CN116603207A - 利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法，属于危险废弃物无害化处置技术领域。方法包括：将垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉混合均匀，得到灰黏铁粉；向灰黏铁粉中加入水混合均匀，得到灰黏铁粉泥；向灰黏铁粉泥中加入油泥混合均匀，造粒，得到油灰铁粉陶粒生料；对油灰铁粉陶粒生料进行烘干，得到烘干铁粉料；对烘干铁粉料进行煅烧，得到煅烧铁粉料；对煅烧铁粉料进行研磨、分选，得到活性铁粉与垃圾焚烧飞灰解毒粉。本发明的制备工艺简单，通过高温协同处置油泥、垃圾焚烧飞灰、铁粉，实现垃圾焚烧飞灰的高效解毒及同步提升铁粉吸附活性。
Description
技术领域
本发明属于危险废弃物无害化处置技术领域，具体涉及一种利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法。
背景技术
焚烧可实现对垃圾的快速处理，实现垃圾减量化，同时还可利用焚烧热进行发电和余热利用。然而垃圾焚烧过程产生大量的烟气，对焚烧烟气进行处置后会从布袋捕集模块捕获垃圾焚烧飞灰。垃圾焚烧飞灰产量一般为焚烧垃圾的3％～5％，现有全国678家垃圾焚烧发电厂，每年产生的垃圾焚烧飞灰接近1200万吨。垃圾焚烧飞灰中含有1％左右的重金属污染物，同时含有高毒性二噁英物质。因此，垃圾焚烧飞灰对人体具有明显的毒害性，其被定为危险废弃物，列在《国家危险废物名录》，按照危险废弃物进行管理。
《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》
(HJ1134-2020)规范和指导生活垃圾焚烧飞灰的处置及环境管理过程，对垃圾焚烧飞灰处置产物的重金属浸出毒性、二噁英含量、氯含量都做了明确的限值。因此，在对垃圾焚烧飞灰无害化处置时，需综合考虑各处置因素对垃圾焚烧飞灰中重金属浸出毒性、二噁英含量及氯含量的影响。
目前垃圾焚烧飞灰的处理途径主要有填埋、高温熔融、高温烧结、水泥窑协同处置等，但是这些处置方法都对飞灰氯含量有要求，因此需先对飞灰进行脱氯预处理才能满足这些要求，过程繁琐，要求较高，且处理后的有毒物质含量仍较高，处理效果较差。另外，目前也有通过含锌泥和垃圾焚烧飞灰协同处理，但是该方法虽然能降低氯含量，但是需要经过多级水洗***进行脱氯，处理过程较为复杂，且得到的还原性铁粉活性较低，重金属吸附容量小，对重金属污染水体处置结果较差。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一，提供一种利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法，以实现处置垃圾焚烧飞灰过程中，不仅可以为垃圾焚烧飞灰解毒，还可同时提升铁粉活性。
本发明提供一种利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法，包括：将垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉混合均匀，得到灰黏铁粉；
向所述灰黏铁粉中加入水混合均匀，得到灰黏铁粉泥；
向所述灰黏铁粉泥中加入油泥混合均匀，造粒，得到油灰铁粉陶粒生料；
对所述油灰铁粉陶粒生料进行烘干，得到烘干铁粉料；
对所述烘干铁粉料进行煅烧，得到煅烧铁粉料；
对所述煅烧铁粉料进行研磨、分选，得到活性铁粉与垃圾焚烧飞灰解毒粉。
可选地，所述垃圾焚烧飞灰、所述黏土粉以及所述铁粉的质量比范围为(2.5～22.5):(15～45):100。
可选地，所述水与所述灰黏铁粉的液固比为25～45:100mL/g。
可选地，所述油泥与所述灰黏铁粉泥的质量比为(0.5～4.5):100。
可选地，所述烘干温度范围为50℃～250℃，所述烘干时间范围为6小时～36小时
可选地，所述煅烧时间范围为20分钟～60分钟，所述煅烧温度范围为700℃～1300℃
可选地，所述对所述煅烧铁粉料进行研磨、分选，得到活性铁粉与垃圾焚烧飞灰解毒粉，包括：
将所述煅烧铁粉料研磨成粉末，对粉末进行磁选，磁选出的粉末为活性铁粉，剩余的粉末为垃圾焚烧飞灰解毒粉。
可选地，所述活性铁粉中Cr(VI)吸附容量高于68mg/g，Hg(II)吸附容量高于32mg/g。
