飞灰、硫酸钠废盐与有色冶炼烟气协同处理系统和方法与流程

本技术涉及化工环境，具体而言，涉及一种飞灰、硫酸钠废盐与有色冶炼烟气协同处理系统和方法。

背景技术：

1、城市生活垃圾的处理方式以填埋法、焚烧法和堆肥法为主。其中，焚烧法由于可以有效实现垃圾减量化，已成为城市垃圾的主要处理方式。垃圾燃烧的过程中，有机物被氧化为水和二氧化碳排放在大气中，无机物主要变为了粒径较小的固体颗粒。这些固体颗粒物中，颗粒较大的沉淀在焚烧炉底部及炉排上，细小的颗粒物进入了烟气净化装置，这些细小的颗粒物约占焚烧残余物总质量的五成，另外五成是该过程中投加的石灰石或活性炭。这些残余物颗粒较大的在除尘器(静电除尘器、布袋除尘器等)中被捕集。颗粒较小的在烟道或烟囱的底部沉降下来，称作垃圾焚烧飞灰，其中含有重金属和钙、钠、钾、氯等元素。飞灰属于危废，目前的处置方式主要为填埋，会占用耕地，并产生渗滤液污染土壤和地下水。

2、在有色冶金废水零排放过程中，废水中的盐类会以杂盐的形式外排。

3、有色冶金过程所产生的烟气经过处理达标后外排大气，其中含有大量二氧化碳可造成温室效应。

4、针对上述问题，如果能够开发出一种将上述危废作为原料进行资源化处理产生高附加值产品(如硫酸钾、碳酸钠等)的工艺、系统，则既可节约资源、变废为宝，又可以减少环境污染。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种飞灰、硫酸钠废盐与有色冶炼烟气协同处理系统和方法，以解决现有技术中多种废弃资源无法较好的利用以造成资源浪费或污染环境的问题。

2、为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种飞灰、硫酸钠废盐与有色冶炼烟气协同处理系统，处理系统包括：

3、飞灰分离单元，具有飞灰入口、飞灰用水入口、氯化钾出口和氯化钠出口，飞灰分离单元用于从垃圾焚烧飞灰中分别分离出氯化钾和氯化钠；

4、铵盐水单元，具有氨气入口、盐用水入口、盐水用盐入口和饱和铵盐水出口；氯化钠出口和盐水用盐入口相连；铵盐水单元用于将水、氯化钠和氨气混合形成饱和铵盐水；

5、碳化单元，具有饱和铵盐水入口、冶炼烟气入口和碳化物料出口；饱和铵盐水出口和饱和铵盐水入口相连；碳化单元用于使饱和铵盐水和有色冶炼烟气进行碳化反应以生成含有碳酸氢钠和氯化铵的碳化物料；

6、第一分离单元，具有碳化物料入口、碳酸氢钠出口和氯化铵出口；碳化物料出口和碳化物料入口相连；第一分离单元用于从碳化物料中分离出碳酸氢钠和氯化铵；

7、热解单元，具有碳酸氢钠入口、热解烟气出口和碳酸钠出口；碳酸氢钠出口和碳酸氢钠入口相连；热解单元用于将碳酸氢钠热解为碳酸钠；

8、反应单元，具有氯化钾入口、硫酸钠入口、反应用水入口和硫酸钾出口；氯化钾出口和氯化钾入口相连；反应单元用于使冶金副产物硫酸钠废盐和氯化钾进行复分解反应并从分解物料中分离出硫酸钾。

