一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法与流程

本发明属于无机填充材料合成和固体废物资源化利用，具体涉及一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法。

背景技术：

1、碳酸钙晶须作为一种新型的无机填充材料，具有增韧性能强、机械强度高、耐磨和耐热性能高的特点，有望替代碳化硅、硼酸铝等昂贵晶须的使用。铵光卤石的结构中由于氯化铵的独特存在而增加了氯化镁与结晶水之间的键长，使其相互之间的结合能力减弱，基于此特点铵光卤石也常作为生产无水氯化镁的原料。

2、生活垃圾焚烧飞灰具有含盐量高的特点，且含有重金属及二噁英类等多种毒害物质，在2008年被纳入《国家危险废物名录》。目前，我国飞灰的主要处置途径为安全填埋，但水溶性盐、重金属污染及二噁英类的毒性并没有完全消除。2021年，提出“重点研究和示范推广废酸、废盐、生活垃圾焚烧飞灰等危险废物利用处置和污染环境防治适用技术”。本发明专利公开的一种生活垃圾焚烧飞灰连续联合制备碳酸钙晶须和铵光卤石的方法，在解决飞灰无法有效资源化利用的难题同时，通过连续反应获取高品质碳酸钙晶须及铵光卤石产品，实现了固体废物的无害化处置和资源的再生利用。此外过程中将二氧化碳固定再碳酸钙晶须产品中，可同时实现二氧化碳的矿化封存。

技术实现思路

1、为实现生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用，本发明公开了一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，针对高盐分和重金属、二噁英含量较高导致生活垃圾焚烧飞灰难以资源化的难点，在酸洗脱盐、去除重金属额高温热解去除二噁英的同时，通过产物的连续反应再利用的生产循环，实现了飞灰的安全处置和资源化再生利用。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，具体步骤如下：

4、（1）向生活垃圾焚烧飞灰中加入盐酸，调节溶液反应终点至ph＜2，充分搅拌反应后固液分离，得到滤液a和滤饼a；

5、（2）将步骤（1）固液分离后的得到滤饼a经过多级逆流水洗后，充分洗脱水溶性盐分后固液分离过滤得到滤液b和滤饼b；

6、（3）将步骤（2）固液分离后的固体滤饼b经两级干燥、高温热解处理得到混凝土掺和料替代物；

7、（4）将步骤（1）与步骤（2）的一级水洗液滤液a与滤液b合并得到滤液c，依次经过除重、调节、纳滤膜分离得到粗盐水；

8、（5）将步骤（4）的粗盐水用氨水调节ph，泵入co2气体至溶液呈中性后固液分离，得到滤液f和固体d；

9、（6）对步骤（4）固液分离后的液体重复步骤（4），直至加入的nh4+与mg2+的摩尔比为1:1时且ca2+消耗殆尽，此过程根据溶液中离子浓度进行对应补充；

10、（7）将步骤（5）与步骤（6）所得到的固体d合并，干燥得到碳酸钙晶须。

11、作为本发明的一种改进，所述步骤（1）中盐酸为工业用废盐酸或商品盐酸，所述生活垃圾焚烧飞灰与盐酸固液比为1:3~4（kg/l），所述盐酸质量分数为≥15%。

12、作为本发明的一种改进，所述步骤（2）中多级逆流水洗的固液比为1:3（kg/l），所述的水洗次数为3次。

13、作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中两级干燥包括第一级干燥、第二级干燥，所述第一级干燥温度为95～130℃，干燥时间为2h，所述第二级干燥温度为300～350℃，干燥时间为2h；

14、所述步骤（3）中高温热解温度为800～850℃，氧含量＜0.1%，烟气停留时间＞3s。

15、作为本发明的一种改进，所述步骤（4）中具体包括如下步骤：

16、s1.将步骤（2）合并后的滤液c加入硫化物去除大部分重金属，充分反应后过滤得到滤液d和滤饼c，优选的硫化物为硫化钠，优选的投加比例为5g/l～10g/l。

17、s2.调节滤液d为偏碱性进行重金属二次沉淀后离心过滤得到滤液e和滤饼d，优选的ph＜9.5，优选的药剂为氢氧化钠、氨水；

18、s3.将滤液e通过纳滤膜进行一价、二价离子分离得到浓水和清盐水，分离清盐水进行蒸发浓缩析氯化钠/氯化钾盐，优选的纳滤膜材质为聚丙烯、聚氨酯类，所述粗盐水为浓水。