可选地，所述垃圾焚烧飞灰解毒粉中Pb(II)浸出毒性低于8.5×10-3mg/L，Cd(II)浸出毒性低于7.15×10-3mg/L，氯含量低于0.6％，二噁英含量均低于24ng-TEQ/kg。
本发明提出一种利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法，包括：将垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉混合均匀，得到灰黏铁粉；向灰黏铁粉中加入水混合均匀，得到灰黏铁粉泥；向灰黏铁粉泥中加入油泥混合均匀，造粒，得到油灰铁粉陶粒生料；对油灰铁粉陶粒生料进行烘干，得到烘干铁粉料；对烘干铁粉料进行煅烧，得到煅烧铁粉料；对煅烧铁粉料进行研磨、分选，得到活性铁粉与垃圾焚烧飞灰解毒粉。本发明的制备工艺简单，通过高温协同处置油泥、垃圾焚烧飞灰、铁粉，实现垃圾焚烧飞灰的高效解毒及同步提升铁粉吸附活性。
附图说明
图1为本发明实施例的利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法的流程框图；
图2为本发明实施例的利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
除非另外具体说明，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等既不限定所提及的数字、步骤、操作和/或它们的组，也不排除出现或加入一个或多个其他不同的数字、步骤、操作和/或它们的组。
如图1和图2所示，本发明提出一种利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法S100，包括步骤S110～S160：
S110、将垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉混合均匀，得到灰黏铁粉。
具体地，在步骤S110中，按照质量比(2.5～22.5):(15～45):100分别混合，搅拌均匀，得到灰黏铁粉。
在本实施方式中，垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉三者在上述优选质量比范围内时，所制备的垃圾焚烧飞灰解毒粉的有毒物质含量较低，即毒性最低，活性铁粉的重金属吸附含量较高。
需要说明的是，在低于上述优选范围时，垃圾焚烧飞灰和黏土粉添加较少，催化裂解、碳热氯化、碳铁反应均不充分，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比减小而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比减小而显著降低。
进一步需要说明的是，在高于上述优选范围时，垃圾焚烧飞灰和黏土粉添加过量，物料间反应失衡，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比进一步增加而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比进一步增加而显著降低。
S120、向灰黏铁粉中加入水混合均匀，得到灰黏铁粉泥。
具体地，按照液固比25～45:100mL/g向灰黏铁粉中加入水，搅拌均匀，得到灰黏铁粉泥。
S130、向灰黏铁粉泥中加入油泥混合均匀，造粒，得到油灰铁粉陶粒生料。
具体地，按照质量比(0.5～4.5):100向灰黏铁粉泥中加入油泥，搅拌均匀，造粒，得到油灰铁粉陶粒生料。
在本实施方式中，油泥与灰黏铁粉泥两者在上述优选质量比范围内时，所制备的垃圾焚烧飞灰解毒粉的有毒物质含量较低，即毒性最低，活性铁粉的重金属吸附含量较高。
需要说明的是，在低于上述优选范围时，油泥添加较少，物料间反应不充分，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着油泥和灰黏铁粉泥质量比减小而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着油泥和灰黏铁粉泥质量比减小而显著降低。
