CN111530618B - 一种垃圾飞灰按密度分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种垃圾飞灰按密度分离方法，首先配制氯化铵或硝酸铵溶液；将垃圾飞灰和氯化铵或硝酸铵溶液按一定比例混合，将反应后固液混合物进行抽滤，水洗后，形成垃圾飞灰滤饼，保存备用；配制浓度从低至高的若干份多钨酸钠重液，使用从低至高不同浓度的多钨酸钠重液，将垃圾飞灰通过浮沉分离的方法形成不同密度的子样，从而实现将垃圾飞灰按密度分离的目的。本发明具有可操作性强、结果准确性高的优点，可应用于垃圾飞灰的研究工作中，为垃圾飞灰的研究提供方便。

Description

一种垃圾飞灰按密度分离方法
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧发电领域，具体涉及一种垃圾飞灰按密度分离方法。
背景技术
随着我国城镇化快速推进，生活垃圾产生量巨大并以每年8-10%的速度增长。目前填埋和焚烧是我国垃圾两种主要处理方法，其中焚烧具有灭菌彻底、体积降低大和热能可利用等优点，在我国所占比例会越来越高。生活垃圾经过焚烧产生飞灰，目前，填埋是我国生活垃圾焚烧飞灰主要处置方法。用螯合剂或/和水泥将生活垃圾焚烧飞灰稳定化后送入填埋场填埋，具有设备简单、处置成本低等优点，但飞灰中二噁英难以降解、重金属污染物被暂时封存、盐类物质不能固化，对地下水和环境存在污染隐患；而且，城市周边土地尤为紧张，很多填埋场已经或即将用完。因此，生活垃圾焚烧飞灰填埋处置难以长期使用，也不符合国家正在推动的建设无废城市的要求，急需研究新方法。
另一方面，医疗垃圾也采用焚烧办法处理，由于其焚烧过程中二噁英生成量大，喷入更多石灰和活性炭，吸收HCl和捕集二噁英，焚烧飞灰也都采用填埋办法处置。
开发生活及医疗垃圾焚烧飞灰处理新方法的研究基础是掌握垃圾飞灰中炭和二噁英分布规律，由于炭密度1.3-1.6 kg/cm3，而无机灰渣密度度2.6-2.8 kg/cm3，用密度1.8-2.4 kg/cm3重液浮沉、离心分离是将垃圾飞灰中炭和无机质灰渣分离的一种可行办法。煤炭、冶金等领域可借鉴使用的重液有氯化钙重液、有机重液和多钨酸钠重液。氯化钙自身密度低且在水中溶解度有限，氯化钙重液密度最高只能配制到2.0 kg/cm3；由四氯化碳、苯和三溴甲烷可配制密度1.8-2.4 kg/cm3有机重液，但二噁英是有机物，会溶解到有机重液中，失去了垃圾飞灰浮沉的意义；多钨酸钠虽可以配制出1.8-2.4 kg/cm3重液，但垃圾飞灰中含有大量氢氧化钙，会和多钨酸钠反应，因此也不能使用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种垃圾飞灰不同密度组分浮沉分离方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种垃圾飞灰按密度分离方法，包括以下步骤：
1)配制氯化铵或硝酸铵溶液；
2)将垃圾飞灰和氯化铵或硝酸铵溶液按一定比例混合，将反应后固液混合物进行抽滤，水洗后，形成垃圾飞灰滤饼，保存备用；
3)配制密度不同的若干份多钨酸钠重液，包括第一密度多钨酸钠重液、第二密度多钨酸钠重液、第三密度多钨酸钠重液、...、第N密度多钨酸钠重液，N≥3；
4)使用从低至高不同密度的多钨酸钠重液，将垃圾飞灰通过浮沉分离的方法形成不同密度的子样；
5)过滤，洗涤步骤4)所得的不同密度的子样；
6)烘干备用。
步骤1)中氯化铵或硝酸铵溶液的配制浓度范围是1.5-3.5 mol/L。
步骤2)中垃圾飞灰和氯化铵或硝酸铵溶液的混合质量比例为1:3-1:10。
密度级别N大于3，密度范围在1.8-2.8g/mL之间。