9、进一步地，处理系统还包括碳酸钠储存单元、氯化铵储存单元、硫酸钾储存单元、蒸馏水储存单元、氯化钠储存单元和氯化钾储存单元；

10、氯化钠出口和氯化钠储存单元的入口相连，氯化钠储存单元的出口和铵盐水单元的盐水用盐入口相连；

11、氯化钾出口和氯化钾储存单元的入口相连，氯化钾储存单元的出口和反应单元的氯化钾入口相连；

12、蒸馏水储存单元的出口分别和飞灰分离单元的飞灰用水入口、铵盐水单元的盐用水入口、反应单元的反应用水入口各自相连；

13、热解单元的碳酸钠出口和碳酸钠储存单元的入口相连；第一分离单元的氯化铵出口和氯化铵储存单元的入口相连；反应单元的硫酸钾出口和硫酸钾储存单元的入口相连。

14、进一步地，飞灰分离单元包括：

15、飞灰洗涤单元，具有飞灰入口、飞灰用水入口和固液混合物出口；飞灰洗涤单元用于洗涤飞灰以形成固液混合物；

16、第二分离单元，具有固液混合物入口和分离后液相物料出口；固液混合物出口和固液混合物入口相连；第二分离单元用于从固液混合物中分离出含有氯化钾和氯化钠的液相物料；

17、第一蒸发结晶单元，具有分离后液相物料入口、冷却结晶母液入口、氯化钠出口、第一蒸发水出口和含氯化钾母液出口；分离后液相物料出口和分离后液相物料入口相连；第一蒸发结晶单元用于从含有氯化钾和氯化钠的液相物料中蒸发结晶出氯化钠并分离出含氯化钾母液；

18、冷却结晶单元，具有含氯化钾母液入口、冷却结晶母液出口和氯化钾出口；含氯化钾母液出口和含氯化钾母液入口相连；冷却结晶母液出口和冷却结晶母液入口相连；冷却结晶单元用于从含氯化钾母液中冷却结晶出氯化钾。

19、进一步地，处理系统还包括蒸馏水储存单元，第一蒸发水出口和蒸馏水储存单元的入口相连。

20、进一步地，第一蒸发结晶单元采用多效蒸发装置和/或机械蒸汽再压缩装置。

21、进一步地，铵盐水单元包括：

22、饱和盐水单元，具有盐水用盐入口、盐用水入口和饱和盐水出口；饱和盐水单元用于将氯化钠和水混合形成饱和盐水；

23、饱和铵盐水单元，具有饱和盐水入口、氨气入口和饱和铵盐水出口；饱和盐水出口和饱和盐水入口相连；饱和铵盐水单元用于将氨气和饱和盐水形成饱和铵盐水。

24、进一步地，热解单元的热解烟气出口和碳化单元的冶炼烟气入口相连。

25、进一步地，碳化单元采用碳化塔装置。

26、进一步地，热解单元采用回转窑装置。

27、进一步地，铵盐水单元采用氨吸收塔装置。

28、进一步地，第二分离单元包括：

29、第一固液分离单元，具有固液混合物入口、飞灰固相物料出口、飞灰液相物料出口；第一固液分离单元用于从固液混合物中分离出飞灰液相物料；

30、除硬单元，具有飞灰液相物料入口、除硬药剂入口和除硬后物料出口；飞灰液相物料出口和飞灰液相物料入口相连；除硬单元用于去除飞灰液相物料中的钙离子和镁离子以形成除硬后物料；

31、除重金属单元，具有除硬后物料入口、除重金属药剂入口和除重金属后物料出口；除硬后物料入口和除硬后物料出口相连；除重金属单元用于去除除硬后物料中的重金属以形成除重金属后物料；

32、第二固液分离单元，具有除重金属后物料入口、分离后固相物料出口和分离后液相物料出口；除重金属后物料出口和除重金属后物料入口相连；第二固液分离单元用于从除重金属后物料中分离出含有氯化钾和氯化钠的液相物料；