进一步需要说明的是，在高于上述优选范围时，油泥添加过量，物料间反应失衡，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着油泥和灰黏铁粉泥质量比进一步增加而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着油泥和灰黏铁粉泥质量比进一步增加而显著降低。
S140、对油灰铁粉陶粒生料进行烘干，得到烘干铁粉料。
具体地，将油灰铁粉陶粒生料烘干6～36小时，得到烘干铁粉料，其中烘干温度为50～250℃。
S150、对烘干铁粉料进行煅烧，得到煅烧铁粉料。
具体地，将烘干铁粉料装入窑进行煅烧，煅烧20～60分钟，倒出、冷却，得到煅烧铁粉料，其中煅烧温度为700～1300℃。
在本实施方式中，煅烧时间在上述优选范围内时，所制备的垃圾焚烧飞灰解毒粉的有毒物质含量较低，即毒性最低，活性铁粉的重金属吸附含量较高。
需要说明的是，在煅烧时间低于上述优选范围时，煅烧时间不足，反应不充分，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着煅烧时间减小而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着煅烧时间减小而显著降低。
进一步需要说明的是，在煅烧时间高于上述优选范围时，煅烧时间过长，物料过度煅烧，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着煅烧时间进一步增加而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着油泥和灰黏铁粉泥质量比进一步增加而显著降低。
S160、对煅烧铁粉料进行研磨、分选，得到活性铁粉与垃圾焚烧飞灰解毒粉。
具体地，将煅烧铁粉料研磨成粉，磁选分离铁粉，得到的铁粉为活性铁粉，分选出铁粉后剩余的粉末为垃圾焚烧飞灰解毒粉。
需要说明的是，在本实施方式中，其反应机理如下：在烘干铁粉料煅烧过程中，在高温环境下垃圾焚烧飞灰中的无机氯盐催化二噁英污染物矿化分解，催化油泥中有机质裂解生成二氧化碳、水蒸气和小分子有机气体，同时垃圾焚烧飞灰中的无机氯盐和水蒸气渗透、迁移至铁粉颗粒中，通过电位腐蚀及化学腐蚀破坏铁粉金相结构，增加铁粉结合能及吸附活性，而油泥裂解生成的小分子有机气体可通过表面还原抑制铁粉金相中电子流失，避免铁粉因过度腐蚀氧化而失去活性。同时，油泥裂解释放的水蒸气和小分子有机气体还可以提高黏土粉中矿物活性，从而促进黏土粉与垃圾焚烧飞灰的反应。由部分铁粉氧化的铁氧化物及垃圾焚烧飞灰中的氯盐可起到助溶剂与胶粘诱发剂的作用，加速黏土粉熔融，从而进一步促进黏土粉熔融体与垃圾焚烧飞灰中矿物成分反应与融合，形成稳定的烧结体。垃圾焚烧飞灰中的重金属污染物被有效固定在黏土粉熔融体中。将煅烧铁粉料研磨成粉，具有磁性的铁粉分选出去，剩余的固体粉末即为垃圾焚烧飞灰解毒烧结体。
进一步地，基于本实施方式所提供的方法，其制备得到的活性铁粉中Cr(VI)吸附容量高于68mg/g，Hg(II)吸附容量高于32mg/g。垃圾焚烧飞灰解毒粉中Pb(II)浸出毒性低于8.5×10-3mg/L，Cd(II)浸出毒性低于7.15×10-3mg/L，氯含量低于0.6％，二噁英含量均低于24ng-TEQ/kg。也就是说，采用本发明的方法可对垃圾焚烧飞灰解毒，同时提升铁粉的活性。
下面将结合几个具体实施例进一步说明利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法：
实施例1
本示例以不同的垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比对所制备垃圾焚烧飞灰解毒粉和活性铁粉性能影响为例进行说明，包括如下步骤：
S1、按照质量比1:15:100、1.5:15:100、2:15:100、2.5:7.5:100、2.5:10:100、2.5:12.5:100、2.5:15:100、12.5:15:100、22.5:15:100、2.5:30:100、12.5:30:100、22.5:30:100、2.5:45:100、12.5:45:100、22.5:45:100、22.5:50:100、22.5:55:100、22.5:60:100、25:45:100、27.5:45:100、30:45:100分别混合垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉，搅拌均匀，得到灰黏铁粉；