19、作为本发明的一种改进，所述步骤（5）氨水调节ph＜9.5，所述泵入co2气体流量为每立方米粗盐水1.5～2m3/h。

20、作为本发明的一种改进，所述步骤（6）投加氯化铵和氢氧化镁控制镁离子与铵根离子的摩尔比为1:1。

21、作为本发明的一种改进，所述步骤（7）干燥温度为100～105℃，干燥时间为3～5h。

22、作为本发明的一种改进，将所述步骤（6）固液分离后的液体调节ph后，充分搅拌蒸发浓缩后冷却结晶得到铵光卤石。

23、作为本发明的一种改进，所述调节ph为6，所述搅拌速率为400～600r/min，蒸发温度为80～90℃，浓缩时间为1h，冷却结晶时间为3～5h，冷却结晶温度为20℃。

24、本发明的有益效果为：

25、（1）本发明利用生活垃圾焚烧飞灰，通过多步骤处理得到碳酸钙晶须，实现对废弃物资源的高效回收利用。 通过加入硫化物和絮凝剂，有效去除重金属，提高产品的质量，同时减少环境污染。高温热解过程中，通过严格控制温度、氧含量和烟气停留时间，有效去除二噁英及有机污染物，确保产品的环保性。

26、（2）本发明经过的处理物料可作为建筑领域混凝土掺合料，扩展了产品的应用领域，提高了资源的综合利用价值。 通过纳滤膜对溶液进行一价、二价离子的分离，得到清盐水和浓盐水，可用于蒸发浓缩结晶，制备氯化钾/氯化钠再生盐，提高了产品的附加值。

技术特征：

1.一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，其特征在于，制备步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，其特征在于，所述步骤（1）的具体步骤为：

3.根据权利要求2所述的一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，其特征在于：所述步骤s1中盐酸为工业用废盐酸或商品盐酸，所述生活垃圾焚烧飞灰与盐酸固液比为1:3~4（kg/l），所述盐酸质量分数为≥15%。

4.根据权利要求2所述的一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，其特征在于：所述步骤s2中多级逆流水洗的固液比为1:3（kg/l），所述的水洗次数为3次。

5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，其特征在于：所述步骤s3中两级干燥包括第一级干燥、第二级干燥，所述第一级干燥温度为95～130℃，干燥时间为2h，所述第二级干燥温度为300～350℃，干燥时间为2h；

6.根据权利要求2所述的一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，其特征在于：所述步骤s4中除重药剂为硫化钠，质量分数5g/l～10g/l；所述步骤s4中调节药剂为氢氧化钠、氨水，调节终点ph＜9.5，所述纳滤膜材质为聚丙烯、聚氨酯。

7.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，其特征在于：所述步骤（2）中氨水调节ph＜9.5，所述泵入co2气体流量为每立方米粗盐水1.5～2m3/h。

8.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，其特征在于：所述步骤（3）中投加氯化铵和氢氧化镁控制镁离子与铵根离子的摩尔比为1:1。

9.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，其特征在于：所述步骤（4）中干燥温度为100～105℃，干燥时间为3～5h。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，其特征在于：将所述步骤（6）固液分离后的液体调节ph后，充分搅拌蒸发浓缩后冷却结晶得到铵光卤石；所述调节ph为6，所述搅拌速率为400～600r/min，蒸发温度为80～90℃，浓缩时间为1h，冷却结晶时间为3～5h，冷却结晶温度为20℃。

技术总结本发明涉及一种生活垃圾焚烧飞灰连续制备碳酸钙晶须的方法，将生活垃圾焚烧飞灰酸浸、除重、脱氮等预处理后得到氯化钙、氯化镁盐水，再加氨水后通入CO<subgt;2</subgt;制备碳酸钙晶须沉淀，剩余滤液可作为制备铵光卤石的反应液，本发明针对生活垃圾焚烧飞灰中难处置的高盐分、重金属及二噁英的难点合理资源化，产物的连续反应再利用的生产循环，实现了固体废物的资源化再生利用。技术研发人员：韩思宇,韩正昌,卜旭凌,马军军,朱家明,陶志慧,黄海峰,陈啸受保护的技术使用者：南京格洛特环境工程股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29