水洗后的飞灰中氯离子含量≤2％；将水洗后的飞灰进行脱水、干燥，使干燥后的飞灰中含水量低于5％。
[0037] 步骤2、选用预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉、添加剂作为铬渣和焚烧飞灰无害化处理的原料。其中，
[0038] 废玻璃粉为回收的各类废旧玻璃，经粉碎、磨细后作为原料；
[0039] 添加剂包括白云石、石英砂、碳酸钠和无钙铬渣中的一种或多种；其中，白云石、石英砂、碳酸钠、无钙铬渣根据混合料元素配比情况，选择性添加。
[0040] 步骤3、废弃物料在混匀前都需要进行破碎，将物料磨碎到足够的粒级，粒度宜破碎到5mm以下，经过筛分粒度过大的还要重新进行破碎、磨碎处理；
[0041] 步骤4、为获得化学成分和物理性质稳定的焙烧物料，以满足高强耐材原料的要求，磨细后的预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉、添加剂，采用质量配料法按照一定的比例配入各种物料形成混合料；
[0042] 步骤5、为使混合料成分均匀，具有适宜的水分、混匀粒度和空隙率，以达到最优的焙烧气氛，先将混合料进行干混，干混时间不少于3min，再添加适宜的水分，进行二次混匀，混匀时间不少于5min；
[0043] 步骤6、将混匀料均匀分布于焙烧设备中，通入还原剂，在还原性气氛下进行焙烧，焙烧温度1100～1600℃，不同的矿物在高温还原气氛下软化熔融黏结成块。在高温熔融过程中飞灰中二噁英被完全分解，重金属被以化学方式固化到熔融物料中，实现了飞灰的无害化处置；其中：
[0044] 焙烧设备可选用回转窑、立式炉窑、电炉、烧结机等熔炼设备；
[0045] 还原剂包括固体还原剂和气体还原剂，其中固体还原剂如粉煤、焦炭，可以采用内配和外配混匀料两种方式添加，气体还原剂可选用高炉煤气、焦炉煤气、混合煤气和水煤气等，在焙烧阶段提供热量和还原性氛围。
[0046] 步骤7、物料被加热至熔融状态后，从排渣口排入水淬水箱，水封冷却条件下进行冷却，防止被还原的六价铬重新被氧化，水淬温度不高于30℃，经水淬急冷形成玻璃体，即使有极微量未被解毒的有害成分也被封固在玻璃体的晶格中，难以溶出，将该玻璃体送至水泥厂或建材厂，进行综合利用。
[0047] 实施例1：
[0048] 本实施例提供一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法，包括以下几个步骤：
[0049] 1)原料准备：准备方法所需的原料，包括预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉、添加剂、还原煤。废弃物料在混匀前都需要进行破碎，将物料磨碎到足够的粒级，粒度宜破碎到5mm以下，经过筛分粒度过大的还要重新进行破碎、磨碎处理。
[0050] 以某铬盐生产企业贮存的危险废物铬渣为原料，其主要化学成分如下：
[0051] 二氧化硅9.57％，三氧化二铝4.58％，氧化钙31.11％，氧化镁21.79％，三氧化二铁8.13％，三氧化二铬(Cr2O3)3.44％，六氧化二铬(Cr2O6)0.5％和重铬酸钠(Na2Cr2O7)1％左右等。铬渣所含主要矿物有方镁石(MgO)、硅酸钙(2CaO·SiO2)、布氏石(4CaO·Al2O3·Fe2O3)和1％～10％的残余铬铁矿等。
[0052] 以某生活垃圾焚烧飞灰为原料，其主要化学成分如下：
[0053] 二氧化硅20.5％，三氧化二铝5.8％，氧化钙35.8％，氧化镁2.1％，三氧化二铁3.2％，氧化钠3.7％，氯11.4％，铅1464mg/Kg，锌4179.5mg/Kg左右等。
[0054] 该飞灰的预处理过程包括：经过水洗脱盐，得到水洗的飞灰原料氯含量为1.5％，将水洗后的飞灰原料在真空干燥箱中干燥至水分含量为3％，得到预处理的飞灰。
[0055] 2)配料：为获得化学成分和物理性质稳定的焙烧物料，以满足高强耐材原料的要求，磨细后的预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉、添加剂，采用质量配料法配入各种物料形成混合料，飞灰、铬渣、废玻璃粉、无钙铬渣、碳酸钠按质量比1:1：0.2：0.2:0.1均匀配入。