S2、按照液固比25:100mL/g向灰黏铁粉中加入水，搅拌均匀，得到灰黏铁粉泥；
S3、按照质量比0.5:100向灰黏铁粉泥中加入油泥，搅拌均匀，造粒，得到油灰铁粉陶粒生料；
S4、将油灰铁粉陶粒生料烘干6小时，得到烘干铁粉料，其中烘干温度为50℃；
S5、将烘干铁粉料装入窑进行煅烧，煅烧20分钟，倒出、冷却，得到煅烧铁粉料，其中煅烧温度为700℃；
S6、将煅烧铁粉料研磨成粉，磁选分离铁粉，得到的铁粉为活性铁粉，分选出铁粉后剩的粉末为垃圾焚烧飞灰解毒粉。
需要说明的是，本实施例所采用的垃圾焚烧飞灰赤泥由江苏常熟某垃圾焚烧发电厂公司提供，主要检测成分包括：：主要包括36.2％CaO、23.9％Cl、11.0％SO3、11.6％Na2O、6.33％K2O、4.38％SiO2、1.40％Fe2O3、1.25％Al2O3及其它成分。
进一步需要说明的是，本实施例还对制备得到的垃圾焚烧飞灰解毒粉的重金属含量、氯含量、二噁英含量进行了检测，以及对含重金属离子水体进行了处理及测定，具体测量过程请参考下文，测量的结果见表1。
其中，垃圾焚烧飞灰解毒粉重金属浸出试验：垃圾焚烧飞灰解毒粉按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ 557)方法制备浸出液，浸出液中重金属浓度用电感耦合等离子质谱仪(Thermo ScientificTMELEMENTTM)进行检测。
垃圾焚烧飞灰解毒粉氯含量的测定：垃圾焚烧飞灰解毒粉中氯含量按照《建筑用砂》(GB/T 14684-2011)进行测定。
垃圾焚烧飞灰解毒粉中二噁英含量检测试验：垃圾焚烧飞灰解毒粉中二噁英含量检测参照《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ1134)执行。
含重金属离子水体处理：按照活性铁粉与含重金属离子水体的固/液比为1g：1L，将铁基吸附剂粉末投入到初始pH为2且含有200mg/L Cr(VI)和50mg/L Hg(II)的水体中，120rpm转速下搅拌10min。
测定水体中重金属离子的浓度，其中Pb(II)和Cd(II)两种污染物浓度按照《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》(HJ 776-2015)测定，Cr(VI)污染物浓度按照《水质六价铬的测定流动注射-二苯碳酰二肼光度法》(HJ 908-2017)测定，Hg(II)污染物浓度按照《水质汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法》(HJ 694-2014)测定。
表1不同垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比对所制备垃圾焚烧飞灰解毒粉和活性铁粉性能影响结果
根据上述表1可知，当垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比小于2.5:15:100时(例如，垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比＝1.5:20:100、1:20:100、0.5:20:100、2:17.5:100、2:15:100、2:12.5:100以及表1中未列举的更低比值)，垃圾焚烧飞灰和黏土粉添加较少，催化裂解、碳热氯化、碳铁反应均不充分，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比减小而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比减小而显著降低。
