CN113943011A - 一种危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,分为三个部分,第1部分为飞灰湿法搅拌和水洗,分离重金属和盐;第2部分为高浓度盐水中钾盐和钠盐的分离;第3部分为重金属分离提取;在水洗前先将飞灰进行湿法搅拌将飞灰制成泥浆,再将泥浆进行水洗,飞灰水洗前利用湿法工艺,通过水洗前的湿法搅拌,尽可能提高飞灰和水的混合均匀性,提高盐和重金属的分离效率。
Description
技术领域
本发明属于飞灰处理技术领域,特别涉及危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法。
背景技术
等离子飞灰熔融后在布袋处会收集部分二次飞灰,二次飞灰中富集大量重金属和盐,仍属于危险废弃物,目前的主要处理办法是填埋,填埋会造成极大的资源浪费。
我国的垃圾焚烧及危废焚烧行业迅速发展,每年可产生焚烧飞灰约千万吨。焚烧产生的二次飞灰均属于危险废弃物,其中含大量重金属、二噁英及可溶性挥发盐。目前的主要处置手段为填埋,填埋会占用大量土地,并伴随着重金属、二噁英再次浸出的风险,存在一定的环境风险。随着绿色生态建设和资源化理念的普及资源化利用技术的发展,等离子熔融技术逐步成熟,被认为是最有前景的生活垃圾飞灰及危废焚烧灰渣的处置手段。
垃圾及危废焚烧过程中产生的飞灰,经过等离子熔融后大部分会转变玻璃体,重金属被包裹在玻璃体硅氧四面体网格中无法浸出,同时二噁英完全分解,完成飞灰的无害化处置。由于熔融过程中温度较高,部分低沸点盐及重金属会挥发,在烟气净化设备中被捕集,形成二次飞灰。该二次飞灰具有量小、重金属和盐浓度高的特点,具有极高的资源化利用价值。
申请公布号为CN 110282797的专利提出了一种基于飞灰等离子熔融后氯盐分离和回收***及方法。该专利将二次飞灰水洗后将高盐废水排入沉淀池,通过加入药剂去除其中的重金属和悬浮物,然后通过蒸发结晶***逐步分离钠盐和钾盐。沉淀的重金属污泥经过清洗脱水后用作建材原料。该专利中盐直接通过蒸发结晶进行分离,分离产生的盐中含有较多的杂质。并且重金属污泥未进行重金属分离提取,资源化利用程度不高。
申请公布号为CN 108179277A的专利提出了一种高盐、重金属飞灰的处理方法。该专利将生活垃圾焚烧飞灰多次酸洗后将重金属脱除,剩余残余物达到生活垃圾填埋场标准进行填埋,浓盐水进行工业盐回收,但未交代具体的回收方法。该专利处置的飞灰为垃圾焚烧飞灰,垃圾焚烧飞灰年产量较大,通过该专利中的方法会造成较多的水资源浪费。通过先将生活垃圾焚烧飞灰熔融后,再对熔融产生的少量的二次飞灰中的重金属和盐进行资源化利用,会大大降低用水量,并且熔融后二次飞灰中重金属和盐浓度更高,更有利于资源化利用。
申请公布号为CN 109455738 A的专利将飞灰进行三级水洗后分盐。水洗后的高浓度盐脱重金属和除钙后进行蒸发结晶析出氯化钠,蒸发后的浓液再进行冷却结晶离心分离氯化钾晶体。这种直接将高浓度混盐进行蒸发和降温结晶分离钾盐和钠盐的方式获得的盐纯度较低,杂质较多。
等离子熔融后二次飞灰富集钾盐、钠盐及重金属,资源化利用价值较高,难点在于工业级纯度盐的分离及重金属的分离提取。分离提取的第一步是飞灰水洗分离盐和重金属,大部分专利直接将飞灰加入水中,由于飞灰的粘连及飞结块特性,可能存在飞灰水洗过程中盐和重金属分离不完全的情况。
目前大部分专利中直接将高盐废液进行蒸发,蒸发所得的混盐仍属于危废。部分专利将盐进行分离提取,采用蒸发结晶的方式将氯化钠和氯化钾进行分离,该种方式分离过程种需消耗较多能量,且分离产生的盐纯度较低,需进一步提纯才可以达到工业盐标准。
熔融二次飞灰中重金属的含量较高,利用价值较大,目前部分专利直接将二次飞灰中的重金属进行统一提取,以多金属混合态的形式做建材或其他用途,为考虑重金属的分离提纯,以提高资源化利用程度。
发明内容
