专利名称：焚烧飞灰真空辅助热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于环境保护领域的焚烧飞灰无害化和资源化处理工艺，尤其适合重金属镉、铅和锌含量高的危险焚烧飞灰。
2、技术背景焚烧飞灰中重金属主要以氧化物、硫酸盐、硅酸盐、氯化物和复杂化合物形态出现，具有相当高的浸出率和生物毒性。为了减少飞灰对环境的危害，防止飞灰中的毒性重金属对土壤、地下水造成污染，必须对焚烧飞灰进行无害化处理。目前国际上流行的处理方式有以下4种水泥混凝固化处理、药剂处理、酸溶液浸出处理和熔融固化处理。水泥混凝固化的缺点是，需要大量水泥，废物体积和重量增大很多倍，增加了后处理的难度；药剂处理的缺点是成本太高，稳定效果受pH值的影响较大；酸溶液浸出处理的缺点是，需要大量酸液，同时产生大量高浓度废水，二次污染突出。熔融处理的优点是飞灰减容率高，并将其中的有机化合物等毒性物质完全分解去除，熔渣又可被回收再次资源化，用作路基、建筑材料、水泥等配料。但缺点是需要在1200～1400℃左右操作，耗能大、成本高，可持续性较差。特别是对于能源和资金相对短缺的发展中国家，该法的推广使用会受到很大限制；同时熔融处置对于重金属含量较高的高危飞灰处理效率较差，因为大量的铅、锌、镉、汞等重金属会在熔融过程中挥发出来，产生二次污染。
3、发明内容本发明的目的正是为了克服上述现有技术存在的不足而提供一种流程简单、重金属去除效率高、耗能小、不产生二次污染的焚烧飞灰真空辅助热处理工艺。
焚烧飞灰真空辅助热处理工艺，其特征在于，生产工艺分为两个工序，即焚烧飞灰成型干燥工序和真空热处理工序；所述的成型干燥工序，即将飞灰与氯化剂、粘合剂混合均匀并制粒或制块，再将制成的粒或块的物料干燥至水分含量小于1％；所述的真空炉处理工序是将粒状或块状物料装入料舟中，将料舟送入真空炉内进行真空热处理，真空炉挥发出的有机物和重金属蒸气经冷凝器冷却后捕获，处理完成后打开炉门，分别取出料舟中残渣和蒸馏冷凝物。
本发明的主要适用对象为重金属含量比较高的焚烧飞灰，其中镉、铅和锌的含量至少有一项大于5000mg/kg；所述的成型干燥工序由混料、制粒或制块或干燥组成，制粒或制块所用的粘结剂为工业淀粉，加入量为焚烧飞灰重量的1～3％；氯化剂为氯化铵或氯化钠，加入量由焚烧飞灰的氯含量确定，当飞灰中氯含量＞0.6％时不用添加，否则添加飞灰重量的1～2％，干燥温度为120～150℃；所述的焚烧飞灰真空辅助热处理工艺，其特征在于，所述真空热处理工序，其真空炉的加热方式为间接加热，真空炉的炉膛温度为400～900℃，真空度为10～1000Pa，冷凝器温度为-10～10℃。
本发明的成型干燥工序主要有两方面目的，一方面是为了满足真空热处理对炉料的要求；另一方面氯化剂的目的是降低真空热处理的温度，因为氯化物的挥发温度一般会小于氧化物及纯物质。真空热处理工序的冷凝器温度为-10～10℃，保证金属蒸气和有机物蒸气的完全冷却，不产生二次污染。
下面结合说明书附图及实施倒进一步阐述本发明的内容
图1是本发明的工艺流程示意图具体实施方式