步骤4)中，首先将步骤2)得到的垃圾飞灰滤饼倒入离心罐中，加入第一密度1.8g/mL多钨酸钠重液，放入恒温水浴锅中充分搅拌，放入超声波清洗仪中分散后，离心；将离心后的上层悬浮物进行抽滤，水洗后在烘箱中干燥，得到ρ＜1.8g/mL第一密度的垃圾飞灰子样，抽滤液补充后循环使用；然后将第二密度的多钨酸钠重液倒入离心罐中，与离心后的下层沉淀物混合，放入恒温水浴锅中充分搅拌，放入超声波清洗仪中分散，离心；将离心后的上层悬浮物进行抽滤，水洗后在烘箱中干燥得到第一密度1.8g/mL＜ρ＜2.8g/mL第二密度的垃圾飞灰子样，抽滤液补充后循环使用。
通过此方法，采用从低至高的不同密度的多钨酸钠重液，对垃圾飞灰浮沉分离，依次得到不同密度的垃圾飞灰子样。
其中，垃圾飞灰按密度分离方法为：恒温水浴锅中充分搅拌条件为40-70℃、2-8min，超声波清洗仪中时间为2-6 min，离心条件为2500-4000rpm转速下离心5-10分钟，烘箱中干燥条件为105°C、1-3h。
技术相比，本发明的有益效果是：
本发明具有可操作性强、结果准确性高的优点，可应用于生活垃圾焚烧飞灰和医疗垃圾焚烧飞灰中未燃炭的分离、二噁英分布规律及形成机理等研究工作中，其潜在经济效益较大。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 氯化铵溶液预处理法
1、现场采取生活垃圾焚烧飞灰样品500g备用；用氯化铵分析纯试剂，配制密度为2.49mol/L的NH4Cl溶液备用。
2、取60g垃圾飞灰按照液固质量比为3:1与2.49mol/L的NH4Cl溶液混合后，搅拌充分反应40min，将反应后固液混合物进行抽滤，水洗两遍后，将滤饼保存备用。
3、按照多钨酸钠固体粉末配制密度为1.8g/ml、2.3g/ml、2.5g/ml、2.7g/ml的多钨酸钠重液备用。
4、将第2步得到的滤饼倒入离心罐中，加入100ml密度为 1.8g/ml的多钨酸钠重液，放入50℃恒温水浴锅中充分搅拌3min，再放入超声波清洗仪中分散3min后，在3000rpm转速下离心10分钟。
5、将离心后的上层悬浮物进行抽滤，水洗3遍在105°C烘箱中干燥3h后得到密度为ρ＜1.8g/ml的组分，抽滤液补充后循环使用。
6、将100ml 2.3g/ml的多钨酸钠重液倒入离心罐中与离心后的下层沉淀物混合，放入50℃恒温水浴锅中充分搅拌3min，再放入超声波清洗仪中分散3min后，在3000rpm转速下离心10min。
7、将离心后的上层悬浮物进行抽滤，水洗3遍后在105°C烘箱中干燥3h得到密度为1.8g/ml＜ρ＜2.3g/ml的组分，抽滤液补充后循环使用。
8、重复以上步骤可得到密度为2.3g/ml＜ρ＜2.5g/ml、2.5g/ml＜ρ＜2.7g/ml以及ρ＞2.7g/ml的组分。
9、对以上得到的密度为ρ＜1.8g/ml、1.8g/ml＜ρ＜2.3g/ml、2.3g/ml＜ρ＜2.5g/ml、2.5g/ml＜ρ＜2.7g/ml以及ρ＞2.7g/ml的组分分别进行化学组成、粒度、二噁英含量、炭含量、SEM、XRD的检测及表征，分析数据，得出二噁英在城市垃圾焚烧飞灰各组分上的分布规律。
实施例2 硝酸铵溶液预处理法
1、现场采取医疗垃圾焚烧飞灰样品500g备用；用硝酸铵分析纯试剂，配制密度为2.0 mol/L的NH4NO3溶液备用。
2、取60g垃圾飞灰按照液固质量比为5:1与2.0mol/L的NH4NO3溶液混合后，搅拌充分反应30min，将反应后固液混合物进行抽滤，水洗两遍后，将滤饼保存备用。
3、按照多钨酸钠固体粉末配制密度为1.8g/ml、2.0g/ml、2.2g/ml、2.4g/ml、2.8g/ml的多钨酸钠重液备用。