解决的技术问题:本申请主要是提出一种危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,解决现有技术中存在的填埋会造成极大的资源浪费、占用大量土地、存在一定的环境风险、分离产生的盐中含有较多的杂质、重金属污泥未进行重金属分离提取,资源化利用程度不高、会造成较多的水资源浪费、盐纯度较低,杂质较多、盐和重金属分离不完全、需消耗较多能量,且分离产生的盐纯度较低等技术问题,基于以上问题,本发明的核心目的是提供一种等离子熔融产生的高重金属、高盐浓度的二次飞灰资源化利用工艺方法,有望解决上述问题。
技术方案:
一种危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,所述危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法分为三个部分,第1部分为飞灰湿法搅拌和水洗,分离重金属和盐;第2部分为高浓度盐水中钾盐和钠盐的分离;第3部分为重金属分离提取。
作为本发明的一种优选技术方案:所述危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法第1部分为将布袋处收集的危废等离子熔融二次飞灰先经过湿法搅拌和水洗,水洗后分离上清液和底泥;上清液为高浓度盐水,底泥中富集重金属;第2部分为将上清液中加入铁氧微晶体药剂和脱钙剂碳酸钠脱除重金属、钙后再次分离,分离出来的高盐水中加入氯化镁,之后经MVR蒸发和冷却结晶,结晶过程中光卤石复盐会析出,钾盐富集在光卤石复盐中,钠盐溶解在浓缩液中,将析出的光卤石复盐加水进行溶解,通过控制加水量,使得MgCl完全溶解,KCl晶体析出,MgCl浓缩液进行复用,NaCl浓缩液进行蒸发结晶,获取钠盐;第3部分为水洗飞灰产生的底泥先进行酸浸,将重金属浸入酸液中,通过调节pH值,可以控制重金属离子形成氢氧化物沉淀而逐步分离,从而实现重金属的分离提取。
作为本发明的一种优选技术方案:所述危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,具体包括如下步骤:
第一步,飞灰湿法搅拌和水洗:将等离子熔融后的二次飞灰加入搅拌器中并加水进行湿法搅拌,搅拌完成后制成泥浆进行三级水洗;
第二步,钾盐和钠盐分离:将水洗后分离出的高浓度盐水中加入铁氧微晶体和碳酸钠溶液去除重金属和钙杂质,再加入氯化镁后进行MVR蒸发,蒸发所得冷凝水返回飞灰水洗处回用,浓缩液进行降温结晶析出光卤石复盐,氯化钠留在浓液中,将浓液蒸发结晶得高纯钠盐,光卤石加水分解后,通过控制加水量,KCl会率先析出,分离KCl后获得高纯钾盐,MgCl进行回用;
第三步,重金属分离提取:水洗后的底泥中加入盐酸进行酸浸,重金属离子进入酸液中,通过加片碱控制pH值,不同重金属离子分阶段析出,通过定期沉淀排泥分离重金属。
作为本发明的一种优选技术方案:所述第一步具体步骤为,由于危废等离子熔融后二次飞灰粒径小,并且二次飞灰结块现象多,在水洗过程中块状飞灰内部重金属和盐无法分离,因此在危废等离子熔融后二次飞灰水洗前加入湿法搅拌工艺,湿法搅拌工艺中固液比为1:1-1.5,搅拌时间为20-40min,将飞灰制成泥浆后进行三级水洗,水洗中飞灰和水的比例约1:2-6,水洗为3级逆流式水洗,水洗过程持续60-120min,水洗过程将盐和重金属进行分离,氯盐会溶解在水中,形成上清液高浓度盐水,重金属沉积在底泥中。