进一步地，当垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比等于2.5～22.5:15～45:100(例如，垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比＝2.5:15:100、12.5:15:100、22.5:15:100、2.5:30:100、12.5:30:100、22.5:30:100、2.5:45:100、12.5:45:100、22.5:45:100)，在烘干铁粉料煅烧过程中，在高温环境下垃圾焚烧飞灰中的无机氯盐催化二噁英污染物矿化分解，催化油泥中有机质裂解生成二氧化碳、水蒸气和小分子有机气体，同时垃圾焚烧飞灰中的无机氯盐和水蒸气渗透、迁移至铁粉颗粒中，通过电位腐蚀及化学腐蚀破坏铁粉金相结构，增加铁粉结合能及吸附活性，而油泥裂解生成的小分子有机气体可通过表面还原抑制铁粉金相中电子流失，避免铁粉因过度腐蚀氧化而失去活性。
最终，在上述优选质量比范围内所制备的垃圾焚烧飞灰解毒粉Pb(II)浸出毒性均低于8.5×10-3mg/L，Cd(II)浸出毒性均低于7.15×10-3mg/L，氯含量均低于0.6％，二噁英含量均低于24ng-TEQ/kg；活性铁粉Cr(VI)吸附容量均高于68mg/g，Hg(II)吸附容量均高于32mg/g。
更进一步地，当垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比大于22.5:45:100时(例如，垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比＝22.5:50:100、22.5:55:100、22.5:60:100、25:45:100、27.5:45:100、30:45:100以及表1中未列举的更高比值)，垃圾焚烧飞灰和黏土粉添加过量，物料间反应失衡，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比进一步增加而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比进一步增加而显著降低。
因此，总体而言，结合效益与成本，在本实施例中，当垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉质量比等于2.5～22.5:15～45:100时，最有利于提高所制备垃圾焚烧飞灰解毒粉和活性铁粉性能。
实施例2
本示例以不同的油泥和灰黏铁粉泥质量比对所制备垃圾焚烧飞灰解毒粉和活性铁粉性能影响为例进行说明，包括如下步骤：
S1、按照质量比22.5:45:100分别混合垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉，搅拌均匀，得到灰黏铁粉；
S2、按照液固比35:100mL/g向灰黏铁粉中加入水，搅拌均匀，得到灰黏铁粉泥；
S3、按照质量比0.25:100、0.3:100、0.4:100、0.5:100、2.5:100、4.5:100、5:100、5.5:100、6:100向灰黏铁粉泥中加入油泥，搅拌均匀，造粒，得到油灰铁粉陶粒生料；
S4、将油灰铁粉陶粒生料烘干21小时，得到烘干铁粉料，其中烘干温度为150℃；
S5、将烘干铁粉料装入窑进行煅烧，煅烧40分钟，倒出、冷却，得到煅烧铁粉料，其中煅烧温度为1000℃；
S6、将煅烧铁粉料研磨成粉，磁选分离铁粉，得到的铁粉为活性铁粉，分选出铁粉后剩的粉末为垃圾焚烧飞灰解毒粉。
需要说明的是，本实施例所采用的垃圾焚烧飞灰、垃圾焚烧飞灰解毒粉重金属浸出试验、氯含量测定、垃圾焚烧飞灰解毒粉中二噁英含量检测试验、含重金属离子水体处理及测定过程均同实施例1，其测定结果见表2。
表2不同油泥和灰黏铁粉泥质量比对所制备垃圾焚烧飞灰解毒粉和活性铁粉性能影响结果
根据上述表2可知，当油泥和灰黏铁粉泥质量比小于0.5:100时(例如，油泥和灰黏铁粉泥质量比＝0.4:100、0.3:100、0.25:100以及表2中未列举的更低比值)，油泥添加较少，物料间反应不充分，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着油泥和灰黏铁粉泥质量比减小而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着油泥和灰黏铁粉泥质量比减小而显著降低。
