一种利用烧结工艺协同处置垃圾焚烧飞灰的方法与流程

本发明属于废物资源化利用，具体涉及一种利用烧结工艺协同处置垃圾焚烧飞灰的方法。

背景技术：

1、垃圾焚烧飞灰主要产生于生活垃圾焚烧发电厂的布袋除尘器等烟气净化系统以及烟道与烟囱底部沉降的少量底灰，其组成成分主要为钙、钠和钾等的氧化物，还有包括一些重金属离子与氯离子反应生成的氯化物。一般垃圾焚烧飞灰中的重金属总量占飞灰整体质量的0.5％～3.0％，二噁英的毒性当量值集中在0.10～20.00ng/g之间，盐类以可溶性氯盐nacl、kcl等为主，其含量高达20％～30％，因此生活垃圾焚烧飞灰具有毒性强、氯含量高的特点，处理难度较大，处理成本较高。而目前飞灰的主要处理方式主要为螯合填埋、水泥窑协同处置。应用较多的填埋处理方式对场地有严格要求，需要开展飞灰的资源化处理技术。

2、目前，垃圾焚烧飞灰的主要处理方式及其存在的缺点有：(1)水泥固化填埋。该方式增容较大，侵占大量土地资源，cr6+、zn等金属较难被稳定，仍有浸出风险，二噁英污染未被有效处理；(2)化学药剂稳定技术。该方式较难实现多种重金属的稳定化；对二噁英及溶解盐的稳定性较弱；(3)热处理技术。目前主要为水泥窑协同处理法，其缺陷在于飞灰中cl的存在易对窑体产生腐蚀，同时影响水泥品质，从而限制水泥使用范围，而单独的高温处理则存在能耗高、投资大等问题。

3、钢铁炉窑是一种高温装置，如果能利用其对飞灰进行处置，则可以实现钢铁窑炉的多元化利用。但是在钢铁窑炉协同处置中，由于飞灰中含有的氯元素会对烧结矿造成不利影响，因此飞灰必须经过预处理才能添加到烧结炉中。目前的预处理措施利用水洗去除垃圾焚烧飞灰中氯元素，然后将其用于窑炉中与铁矿石协同烧结，但是飞灰水洗仍然具有一定缺陷：1)耗费大量的水资源；2)脱氯废水需要二次处理；3)对于二噁英等有毒物质的稳定性作用较少。寻找合适的窑炉协同处理方法十分重要。

4、专利cn107099658a公开了一种铁矿烧结过程资源化处置垃圾飞灰的方法，其主要是将垃圾焚烧飞灰与含铁原料及生物炭混合，制成球核，在球核表面包裹细粒磁铁矿形成核壳结构球料，将其低温干燥脱水后，取代传统的成品烧结矿铺底料，然后进行烧结，该方法可以确保二噁英被高效降解，同时不会产生二次污染。该工艺使用生物炭还有含铁原料与飞灰造球，确保了飞灰重金属的固定和二噁英的降解，同时没有水洗所产生的废水等二次污染，但是仍然存在一定的缺陷，其预处理耗能较大，制备好的球料需要在80-150℃热风干燥，同时对烧结工艺有一定的要求，需要作为铺底料进行布料，难以实现批量化生产。因此，如何通过简单且低能耗的方法，实现窑炉协同处理飞灰是本发明所要解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用烧结工艺协同处置垃圾焚烧飞灰的方法，将废弃生物质、垃圾焚烧飞灰以及添加剂混合，常温压力成型制备燃料块，之后与烧结物料铁矿石一起进行烧结，在烧结温度下可以实现重金属的固定，能耗小，且工艺简单，适合批量化生产。