作为本发明的一种优选技术方案:所述第二步具体步骤为:先对上清液高浓度盐水加铁氧微晶体药剂和脱钙剂进行重金属和钙的去除,脱重金属采用铁氧微晶体药剂,加入量为0.5kg/t废水,铁氧微晶体因表面积大、活性高,与多种金属存在作用,实现上清液高浓度盐水中重金属的高效脱除;然后在脱重金属后的高浓度盐水中加入脱钙剂,脱钙剂为碳酸钠,加入碳酸钠的比例质量比为0.02kg/kg废水,将碳酸钠加入高浓度盐水中,搅拌20-40min,使高浓度盐水中的钙变为碳酸钙沉淀,再进行固液分离,固液分离的方式为离心分离或过滤;再将去除过钙和重金属的水处理池中的高浓度盐水中加入工业氯化镁,加入工业氯化镁的量为0.20-0.3kg/kg废水,再搅拌20-40min,工业氯化镁遇水生成六水合氯化镁,六水合氯化镁和氯化钾生成光卤石复盐;对加入工业氯化镁的高浓度盐水进行MVR蒸发,蒸发所得冷凝水返回一级水洗处回用,MVR蒸发后的浓缩液进行冷却结晶,冷却过程中,光卤石复盐会率先析出,钠盐留存在溶液中,通过对溶液进行蒸发结晶,获得高纯钠盐,提取的氯化钠盐纯度>92%;析出的光卤石复盐加水进行溶解,加入的水量为光卤石中MgCl完全溶解的1.1-1.15倍,析出KCl晶体,获得准饱和MgCl溶液和氯化钾结晶体,进行过滤后分离氯化钾晶体和氯化镁溶液,MgCl溶液返回水处理池回用,提取的氯化钾盐纯度>93%。
作为本发明的一种优选技术方案:所述第三步具体步骤为二次飞灰水洗固液分离后的底泥进行酸浸,酸浸采用浓度为3-8mol/L的盐酸,控制底泥和酸溶液的固液比在为1:2-6,重金属和盐酸反应生成重金属氯化物进入液体中,由于酸过量加入,此时重金属液的pH值在1-3,在液体中加入片碱控制pH值,不同重金属在不同pH值下会形成氢氧化物沉淀,控制pH值在4-6,Cu会形成沉淀;pH值在6-8,Zn形成沉淀;pH值在8-9,Pb形成沉淀,形成的沉淀通过沉淀排泥法分离,从而将重金属离子分离提取。
作为本发明的一种优选技术方案:所述将去除过重金属和钙的水处理池中的高浓度盐水进行氯化钾和氯化钠盐的分离,具体分离原理为通过引入氯化镁构建光卤石复盐体系,利用复盐与纯盐在溶解度的差异性实现氯化钠、氯化钾的高纯分离回收。
作为本发明的一种优选技术方案:所述铁氧微晶体药剂的质量比铁粉:铁氧化物:碱液:次氯酸纳为2:2:1:1,所述铁氧化物为二价铁和/或三价铁。
有益效果:本申请所述危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法采用的以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
1、本申请在水洗前先将飞灰进行湿法搅拌将飞灰制成泥浆,再将泥浆进行水洗,飞灰水洗前利用湿法工艺,通过水洗前的湿法搅拌,尽可能提高飞灰和水的混合均匀性,提高盐和重金属的分离效率。
2、浓缩结晶采用MVR工艺,大大减小能量的消耗,冷凝水及MgCl可进行复用,大大降低原料的消耗。
3、不同于现有技术专利的纯蒸发提盐工艺,本申请针对二次飞灰中钾盐和钠盐含量较高的特征,加入MgCl构建光卤石复盐体系,利用复盐溶解度随温度变化较大的原理,完成光卤石复盐和钠盐的分离,最后通过光卤石水解完成钾盐的分离;此分离方法分离效率高,所得盐纯度较高。
4、构建盐及重金属综合利用工艺,使得二次飞灰完全资源化利用,达到零填埋目标。
5、本申请结合光卤石复盐特性,可对钠盐和钾盐进行分离提纯,达到工业级盐纯度要求;光卤石主要成分之一氯化镁循环利用,可降低耗量。
6、本申请通过调节PH值以形成不同重金属氢氧化物沉淀,对重金属进行分离提纯,以达到较高的资源化利用程度。
7、将重金属分离提取,提高重金属的资源化利用程度,产生较高的附加值。
附图说明:
图1为本申请工艺流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
对垃圾焚烧飞灰进行等离子熔融,原始飞灰成分如下表所示:
等离子熔融后在布袋处收集二次飞灰,共取三个样本进行检测,其主要成分如下所示:
表1:等离子熔融二次飞灰主要成分表(试样1)
表2:等离子熔融二次飞灰主要成分表(试样2)
表3:等离子熔融二次飞灰主要成分表(试样3)