进一步地，当油泥和灰黏铁粉泥质量比等于0.5～4.5:100时(例如，油泥和灰黏铁粉泥质量比＝0.5:100、2.5:100、4.5:100)，在烘干铁粉料煅烧过程中，在高温环境下垃圾焚烧飞灰中的无机氯盐催化二噁英污染物矿化分解，催化油泥中有机质裂解生成二氧化碳、水蒸气和小分子有机气体，同时垃圾焚烧飞灰中的无机氯盐和水蒸气渗透、迁移至铁粉颗粒中，通过电位腐蚀及化学腐蚀破坏铁粉金相结构，增加铁粉结合能及吸附活性，而油泥裂解生成的小分子有机气体可通过表面还原抑制铁粉金相中电子流失，避免铁粉因过度腐蚀氧化而失去活性。同时，油泥裂解释放的水蒸气和小分子有机气体还可以提高黏土粉中矿物活性，从而促进黏土粉与垃圾焚烧飞灰的反应。由部分铁粉氧化的铁氧化物及垃圾焚烧飞灰中的氯盐可起到助溶剂与胶粘诱发剂的作用，加速黏土粉熔融，从而进一步促进黏土粉熔融体与垃圾焚烧飞灰中矿物成分反应与融合，形成稳定的烧结体。
最终，在上述优选质量比范围内所制备的垃圾焚烧飞灰解毒粉Pb(II)浸出毒性均低于2.8×10-4mg/L，Cd(II)浸出毒性均低于5.4×10-5mg/L，氯含量均低于0.5％，二噁英含量均低于17ng-TEQ/kg；活性铁粉Cr(VI)吸附容量均高于77mg/g，Hg(II)吸附容量均高于39mg/g。
更进一步地，当油泥和灰黏铁粉泥质量比大于4.5:100时(例如，油泥和灰黏铁粉泥质量比＝5:100、5.5:100、6:100以及表2中未列举的更高比值)，油泥添加过量，物料间反应失衡，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着油泥和灰黏铁粉泥质量比进一步增加而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着油泥和灰黏铁粉泥质量比进一步增加而显著降低。
因此，总体而言，结合效益与成本，在本实施例中，当油泥和灰黏铁粉泥质量比等于0.5～4.5:100时，最有利于提高所制备垃圾焚烧飞灰解毒粉和活性铁粉性能。
实施例3
本示例以不同的煅烧时间对所制备垃圾焚烧飞灰解毒粉和活性铁粉性能影响为例进行说明，包括如下步骤：
S1、按照质量比22.5:45:100分别混合垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉，搅拌均匀，得到灰黏铁粉；
S2、按照液固比45:100mL/g向灰黏铁粉中加入水，搅拌均匀，得到灰黏铁粉泥；
S3、按照质量比4.5:100向灰黏铁粉泥中加入油泥，搅拌均匀，造粒，得到油灰铁粉陶粒生料；
S4、将油灰铁粉陶粒生料烘干36小时，得到烘干铁粉料，其中烘干温度为250℃；
S5、将烘干铁粉料装入窑进行煅烧，煅烧5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、40分钟、60分钟、65分钟、70分钟、75分钟，倒出、冷却，得到煅烧铁粉料，其中煅烧温度为1300℃；
S6、将煅烧铁粉料研磨成粉，磁选分离铁粉，得到的铁粉为活性铁粉，分选出铁粉后剩的粉末为垃圾焚烧飞灰解毒粉。
需要说明的是，本实施例所采用的垃圾焚烧飞灰、垃圾焚烧飞灰解毒粉重金属浸出试验、氯含量测定、垃圾焚烧飞灰解毒粉中二噁英含量检测试验、含重金属离子水体处理及测定均同实施例1，其测定结果见表3。
表3不同的煅烧时间对所制备垃圾焚烧飞灰解毒粉和活性铁粉性能影响结果
根据上述表3可知，当煅烧时间小于20分钟时(例如，煅烧时间＝15分钟、10分钟、5分钟以及表3中未列举的更低比值)，煅烧时间不足，反应不充分，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着煅烧时间减小而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着煅烧时间减小而显著降低。
进一步地，当煅烧时间等于20～60分钟时(例如，煅烧时间＝20分钟、40分钟、60分钟)，在烘干铁粉料煅烧过程中，在高温环境下垃圾焚烧飞灰中的无机氯盐催化二噁英污染物矿化分解，催化油泥中有机质裂解生成二氧化碳、水蒸气和小分子有机气体，同时垃圾焚烧飞灰中的无机氯盐和水蒸气渗透、迁移至铁粉颗粒中，通过电位腐蚀及化学腐蚀破坏铁粉金相结构，增加铁粉结合能及吸附活性，而油泥裂解生成的小分子有机气体可通过表面还原抑制铁粉金相中电子流失，避免铁粉因过度腐蚀氧化而失去活性。同时，油泥裂解释放的水蒸气和小分子有机气体还可以提高黏土粉中矿物活性，从而促进黏土粉与垃圾焚烧飞灰的反应。由部分铁粉氧化的铁氧化物及垃圾焚烧飞灰中的氯盐可起到助溶剂与胶粘诱发剂的作用，加速黏土粉熔融，从而进一步促进黏土粉熔融体与垃圾焚烧飞灰中矿物成分反应与融合，形成稳定的烧结体。垃圾焚烧飞灰中的中的重金属污染物被有效固定在黏土粉熔融体中。
