一种基于低温的垃圾焚烧飞灰无害资源化方法与流程

本发明涉及飞灰无害化处理，特别是涉及一种基于低温的垃圾焚烧飞灰无害资源化方法。

背景技术：

1、生活垃圾焚烧过程会产生垃圾量3％至5％的飞灰(以主流的炉排炉型焚烧炉计)，2022年全国垃圾焚烧飞灰产量已经超过1000万吨。垃圾焚烧飞灰是一种特殊的固体废物，其高含盐，并富含重金属和二噁英等污染物，被列入国家危险废物名录，因此需高度重视垃圾焚烧飞灰安全处置。

2、垃圾焚烧飞灰含有丰富的可资源化的成分。水泥窑协同处置焚烧飞灰技术可以在一定程度上实现飞灰资源化，同时节约填埋占用土地资源，但其所实现的附加值较低，工艺流程复杂，飞灰处置成本远高于填埋工艺的成本，且我国当前面临水泥行业产能过剩、水泥生产行业分布等问题，限制了该技术工艺的可持续发展和广泛应用。

3、将飞灰加热处理，一方面能够分解二噁英等有机物，同时能够起到稳定重金属的作用，是目前研究的热点方向之一。飞灰的高温熔融处理技术能够实现飞灰资源的彻底无害化、减量化和资源化，且能够获得更高附加值产品，但是高温熔融需要将飞灰加热至1300℃～1600℃，处置过程能耗很大，飞灰处置成本更是远高于水泥窑协同工艺路线的吨飞灰处置成本。飞灰的高温烧结大多需要在1100℃的高温下进行，过程能耗也很高。因此，降低飞灰热处理温度，降低工艺过程能耗，提高飞灰处置过程经济效益，成为飞灰资源化领域迫切需要解决的科学技术难题。开发低温热处理飞灰的工艺技术、实现飞灰的解毒和资源化，必将成为未来垃圾焚烧飞灰处置技术的重要发展方向。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种基于低温的垃圾焚烧飞灰无害资源化方法，本发明提供的飞灰无害资源化方法可实现低温下重金属的固定和二噁英的分解，无害资源化处置过程效率高、能耗低，得到的无害资源化产物重金属稳定效果持久，二噁英含量低，重金属浸出浓度低。

2、本发明在第一方面提供了一种基于低温的垃圾焚烧飞灰无害资源化方法，所述方法包括如下步骤：

3、将飞灰、辅料和催化剂进行混匀，得到混合料；所述辅料包括磷酸盐；所述催化剂由包含硫酸氧钛、偏钒酸铵、醋酸钠、羟乙基磺酸钠的混合体系反应得到；硫酸氧钛、偏钒酸铵、醋酸钠、羟乙基磺酸钠的质量比为100:0.5～3:5～10:3～6；

4、将所述混合料进行机械合金化处理、挤压成型造粒、热处理，得到无害资源化产物。

5、优选地，磷酸盐的用量为飞灰质量的1～3％；和/或

6、所述磷酸盐为磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸钾、焦磷酸钠中的一种或多种。

7、优选地，所述辅料还包括硅基辅料和金属基辅料；

8、所述金属基辅料为氢氧化镁、氢氧化铝、铝土矿粉、铝渣粉、氧化镁、碳酸镁中的一种或多种；

9、所述硅基辅料为粉煤灰、钢渣粉、尾矿粉、硅灰、气相二氧化硅中的一种或多种。

10、优选地，所述硅基辅料的用量为飞灰质量的10～50％；和/或

11、所述金属基辅料的用量为飞灰质量的5～25％。

12、优选地，所述催化剂的用量为飞灰质量的0.01～0.1％；和/或

13、所述催化剂的粒径不大于100nm。

14、优选地，所述反应的温度为120～150℃，时间为8～12h。

15、优选地，所述机械合金化处理采用球磨、挤压中的至少一种。

16、优选地，所述球磨的球料比为1:2～3，球磨转速为1000～3000rpm，球磨时间为15～30min。

17、优选地，所述挤压的压力为80～300mpa，时间为15～30min。

18、优选地，所述挤压成型造粒的压力不低于20mpa；和/或

19、所述热处理在惰性气氛下进行，所述热处理的温度为225～325℃，时间为30～120min；优选的是，所述惰性气氛中的惰性气体含量不小于98vol％。

20、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

21、本发明首先通过将飞灰、辅料和催化剂混合物通过机械合金化处理的方式提高固体物料之间发生界面反应的活性，有利于飞灰中的重金属的稳定；然后将机械合金化处理后的物料进行挤压成型造粒，得到具有一定尺寸的颗粒物；最后将颗粒物进行热处理，通过自制催化剂降低热处理的温度，可实现低温下重金属的固定和二噁英的分解，大大降低处理过程的成本，同时能够得到具有更高附加值无害资源化产物。

22、本发明提供的飞灰无害资源化方法可实现低温下重金属的固定和二噁英的分解，无害资源化处置过程效率高、能耗低，得到的无害资源化产物重金属稳定效果持久，二噁英含量低，重金属浸出浓度低。

技术特征：

1.一种基于低温的垃圾焚烧飞灰无害资源化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，磷酸盐的用量为飞灰质量的1～3％；和/或

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅料还包括硅基辅料和金属基辅料；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述硅基辅料的用量为飞灰质量的10～50％；和/或

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂的用量为飞灰质量的0.01～0.1％；和/或

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应的温度为120～150℃，时间为8～12h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械合金化处理采用球磨、挤压中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述球磨的球料比为1:2～3，球磨转速为1000～3000rpm，球磨时间为15～30min。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述挤压的压力为80～300mpa，时间为15～30min。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挤压成型造粒的压力不低于20mpa；和/或

技术总结
本发明涉及一种基于低温的垃圾焚烧飞灰无害资源化方法，属于飞灰无害化处理技术领域，该飞灰无害资源化方法包括：将飞灰、辅料和催化剂进行混匀，得到混合料；所述辅料包括磷酸盐；所述催化剂由包含硫酸氧钛、偏钒酸铵、醋酸钠、羟乙基磺酸钠的混合体系反应得到；硫酸氧钛、偏钒酸铵、醋酸钠、羟乙基磺酸钠的质量比为100:0.5～3:5～10:3～6；将所述混合料进行机械合金化处理、挤压成型造粒、热处理，得到无害资源化产物。本发明提供的飞灰无害资源化方法可实现低温下重金属的固定和二噁英的分解，无害资源化处置过程效率高、能耗低，得到的无害资源化产物重金属稳定效果持久，二噁英含量低，重金属浸出浓度低。

技术研发人员：刘海涛,曹海琳,翁履谦
受保护的技术使用者：深圳市航天新材科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/7