如上试样1-3成分表所示,经等离子熔融后,二次飞灰中的主要成分为Cl、K、Na形成的NaCl和KCl盐及部分金属元素,重金属主要为Zn、Pb和Cu。盐类的占比均超过60%,重金属元素Zn含量在3.5%-5.2%,Pb含量在1%-1.5%,Cu含量在0.3%-1.5%,K、Na及重金属成分相较于熔融之前的飞灰均有较明显的升高。氯盐类物质沸点较低,在熔融过程中基本都会气化,变成二次飞灰,低沸点金属也会进入烟气变为二次飞灰,由于Cl元素的存在,会大大加重重金属的逃逸程度,说明熔融过程对部分重金属有富集效应。二次飞灰成分中的钾盐及重金属都是重要的工业资源,具有极高的再利用价值。
实施例1
一种危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,二次飞灰成分如表1所示,具体步骤如下:
第一步:对垃圾焚烧飞灰进行等离子熔融后,等离子熔融所得二次飞灰成分如表1所示。飞灰中主要成分为NaCl、KCl盐和Ca、Cu、Zn、Pb金属离子。先对飞灰进行湿法搅拌,搅拌过程在搅拌器中进行,加入水的比例为1:1.5,搅拌30min后,将飞灰制为泥浆。制成的泥浆进行三级逆流湿法水洗,水洗过程固液比均为1:6,水洗时间为120min,水洗完成后的沉淀物(底泥)从分离出后进行重金属分离,上清夜进入清水池脱除残余重金属;
第二步:在清水池中加入铁盐微晶体药剂后再加入碳酸钠后沉淀20-40min,在底部会形成重金属及碳酸钙沉淀物,采用滤膜过滤去除沉淀物后,高浓度盐水进入水处理池,在池中加入工业氯化镁,加入工业氯化镁的量为0.2kg/kg废水,搅拌20分钟后溶液加入MVR蒸发器进行蒸发,蒸发所得冷凝液返回一级水洗处进行回用,浓缩液进入冷凝结晶器进行冷却结晶,结晶所得析晶体为光卤石复盐。将结晶体和浓缩液分离后,将结晶体加水溶解,加水的量为使MgCl完全溶解的1.15倍,会有大量KCl晶体析出,将KCl晶体和MgCl溶液进行过滤分离后,MgCl溶液返回水处理池回用,分离所得KCl盐的纯度为93.8%,具体成分如表4所示。MVR蒸发后冷却结晶的浓缩液为NaCl溶液,将其进行蒸发结晶后获得钠盐产品,纯度大于92%,具体成分如表5所示;
表4钾盐成分
表5钠盐成分
第三步:将二次飞灰水洗固液分离后的底泥进行酸浸,酸浸采用浓度为6mol/L的盐酸,控制底泥和酸溶液的固液比在为1:6,之后在液体中加入片碱,控制pH值在4-6,通过排泥法取得沉淀物,测量所得CuO成分为68%;继续加碱控制pH值在6-8,通过排泥法取得沉淀物,测量所得ZnO成分为64%;继续加碱控制pH值在8-9,通过排泥法取得沉淀物,测量所得PbO成分为72%。
实施例2
一种危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,二次飞灰成分如表2所示,具体步骤如下:
第一步:先对飞灰进行湿法搅拌,搅拌过程在搅拌器中进行,加入水的比例为1:1,搅拌30min后,将飞灰制为泥浆。制成的泥浆进入三级逆流水洗,水洗过程固液比均为1:2,水洗时间为120min,水洗完成后的沉淀物(底泥)从分离出后进行重金属分离,上清夜进入清水池脱除残余重金属;
第二步:在清水池中加入铁盐微晶体药剂及碳酸钠后沉淀20-40min,在底部会形成重金属及碳酸钙沉淀物,采用滤膜过滤去除沉淀物后,高浓度盐水进入水处理池,在池中加入工业氯化镁,加入的氯化镁的量为0.25kg/kg废水,搅拌20分钟后溶液加入MVR蒸发器进行蒸发,蒸发所得冷凝液返回一级水洗处进行回用,浓缩液进入冷凝结晶器进行冷却结晶,结晶所得析晶体为光卤石复盐。将结晶体和浓缩液分离后,将结晶体加入水溶解,加入水的量为使MgCl完全溶解的1.1倍,会有大量KCl晶体析出,将KCl晶体和MgCl溶液进行过滤分离后,MgCl溶液返回水处理池回用,分离所得KCl盐的纯度为93.1%,具体成分如表6所示。MVR蒸发后冷却结晶的浓缩液为NaCl溶液,将其进行蒸发结晶后获得钠盐产品,纯度为92%,具体成分如表7所示;
表6钾盐成分
表7钠盐成分