2、本发明具体是通过如下技术方案来实现的。

3、一种利用烧结工艺协同处置垃圾焚烧飞灰的方法，包括以下步骤：

4、s1、将垃圾焚烧飞灰、生物质和添加剂混合进行复配，制备混合料；所述添加剂中的活性成分为硅酸钠和/或硅酸钾；

5、s2、用压力成型设备将s1制备的混合料制备成燃料体；

6、s3、将s2制备的燃料体添加的烧结物料中，进行烧结，实现对垃圾焚烧飞灰的资源化利用。

7、在本发明的一些实施方式中，s1中，添加剂由硅酸钾、硅酸钠和淀粉质粘合剂混合制备，硅酸钾、硅酸钠和淀粉质粘合剂的质量比为1:2～3:2～3。

8、在本发明的一些实施方式中，s1中，所述垃圾焚烧飞灰中为生活垃圾经炉排炉焚烧后得到的飞灰。

9、在本发明的一些实施方式中，s1中，所述生物质为废弃秸秆或木屑。

10、在本发明的一些实施方式中，s1中，垃圾焚烧飞灰、生物质、添加剂的质量比为20～30:50～75:5～15。

11、在本发明的一些实施方式中，s2中，燃料体的形态为块状或者棒状，成型压力为30～45kn。

12、在本发明的一些实施方式中，s3中，燃料体和烧结物料质量比为1：100～200。

13、在本发明的一些实施方式中，s3中，烧结工艺参数为：点火温度为1000～1150℃，烧结最高温度为1200～1350℃，控制烧结过程中升温速率不低于220℃/min。

14、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

15、本发明将废弃生物质、垃圾焚烧飞灰以及添加剂混合，常温压力成型制备燃料块，之后与烧结物料铁矿石一起进行烧结。燃料块中掺入的高热值物料(废弃生物质)，可以在烧结过程中提供热量，替代烧结炉中的焦炭，节省能源，同时外加的热源能够保促进对重金属的固定，从而确保处理后的炉渣的安全性，并优化炉渣的资源化利用性能；燃料块中掺入的添加剂是以硅酸钠和硅酸钾为活性成分，能固定部分氯元素，同时使用压力成型技术，使得燃料块的颗粒间的接触面积增大，飞灰颗粒间的接触更加紧密，对与重金属的固定更加有效。

16、本发明所需的物料成本和能源消耗更低，同时能够替代传统烧结炉中焦炭节省能源消耗；能够在保证不影响烧结矿性质的前提下，实现飞灰的无害化处理。得到的燃料块可以直接与烧结原料混合烧结，烧结流程更加简便。高温环境下飞灰中的重金属与烧结物料铁矿石中的金属元素发生烧结和晶格替换等变化，烧结生成玻璃体，可将垃圾焚烧飞灰进行无害化和资源化处理，燃烧后的炉渣可变废为宝，用于建筑材料等。

17、总而言之，本发明利用钢铁炉窑协同处理飞灰，在保证不影响烧结矿性质的前提下，在烧结矿的烧结温度下可以实现飞灰中重金属的固定，并在外加热源下进一步提升飞灰的无害化处理水平，工艺简单，适合批量化生产。

技术特征：

1.一种利用烧结工艺协同处置垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，添加剂由硅酸钾、硅酸钠和淀粉质粘合剂混合制备，硅酸钾、硅酸钠和淀粉质粘合剂的质量比为1:2～3:2～3。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述垃圾焚烧飞灰中为生活垃圾炉排炉焚烧后得到的飞灰。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物质为废弃秸秆或木屑。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，垃圾焚烧飞灰、生物质、添加剂的质量比为20～30:50～75:5～15。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，燃料体的形态为块状或者棒状，成型压力为30～45kn。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，燃料体和烧结物料质量比为1：100～200。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，烧结工艺参数为：点火温度为1000～1150℃，烧结温度为1200～1350℃，控制烧结过程中升温速率不低于220℃/min。

技术总结本发明属于废物资源化利用技术领域，具体涉及一种利用烧结工艺协同处置垃圾焚烧飞灰的方法，包括以下步骤：将垃圾焚烧飞灰、生物质、添加剂混合进行复配，制备混合料；所述添加剂中的活性成分为硅酸钠和/或硅酸钾；用压力成型设备将所述混合料制备成燃料体；将所述燃料体添加到烧结物料中，进行烧结，实现对垃圾焚烧飞灰的资源化利用。本发明在可以实现利用烧结工艺协同处理垃圾飞灰，在较低的烧结温度下可以实现重金属的固定，掺入的添加剂还具有降低飞灰熔点的作用，成型燃料外加热源进一步提升完善飞灰的资源化处理。技术研发人员：白俊伟,姜猛,炼峰,李国宁,靳军,郭晓燕,李鹏毅,王旭光,杨江涛,杨忠伟受保护的技术使用者：长治首钢生物质能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/8