33、第一固液分离单元选用带滤机和/或板框压滤机设备；第二固液分离单元选用带滤机和/或板框压滤机设备；

34、处理系统还包括固废储存单元；飞灰固相物料出口、分离后固相物料出口分别和固废储存单元的入口相连。

35、进一步地，第一分离单元包括：

36、第三固液分离单元，具有碳化物料入口、碳酸氢钠出口和含氯化铵物料出口；第三固液分离单元用于从碳化物料中分别分离出碳酸氢钠和含氯化铵的物料；

37、盐析单元，具有含氯化铵物料入口、盐析用盐入口和盐析后物料出口；含氯化铵物料出口和含氯化铵物料入口相连；氯化钠出口和盐析用盐入口相连；盐析单元用于利用氯化钠从含氯化铵的物料中将氯化铵分离出以形成氯化铵固液混合物；

38、第四固液分离单元，具有盐析后物料入口、氯化铵出口、第四固液分离液相物料出口；盐析后物料出口和盐析后物料入口相连；第四固液分离液相物料出口和铵盐水单元的盐用水入口相连；第四固液分离单元用于从氯化铵固液混合物中分离出氯化铵；

39、第三固液分离单元采用带滤机和/或板框压滤机装置；第四固液分离单元采用带滤机和/或板框压滤机装置。

40、进一步地，处理系统还包括氯化钠储存单元，氯化钠储存单元的出口和盐析用盐入口相连。

41、进一步地，反应单元包括：

42、第一复分解反应单元，具有氯化钾入口、硫酸钠入口、反应用水入口和第一分解物料出口；第一复分解反应单元用于使氯化钾和冶金副产物硫酸钠进行第一次复分解反应以生成含有钾芒硝和氯化钠的复分解物料；

43、第五固液分离单元，具有第一分解物料入口、钾芒硝出口和含氯化钠液相物料出口；第一分解物料出口和第一分解物料入口相连；第五固液分离单元用于从含有钾芒硝和氯化钠的复分解物料中分离出钾芒硝和含有氯化钠的液相物料；

44、第二复分解反应单元，具有钾芒硝入口、第二复分解反应用氯化钾入口、第二复分解反应用水入口和含硫酸钾物料出口；钾芒硝出口和钾芒硝入口相连；第二复分解反应单元用于使钾芒硝和氯化钾反应生成含硫酸钾的物料；

45、第六固液分离单元，具有含硫酸钾物料入口和硫酸钾出口；含硫酸钾物料出口和含硫酸钾物料入口相连；第六固液分离单元用于从含硫酸钾的物料中分离出硫酸钾。

46、进一步地，反应单元还包括第二蒸发结晶单元，具有含氯化钠液相物料入口、第二蒸发水出口、第二蒸发母液出口和第二蒸发结晶氯化钠出口；含氯化钠液相物料出口和含氯化钠液相物料入口相连；第二蒸发结晶单元用于从含有氯化钠的液相物料中蒸发结晶出氯化钠；

47、第一复分解反应单元还具有第二蒸发母液入口和第六分离清液入口；第六固液分离单元还具有第六分离清液出口；第二蒸发母液出口和第二蒸发母液入口相连；第六分离清液出口和第六分离清液入口相连；

48、处理系统还包括蒸馏水储存单元；蒸馏水储存单元的出口分别和第一复分解反应单元的反应用水入口、第二复分解反应单元的第二复分解反应用水入口相连；第二蒸发结晶单元的第二蒸发水出口和蒸馏水储存单元的入口相连。