第三步:将二次飞灰水洗固液分离后的底泥进行酸浸,酸浸采用浓度为3mol/L的盐酸,控制底泥和酸溶液的固液比在为1:2,之后在液体中加入片碱,控制pH值在4-6,通过排泥法取得沉淀物,测量所得CuO成分为62.2%;继续加碱控制pH值在6-8,通过排泥法取得沉淀物,测量所得ZnO成分为63.4%;继续加碱控制pH值在8-9,通过排泥法取得沉淀物,测量所得PbO成分为66.4%。
实施例3
一种危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,二次飞灰成分如表3所示,具体步骤如下:
第一步:先对飞灰进行湿法搅拌,搅拌过程在搅拌器中进行,加入水的比例为1:1.25,搅拌30min后,将飞灰制为泥浆。制成的泥浆进入三级逆流湿法水洗,水洗过程固液比均为1:4,水洗时间为120min,水洗完成后的沉淀物(底泥)从分离出后进行重金属分离,上清夜进入清水池脱除残余重金属;
第二步:在清水池中加入铁盐微晶体药剂后再加入碳酸钠,沉淀20-40min,在底部会形成重金属及碳酸钙沉淀物,采用滤膜过滤去除沉淀物后,高浓度盐水进入水处理池,在池中加入工业氯化镁,加入工业氯化镁的量为0.3kg/kg废水,搅拌20分钟后溶液加入MVR蒸发器进行蒸发,蒸发所得冷凝液返回一级水洗处进行回用,浓缩液进入冷凝结晶器进行冷却结晶,结晶所得析晶体为光卤石复盐。将结晶体和浓缩液分离后,将结晶体加入水溶解,加入水的量为使MgCl完全溶解的1.125倍,会有大量KCl晶体析出,将KCl晶体和MgCl溶液进行过滤分离后,MgCl溶液返回水处理池回用,分离所得KCl盐的纯度为93.4%,具体成分如表8所示。MVR蒸发后冷却结晶的浓缩液为NaCl溶液,将其进行蒸发结晶后获得钠盐产品,纯度为92.5%,具体成分如表9所示;
表8钾盐成分
表9钠盐成分
第三步:将二次飞灰水洗固液分离后的底泥进行酸浸,酸浸采用浓度为8mol/L的盐酸,控制底泥和酸溶液的固液比在为1:4,之后在液体中加入片碱,控制pH值在4-6,通过排泥法取得沉淀物,测量所得CuO成分为68.7%;继续加碱控制pH值在6-8,通过排泥法取得沉淀物,测量所得ZnO成分为66.1%;继续加碱控制pH值在8-9,通过排泥法取得沉淀物,测量所得PbO成分为70.2%。
实施例4
一种危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法:
第一步:先对飞灰进行湿法搅拌,搅拌过程在搅拌器中进行,加入水的比例为1:1.125,搅拌30min后,将飞灰制为泥浆。制成的泥浆进入三级逆流湿法水洗,水洗过程固液比均为1:3,水洗时间为120min,水洗完成后的沉淀物(底泥)从分离出后进行重金属分离,上清夜进入清水池脱除残余重金属;
第二步:在清水池中加入铁盐微晶体药剂后再加入碳酸钠,沉淀20-40min,在底部会形成重金属及碳酸钙沉淀物,采用滤膜过滤去除沉淀物后,高浓度盐水进入水处理池,在池中加入工业氯化镁,加入工业氯化镁的量为0.225kg/kg废水,搅拌20分钟后溶液加入MVR蒸发器进行蒸发,蒸发所得冷凝液返回一级洗处进行回用,浓缩液进入冷凝结晶器进行冷却结晶,结晶所得析晶体为光卤石复盐。将结晶体和浓缩液分离后,将结晶体加入水溶解,加入水的量为使MgCl完全溶解的1.125倍,会有大量KCl晶体析出,将KCl晶体和MgCl溶液进行过滤分离后,MgCl溶液返回水处理池回用,分离所得KCl盐的纯度为92.6%,具体成分如表10所示。MVR蒸发后冷却结晶的浓缩液为NaCl溶液,将其进行蒸发结晶后获得钠盐产品,纯度为92.8%,具体成分如表11所示;
表10钾盐成分
表11钠盐成分
第三步:将二次飞灰水洗固液分离后的底泥进行酸浸,酸浸采用浓度为4mol/L的盐酸,控制底泥和酸溶液的固液比在为1:3,之后在液体中加入片碱,控制pH值在4-6,通过排泥法取得沉淀物,测量所得CuO成分为62.5%;继续加碱控制pH值在6-8,通过排泥法取得沉淀物,测量所得ZnO成分为68.9%;继续加碱控制pH值在8-9,通过排泥法取得沉淀物,测量所得PbO成分为71.3%。