如图1所示，焚烧飞灰真空辅助热处理工艺主要分为两个工序，即焚烧飞灰成型干燥工序和真空热处理工序。本实施例中，飞灰来自于中国南方某城市的危险废物焚烧炉。该焚烧飞灰采用HNO3/HClO4/HF/HCl方法消解后，利用电感耦合等离子体光谱仪(OPTIMA 2000)测定其主要重金属元素的含量。该飞灰的重金属含量非常高，镉、铅和锌的含量为95,6700和13000mg/kg，属危险废物，如果不加妥善预处理，进入填埋场后很可能会对地下水造成污染。该飞灰样品氯含量为0.66％，所以不用加入氯化剂。仅加入2％的粘结剂，制成粒状，然后120～150℃干燥至水分小于1％。
干燥后样品装入石英料舟中，将料舟装入真空炉中，设定温度为700～900℃，真空度为10～1000Pa，时间为4小时后出料。加热过程中挥发出的金属和有机物蒸气利用设置在炉外的冷凝器捕获。冷凝器的温度控制在0℃左右。处理完成后，飞灰残渣中主要有毒重金属的去除率为镉＞90％，铅＞80％，锌＞60％，毒性浸出实验结果表明，浸出液中各项重金属浓度均不超过国家标准(GB5085.3-1996)，该残渣不属于危险废物，可以作为生产水泥的原料使用。而挥发冷凝物中的铅含量为10～40％，锌含量为8～30％，可以作为高品位有价矿物使用。
权利要求
1.焚烧飞灰真空辅助热处理工艺，其特征在于，生产工艺分为两个工序，即焚烧飞灰成型干燥工序和真空热处理工序；所述的成型干燥工序，即将飞灰与氯化剂、粘合剂混合均匀并制粒或制块，再将制成的粒或块的物料干燥至水分含量小于1％；所述的真空炉处理工序是将粒状或块状物料装入料舟中，将料舟送入真空炉内进行真空热处理，真空炉挥发出的有机物和重金属蒸气经冷凝器冷却后捕获。处理完成后分别取出料舟中残渣和冷凝器中蒸馏冷凝物。
2.根据权利要求书1所述的焚烧飞灰真空辅助热处理工艺，其特征在于，焚烧飞灰中镉、铅或锌的浓度至少有一项大于5000mg/kg。
3.根据权利要求书1所述的焚烧飞灰真空辅助热处理工艺，其特征在于，所述的成型干燥工序由混料、制粒或制块和干燥组成，制粒或制块所用的粘结剂为工业淀粉，加入量为焚烧飞灰重量的1～3％；添加剂为氯化铵或氯化钠，加入量由焚烧飞灰的氯含量确定，当飞灰中氯含量＞0.6％时不用添加，否则添加至飞灰重量的1～2％，干燥温度为120～150℃。
4.根据权利要求书1所述的焚烧飞灰真空辅助热处理工艺，其特征在于，所述真空热处理工序，其真空炉的加热方式为间接加热，真空炉的炉膛温度为400～900℃，真空度为10～1000Pa，冷凝器温度为-10～10℃。
全文摘要
焚烧飞灰真空辅助热处理工艺，其工艺分为两个工序，即焚烧飞灰成型干燥工序和真空热处理工序；所述的成型干燥工序，即将飞灰与添加剂、粘合剂混合均匀并制粒或制块，再将制成的粒或块的物料干燥至水分含量小于1％；所述的真空炉处理工序是将粒状或块状物料装入料舟中，将料舟送入真空炉内进行真空热处理，真空炉挥发出的有机物和重金属蒸气经冷凝器冷却后捕获，处理完成后取出料舟中残渣和蒸馏冷凝物。本发明可以有效处理高重金属含量的危险飞灰，处理后的残渣和蒸馏冷凝物均可作为原料使用。该工艺流程简单、重金属去除效率高、耗能小、不产生二次污染。
文档编号B09B3/00GK1931458SQ20061011286
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月6日 优先权日2006年9月6日
发明者朱建新, 张付申, 赵丽娟, 樊芸, 赵伟 申请人:中国科学院生态环境研究中心