4、将第2步得到的滤饼倒入离心罐中，加入100ml 1.8g/ml的多钨酸钠重液，放入40℃恒温水浴锅中充分搅拌6min，再放入超声波清洗仪中分散5min后，在2500rpm转速下离心15分钟。
5、将离心后的上层悬浮物进行抽滤，水洗3遍在105°C烘箱中干燥2h后得到密度为ρ＜1.8g/ml的组分，抽滤液补充后循环使用。
6、将100ml密度为 2.0g/ml的多钨酸钠重液倒入离心罐中与离心后的下层沉淀物混合，放入40℃恒温水浴锅中充分搅拌6min，再放入超声波清洗仪中分散5min后，在2500rpm转速下离心15分钟。
7、将离心后的上层悬浮物进行抽滤，水洗3遍后在105°C烘箱中干燥3h得到密度为1.8g/ml＜ρ＜2.0g/ml的组分，抽滤液补充后循环使用。
8、重复以上步骤可得到密度为2.0g/ml＜ρ＜2.2g/ml、2.2g/ml＜ρ＜2.4g/ml、2.4g/ml＜ρ＜2.8g/ml以及ρ＞2.8g/ml的组分。
9、对以上得到密度为ρ＜1.8g/ml、1.8g/ml＜ρ＜2.0g/ml、2.0g/ml＜ρ＜2.2g/ml、2.2g/ml＜ρ＜2.4g/ml、2.4g/ml＜ρ＜2.8g/ml以及ρ＞2.8g/ml的组分，可分别进行化学组成、粒度、二噁英含量、炭含量、SEM、XRD的检测及表征，分析数据，得出未燃炭和二噁英在城市垃圾焚烧飞灰各组分上的分布规律。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种垃圾飞灰按密度分离方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)配制氯化铵或硝酸铵溶液；
2)将垃圾飞灰和氯化铵或硝酸铵溶液按一定比例混合，将反应后固液混合物进行抽滤，水洗后，形成垃圾飞灰滤饼，保存备用；
3)配制密度不同的若干份多钨酸钠重液，包括第一密度多钨酸钠重液、第二密度多钨酸钠重液、第三密度多钨酸钠重液、...、第N密度多钨酸钠重液，N为密度级别；
4)使用从低至高不同密度的多钨酸钠重液，将垃圾飞灰通过浮沉分离的方法形成不同密度的子样；
5)过滤，洗涤步骤4)所得的不同密度的子样；
6) 烘干备用；
步骤4)中，首先将步骤2)得到的垃圾飞灰滤饼倒入离心罐中，加入第一密度多钨酸钠重液，放入恒温水浴锅中充分搅拌，放入超声波清洗仪中分散后，离心；将离心后的上层悬浮物进行抽滤，水洗后在烘箱中干燥，得到ρ＜第一密度的垃圾飞灰子样，抽滤液补充后循环使用；然后将第二密度的多钨酸钠重液倒入离心罐中，与离心后的下层沉淀物混合，放入恒温水浴锅中充分搅拌，放入超声波清洗仪中分散，离心；将离心后的上层悬浮物进行抽滤，水洗后在烘箱中干燥得到第一密度＜ρ＜第二密度的垃圾飞灰子样，抽滤液补充后循环使用。
2.根据权利要求1所述的垃圾飞灰按密度分离方法，其特征在于：步骤1)中氯化铵或硝酸铵溶液的配制浓度范围是1.5-3.5 mol/L。
3.根据权利要求1所述的垃圾飞灰按密度分离方法，其特征在于：步骤2)中垃圾飞灰和氯化铵或硝酸铵溶液的混合质量比例为1:3-1:10。
4.根据权利要求1所述的垃圾飞灰按密度分离方法，其特征在于：密度级别N大于3。
5.根据权利要求1所述的垃圾飞灰按密度分离方法，其特征在于：所有级别的多钨酸钠重液的密度范围在1.8-2.8g/mL之间。
6.根据权利要求1所述的垃圾飞灰按密度分离方法，其特征在于：恒温水浴锅中充分搅拌条件为40-70℃、2-8min，超声波清洗仪中时间为2-6 min，离心条件为2500-4000rpm转速下离心5-10分钟，烘箱中干燥条件为105°C、1-3h。
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