实施例5
一种危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法:
第一步:先对飞灰进行湿法搅拌,搅拌过程在搅拌器中进行,加入水的比例为1:1.375,搅拌30min后,将飞灰制为泥浆。制成的泥浆进入三级逆流湿法水洗,水洗过程固液比均为1:5,水洗时间为120min,水洗完成后的沉淀物(底泥)从分离出后进行重金属分离,上清夜进入清水池脱除残余重金属;
第二步:在清水池中加入铁盐微晶体药剂后再加入碳酸钠,沉淀20-40min,在底部会形成重金属及碳酸钙沉淀物,采用滤膜过滤去除沉淀物后,高浓度盐水进入水处理池,在池中加入工业氯化镁,加入工业氯化镁的量为0.275kg/kg废水,搅拌20分钟后溶液加入MVR蒸发器进行蒸发,蒸发所得冷凝液返回一级洗处进行回用,浓缩液进入冷凝结晶器进行冷却结晶,结晶所得析晶体为光卤石复盐。将结晶体和浓缩液分离后,将结晶体加入水溶解,加入水的量为使MgCl完全溶解的1.125倍,会有大量KCl晶体析出,将KCl晶体和MgCl溶液进行过滤分离后,MgCl溶液返回水处理池回用,分离所得KCl盐的纯度为93.2%,具体成分如表12所示。MVR蒸发后冷却结晶的浓缩液为NaCl溶液,将其进行蒸发结晶后获得钠盐产品,纯度为91.9%,具体成分如表13所示;
表12钾盐成分
表13钠盐成分
第三步:将二次飞灰水洗固液分离后的底泥进行酸浸,酸浸采用浓度为7mol/L的盐酸,控制底泥和酸溶液的固液比在为1:5,之后在液体中加入片碱,控制pH值在4-6,通过排泥法取得沉淀物,测量所得CuO成分为67.5%;继续加碱控制pH值在6-8,通过排泥法取得沉淀物,测量所得ZnO成分为64.8%;继续加碱控制pH值在8-9,通过排泥法取得沉淀物,测量所得PbO成分为69.8%。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,其特征在于:所述危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法分为三个部分,第1部分为飞灰湿法搅拌和水洗,分离重金属和盐;第2部分为高浓度盐水中钾盐和钠盐的分离;第3部分为重金属分离提取。
2.根据权利要求1所述的危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,其特征在于,所述危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法第1部分为将布袋处收集的危废等离子熔融二次飞灰先经过湿法搅拌和水洗,水洗后分离上清液和底泥;上清液为高浓度盐水,底泥中富集重金属;第2部分为将上清液中加入铁氧微晶体药剂和脱钙剂碳酸钠脱除重金属、钙后再次分离,分离出来的高盐水中加入氯化镁,之后经MVR蒸发和冷却结晶,结晶过程中光卤石复盐会析出,钾盐富集在光卤石复盐中,钠盐溶解在浓缩液中,将析出的光卤石复盐加水进行溶解,通过控制加水量,使得MgCl完全溶解,KCl晶体析出,MgCl浓缩液进行复用,NaCl浓缩液进行蒸发结晶,获取钠盐;第3部分为水洗飞灰产生的底泥先进行酸浸,将重金属浸入酸液中,通过调节pH值,可以控制重金属离子形成氢氧化物沉淀而逐步分离,从而实现重金属的分离提取。
3.根据权利要求2所述的危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
第一步,飞灰湿法搅拌和水洗:将等离子熔融后的二次飞灰加入搅拌器中并加水进行湿法搅拌,搅拌完成后制成泥浆进行三级水洗;
第二步,钾盐和钠盐分离:将水洗后分离出的高浓度盐水中加入铁氧微晶体和碳酸钠溶液去除重金属和钙杂质,再加入氯化镁后进行MVR蒸发,蒸发所得冷凝水返回飞灰水洗处回用,浓缩液进行降温结晶析出光卤石复盐,氯化钠留在浓液中,将浓液蒸发结晶得高纯钠盐,光卤石加水分解后,通过控制加水量,KCl会率先析出,分离KCl后获得高纯钾盐,MgCl进行回用;