最终，所制备的垃圾焚烧飞灰解毒粉Pb(II)浸出毒性均低于6.9×10-5mg/L，Cd(II)浸出毒性均低于7.2×10-6mg/L，氯含量均低于0.4％，二噁英含量均低于13ng-TEQ/kg；活性铁粉Cr(VI)吸附容量均高于84mg/g，Hg(II)吸附容量均高于44mg/g。
更进一步地，当煅烧时间大于60分钟时(例如，煅烧时间＝65分钟、70分钟、75分钟以及表3中未列举的更高比值)，煅烧时间过长，物料过度煅烧，导致垃圾焚烧飞灰解毒粉毒性随着煅烧时间进一步增加而显著增加，而活性铁粉吸附容量随着油泥和灰黏铁粉泥质量比进一步增加而显著降低。
因此，总体而言，结合效益与成本，在本实施例中，当煅烧时间等于20～60分钟时，最有利于提高所制备垃圾焚烧飞灰解毒粉和活性铁粉性能。
本发明提出一种利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法，具有以下有益效果：
第一、本发明的制备工艺简单，通过高温协同处置油泥、垃圾焚烧飞灰、铁粉，实现垃圾焚烧飞灰的高效解毒及同步提升铁粉吸附活性，相比于原始铁粉，处置后的铁粉吸附容量显著增加。
第二、采用本发明方法解毒后的垃圾焚烧飞灰含氯量均低于1％，重金属浸出浓度和二噁英含量均满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ1134-2020)污染控制要求。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种利用垃圾焚烧飞灰解毒及提升铁粉活性的方法，其特征在于，包括：将垃圾焚烧飞灰、黏土粉、铁粉混合均匀，得到灰黏铁粉；
向所述灰黏铁粉中加入水混合均匀，得到灰黏铁粉泥；
向所述灰黏铁粉泥中加入油泥混合均匀，造粒，得到油灰铁粉陶粒生料；
对所述油灰铁粉陶粒生料进行烘干，得到烘干铁粉料；
对所述烘干铁粉料进行煅烧，得到煅烧铁粉料；
对所述煅烧铁粉料进行研磨、分选，得到活性铁粉与垃圾焚烧飞灰解毒粉。
2.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、所述黏土粉以及所述铁粉的质量比范围为(2.5～22.5):(15～45):100。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水与所述灰黏铁粉的液固比为25～45:100mL/g。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油泥与所述灰黏铁粉泥的质量比为(0.5～4.5):100。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烘干温度范围为50℃～250℃，所述烘干时间范围为6小时～36小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧时间范围为20分钟～60分钟，所述煅烧温度范围为700℃～1300℃。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述煅烧铁粉料进行研磨、分选，得到活性铁粉与垃圾焚烧飞灰解毒粉，包括：
将所述煅烧铁粉料研磨成粉末，对粉末进行磁选，磁选出的粉末为活性铁粉，剩余的粉末为垃圾焚烧飞灰解毒粉。
8.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述活性铁粉中Cr(VI)吸附容量高于68mg/g，Hg(II)吸附容量高于32mg/g。
9.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述垃圾焚烧飞灰解毒粉中Pb(II)浸出毒性低于8.5×10-3mg/L，Cd(II)浸出毒性低于7.15×10-3mg/L，氯含量低于0.6％，二噁英含量均低于24ng-TEQ/kg。
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