49、进一步地，处理系统还包括氯化钠储存单元，第二蒸发结晶单元的第二蒸发结晶氯化钠出口和氯化钠储存单元的入口相连。

50、进一步地，第一复分解反应单元和第二复分解反应单元采用反应釜装置。

51、进一步地，第五固液分离单元采用带滤机和/或板框压滤机装置；第六固液分离单元采用带滤机和/或板框压滤机装置。

52、进一步地，第二蒸发结晶单元采用多效蒸发装置和/或机械蒸汽再压缩装置。

53、根据本技术的第二方面，提供了一种飞灰、硫酸钠废盐与有色冶炼烟气协同处理方法，该方法采用上述协同处理系统；方法包括以下步骤：

54、步骤1：对垃圾焚烧飞灰进行处理，分别分离出氯化钾和氯化钠；

55、步骤2：利用氯化钠、水和氨气形成饱和铵盐水；

56、步骤3：利用饱和铵盐水和有色冶炼烟气进行碳化反应，得到含有碳酸氢钠和氯化铵的碳化物料；

57、步骤4：从含有碳酸氢钠和氯化铵的碳化物料中分别分离出碳酸氢钠和氯化铵；

58、步骤5：对碳酸氢钠进行热解反应，得到碳酸钠；

59、步骤6：将氯化钾、硫酸钠和水混合、反应，从反应产物中分离得到硫酸钾。

60、进一步地，步骤1的具体过程包括：

61、步骤1-1：先水洗飞灰形成固液混合物，在对固液混合物进行分离，得到含有氯化钾和氯化钠的液相物料；

62、步骤1-2：对含有氯化钾和氯化钠的液相物料进行第一蒸发结晶，分别得到第一蒸发水、氯化钠和含氯化钾母液；

63、步骤1-3：对含氯化钾母液进行冷却结晶，分离出氯化钾。

64、进一步地，步骤6的具体过程包括：

65、步骤6-1：将氯化钾、硫酸钠和水混合，进行第一次复分解反应，得到含有钾芒硝和氯化钠的复分解物料；

66、步骤6-2：对含有钾芒硝和氯化钠的复分解物料进行固液分离，得到含有钾芒硝和含有氯化钠的液相物料；

67、步骤6-3：将钾芒硝、氯化钾和水混合，进行第二次复分解反应，得到含硫酸钾的物料；

68、步骤6-4：对含硫酸钾的物料进行固液分离，得到硫酸钾。

69、进一步地，热解反应的温度为100～200℃。

70、进一步地，碳化反应的二氧化碳操作压力为0.3～0.6mpa。

71、进一步地，碳化反应的操作温度为30℃～60℃。

72、进一步地，步骤3中碳化反应的操作温度为30℃～40℃。进一步地，步骤1-1的具体过程包括：先水洗飞灰形成固液混合物，进行第一次固液分离，分离出飞灰液相物料；飞灰液相物料依次经过除硬和除重金属处理后，再进行第二次固液分离，得到含有氯化钾和氯化钠的液相物料；其中，除硬的药剂为氢氧化钠和碳酸钠，采用双碱法除硬；除重金属的药剂为硫化钠。

73、进一步地，步骤6-2的过程还包括对含有氯化钠的液相物料进行第二蒸发结晶，得到第二蒸发水、氯化钠和第二蒸发母液；第二蒸发母液、步骤6-4固液分离后的清液和步骤6-1的物料混合，进行第一次复分解反应；第二蒸发结晶的温度为90℃～120℃。

74、进一步地，第一蒸发结晶的温度为90℃～120℃。

75、进一步地，冷却结晶的温度为10℃～35℃。

76、进一步地，氯化钾与硫酸钠的投料摩尔比为(2～3):1。

77、进一步地，第一次复分解反应的温度为30℃～60℃。

78、进一步地，第二次复分解反应的温度为25℃～60℃。

79、应用本技术的技术方案，提供了一种飞灰、硫酸钠废盐与有色冶炼烟气协同处理系统和方法，通过从垃圾焚烧飞灰中提取出氯化钠和氯化钾，利用该氯化钠和氨气形成饱和铵盐水，利用该饱和铵盐水来处理有色冶金烟气进而形成产品碳酸钠和氯化铵；又利用飞灰中的氯化钾和无价值的有色冶金副产工业硫酸钠反应形成产品硫酸钾；本技术处理系统和方法充分实现了飞灰、硫酸钠废盐与有色冶炼烟气废弃资源的循环利用，并且获得的产品碳酸钠、氯化铵和硫酸钾均符合国家标准要求，其具有较高的使用价值，同时还有效减少了危险废物对环境的危害。