第三步,重金属分离提取:水洗后的底泥中加入盐酸进行酸浸,重金属离子进入酸液中,通过加片碱控制pH值,不同重金属离子分阶段析出,通过定期沉淀排泥分离重金属。
4.根据权利要求3所述的危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,其特征在于:所述第一步具体步骤为,由于危废等离子熔融后二次飞灰粒径小,并且二次飞灰结块现象多,在水洗过程中块状飞灰内部重金属和盐无法分离,因此在危废等离子熔融后二次飞灰水洗前加入湿法搅拌工艺,湿法搅拌工艺中固液比为1:1-1.5,搅拌时间为20-40min,将飞灰制成泥浆后进行三级水洗,水洗中飞灰和水的比例约1:2-6,水洗为3级逆流式水洗,水洗过程持续60-120min,水洗过程将盐和重金属进行分离,氯盐会溶解在水中,形成上清液高浓度盐水,重金属沉积在底泥中。
5.根据权利要求4所述的危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,其特征在于,所述第二步具体步骤为:先对上清液高浓度盐水加铁氧微晶体药剂和脱钙剂进行重金属和钙的去除,脱重金属采用铁氧微晶体药剂,加入量为0.5kg/t废水,铁氧微晶体因表面积大、活性高,与多种金属存在作用,实现上清液高浓度盐水中重金属的高效脱除;然后在脱重金属后的高浓度盐水中加入脱钙剂,脱钙剂为碳酸钠,加入碳酸钠的比例质量比为0.02kg/kg废水,将碳酸钠加入高浓度盐水中,搅拌20-40min,使高浓度盐水中的钙变为碳酸钙沉淀,再进行固液分离,固液分离的方式为离心分离或过滤;再将去除过钙和重金属的水处理池中的高浓度盐水中加入工业氯化镁,加入工业氯化镁的量为0.20-0.3kg /kg废水,再搅拌20-40min,工业氯化镁遇水生成六水合氯化镁,六水合氯化镁和氯化钾生成光卤石复盐;对加入工业氯化镁的高浓度盐水进行MVR蒸发,蒸发所得冷凝水返回一级水洗处回用,MVR蒸发后的浓缩液进行冷却结晶,冷却过程中,光卤石复盐会率先析出,钠盐留存在溶液中,通过对溶液进行蒸发结晶,获得高纯钠盐,提取的氯化钠盐纯度>92%;析出的光卤石复盐加水进行溶解,加入的水量为光卤石中MgCl完全溶解的1.1-1.15倍,析出KCl晶体,获得准饱和MgCl溶液和氯化钾结晶体,进行过滤后分离氯化钾晶体和氯化镁溶液,MgCl溶液返回水处理池回用,提取的氯化钾盐纯度>93%。
6.根据权利要求5所述的危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,其特征在于:所述第三步具体步骤为二次飞灰水洗固液分离后的底泥进行酸浸,酸浸采用浓度为3-8mol/L的盐酸,控制底泥和酸溶液的固液比在为1:2-6,重金属和盐酸反应生成重金属氯化物进入液体中,由于酸过量加入,此时重金属液的pH值在1-3,在液体中加入片碱控制pH值,不同重金属在不同pH值下会形成氢氧化物沉淀,控制pH值在4-6,Cu会形成沉淀;pH值在6-8,Zn形成沉淀;pH值在8-9,Pb形成沉淀,形成的沉淀通过沉淀排泥法分离,从而将重金属离子分离提取。
7.根据权利要求5所述的危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,其特征在于:所述将去除过重金属和钙的水处理池中的高浓度盐水进行氯化钾和氯化钠盐的分离,具体分离原理为通过引入氯化镁构建光卤石复盐体系,利用复盐与纯盐在溶解度的差异性实现氯化钠、氯化钾的高纯分离回收。
8.根据权利要求5所述的危废等离子熔融后二次飞灰资源化利用的方法,其特征在于:所述铁氧微晶体药剂的质量比铁粉:铁氧化物:碱液:次氯酸纳为2:2:1:1,所述铁氧化物为二价铁和/或三价铁。
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