[0056] 3)混匀：为使混合料成分均匀，具有适宜的水分、混匀粒度和空隙率，以达到最优的焙烧气氛，先将混合料进行干混，干混时间3min，再添加适宜的水分，进行二次混匀，混匀时间5min；
[0057] 4)焙烧：将混匀料均匀分布于焙烧设备中，外配50％还原煤铺底，在还原性气氛下进行焙烧，800℃条件下预热5min，焙烧温度1350℃条件下加热30min进行熔融，不同的矿物在高温还原气氛下软化熔融黏结成块。。
[0058] 5)冷却：物料被加热至熔融状态后，从排渣口排入水淬水箱，水封冷却条件下进行冷却，防止被还原的六价铬重新被氧化，水淬温度不高于30℃，经水淬急冷形成玻璃体，即使有极微量未被解毒的有害成分也被封固在玻璃体的晶格中，难以溶出，将该玻璃体送至水泥厂或建材厂，进行综合利用。
[0059] 将制备得到的玻璃化固化体进行毒性浸出实验，结果见表1所示。
[0060] 表1毒性浸出分析结果
[0061]元素名称 As Pb Cd Hg Zn Cu F
含量(mg/L) 未检出 1.10 0.17 0.01 1.80 0.15 0.02
含量(mg/L) 未检出 1.10 0.17 0.01 1.80 0.15 0.02
[0062] 实施例2：
[0063] 本实施例提供一种利用铬渣协同处置焚烧飞灰的无害化处理方法，包括以下几个步骤：
[0064] 1)原料准备：准备方法所需的原料，包括预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉、添加剂、还原煤。废弃物料在混匀前都需要进行破碎，将物料磨碎到足够的粒级，粒度宜破碎到5mm以下，经过筛分粒度过大的还要重新进行破碎、磨碎处理。
[0065] 以某铬盐生产企业贮存的危险废物铬渣为原料，其主要化学成分如下：
[0066] 二氧化硅9.57％，三氧化二铝4.58％，氧化钙31.11％，氧化镁21.79％，三氧化二铁8.13％，三氧化二铬(Cr2O3)3.44％，六氧化二铬(Cr2O6)0.5％和重铬酸钠(Na2Cr2O7)1％左右等。铬渣所含主要矿物有方镁石(MgO)、硅酸钙(2CaO·SiO2)、布氏石(4CaO·Al2O3·Fe2O3)和1％～10％的残余铬铁矿等。
[0067] 以某生活垃圾焚烧飞灰为原料，其主要化学成分如下：
[0068] 二氧化硅20.5％，三氧化二铝5.8％，氧化钙35.8％，氧化镁2.1％，三氧化二铁3.2％，氧化钠3.7％，氯11.4％，铅1464mg/Kg，锌4179.5mg/Kg左右等。
[0069] 该飞灰的预处理过程包括：经过水洗脱盐，得到水洗的飞灰原料氯含量为1.5％，将水洗后的飞灰原料在真空干燥箱中干燥至水分含量为3％，得到预处理的飞灰。
[0070] 2)配料：为获得化学成分和物理性质稳定的焙烧物料，以满足高强耐材原料的要求，磨细后的预处理的飞灰、铬渣、废玻璃粉、添加剂，采用质量配料法配入各种物料形成混合料，飞灰、铬渣、废玻璃粉、无钙铬渣、碳酸钠按质量比1:1：0.2：0.4:0.1均匀配入。
[0071] 3)混匀：为使混合料成分均匀，具有适宜的水分、混匀粒度和空隙率，以达到最优的焙烧气氛，先将混合料进行干混，干混时间3min，再添加适宜的水分，进行二次混匀，混匀时间5min；
[0072] 4)焙烧：将混匀料均匀分布于焙烧设备中，外配50％还原煤铺底，在还原性气氛下进行焙烧，800℃条件下预热5min，焙烧温度1350℃条件下加热30min进行熔融，不同的矿物在高温还原气氛下软化熔融黏结成块。。
[0073] 5)冷却：物料被加热至熔融状态后，从排渣口排入水淬水箱，水封冷却条件下进行冷却，防止被还原的六价铬重新被氧化，水淬温度不高于30℃，经水淬急冷形成玻璃体，即使有极微量未被解毒的有害成分也被封固在玻璃体的晶格中，难以溶出，将该玻璃体送至水泥厂或建材厂，进行综合利用。
[0074] 将制备得到的玻璃化固化体进行毒性浸出实验，结果见表2所示。
[0075] 表2毒性浸出分析结果
[0076] 元素名称 As Pb Cd Hg Zn Cu F含量(mg/L) 未检出 0.87 0.08 未检出 0.56 未检出 未检出
[0077] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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