專利名稱：灰的穩(wěn)定和再利用方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從焚燒爐灰、飛灰及類似物中有效地提取重金屬以及利用得到的不含重金屬的灰漿生產(chǎn)混凝土結(jié)構(gòu)所需的填料的方法和裝置。焚燒爐灰是通過燃燒廢物產(chǎn)生的，這些廢物包括汽車和家用器械的廢料，以及諸如各個(gè)工廠廢棄的膠片、印刷品等其它工業(yè)廢物，還有污泥、污液、廢液、污水、生物廢料和賓館及商業(yè)飲食業(yè)的濕廢棄物。飛灰是由熱電廠及類似部門產(chǎn)生的。
隨著工業(yè)生產(chǎn)和需求增長(zhǎng)，包括拆卸工業(yè)中汽車和家用器具的廢料、來自工廠的膠片、印刷品及其它工業(yè)廢料、還有污泥、污液、廢液、污水、生物廢料和賓館及商業(yè)飲食業(yè)的濕廢棄物的廢物量以及熱電廠產(chǎn)生的飛灰量增加，因而處理量也增加。
相反，處理和處置設(shè)施的性能和能力還沒有很大提高。因此，廢物量以達(dá)到這樣的程度以致增長(zhǎng)的廢物可能會(huì)將城市埋葬。
因而廢物處理是公眾關(guān)心的目標(biāo)。雖然那些造成這些廢物的部門缺乏認(rèn)識(shí)可能是造成最近的快速增加的一個(gè)原因，但考慮到國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活方便，這個(gè)問題就不能不認(rèn)為是認(rèn)識(shí)問題。
不斷努力減少工業(yè)廢物量是重要的。但是，人們所做的這種努力是有限的。因此，需要廢物處置和處理工業(yè)來研制高性能的廢物處理和處置設(shè)施，以便處理不斷增加的工業(yè)廢物，這對(duì)它們是迫切需要的。
工業(yè)廢物可被運(yùn)到自治體指定的廢物處理場(chǎng)，在那里將廢物填埋。這只是將廢物從源地運(yùn)到一指定場(chǎng)所，不是處理廢物的有力措施。
尤其是，當(dāng)被如重金屬等有害物質(zhì)污染的廢物扔在或埋在土地中時(shí)，存在土地污染的潛在環(huán)境危險(xiǎn)。這種有害廢物一般用一專門層覆蓋來防止重金屬從廢物滲出進(jìn)入土地。但是，這種包覆層可能隨時(shí)間推移劣化或由于例如地殼運(yùn)動(dòng)而破壞。結(jié)果，當(dāng)包覆的重金屬滲入土地時(shí)會(huì)出現(xiàn)另外的問題，對(duì)人類健康、動(dòng)物和植物或環(huán)境造成危害。
在這方面，主管機(jī)關(guān)制定了關(guān)于處理和處置這種屬于專門控制的工業(yè)廢物例如那些被重金屬污染的廢物的法律。主管機(jī)關(guān)還提倡有害廢物的隔離處理并確立了明確的處理要求。這些措施旨在提高收集的廢物的處理性能和效率以保護(hù)人類和環(huán)境。
但是，目前的狀況如下有關(guān)工業(yè)廢物處理的主管機(jī)關(guān)延期給予公司用來研究和開發(fā)改進(jìn)的廢物處理裝置的財(cái)政資助和幫助。因而廢物處理的大部分責(zé)任落在作為廢物源的公司和工廠身上。
在這種情況下，與制造產(chǎn)品的制造業(yè)相比，廢物處理業(yè)往往被認(rèn)為是消極事業(yè)。而且，與工業(yè)領(lǐng)域無數(shù)制造廠相反，只有小部分公司關(guān)心工業(yè)廢物處理和處置。只有少數(shù)公司在進(jìn)行廢物處置措施的研究和技術(shù)工發(fā)，而這也受到不同觀點(diǎn)的限制。
例如，眾所周知，用于廢物處理的裝置依賴按照不變的傳統(tǒng)方法操作的傳統(tǒng)焚燒爐。在多數(shù)公司和工廠中，單一一只焚燒爐在不同溫度下用于未經(jīng)分隔的不同種類的工業(yè)廢物。這與適當(dāng)?shù)膹U物處理大相徑庭。
尤其是，在處理諸如汽車和家用器械廢料、膠片、印刷品、工業(yè)廢物、污泥、污液、廢液、污水、生物廢料以及賓館和商業(yè)飲食業(yè)的濕廢棄物等廢物時(shí)焚化效率極低。而且，由于各種不同的工業(yè)廢物在同一爐內(nèi)焚燒，產(chǎn)生的灰可能會(huì)被諸如重金屬等有害物質(zhì)污染。雖然在焚燒前將各種廢物分隔，但考慮到燃燒的結(jié)果，這種分隔毫無意義。因此，這種限制不會(huì)產(chǎn)生滿意的結(jié)果，燒后的灰在被重金屬污染的情況下被埋入土地。
最近幾年，即使工業(yè)廢物被在分隔時(shí)不能分離的重金屬污染，也不經(jīng)任何處理而焚燒以提高焚燒效率。被重金屬污染的灰被封在一個(gè)例如沒有被填埋的具有高耐久性的高強(qiáng)度混凝土內(nèi)?；蛘?，在灰被填埋以將其安全處理成低于政府法規(guī)規(guī)定的重金屬洗脫程序前與一重金屬螯合劑混合。但是，上述高強(qiáng)度混凝土可能隨時(shí)間推移而劣化或由于例如地殼運(yùn)動(dòng)而損壞。結(jié)果，灌封的重金屬可能滲入土地。因而這種方法不足以處理有害廢物。另一方面，后一種方法利用重金屬螯合劑來固定有害化合物。但是，還是存在有有害重金屬脫離固定的可能性。在兩種方法中，昂貴的重金屬被埋入地下不能回收利用，因此這些方法從經(jīng)濟(jì)方面考慮都不是很有效的。
為了克服上述難題，本受讓人或申請(qǐng)人已提出一日本專利申請(qǐng)(S/N H8-781)，該申請(qǐng)尚未公開，涉及一種穩(wěn)定焚燒爐灰的方法，包括下列步驟焚燒一焚燒爐灰，將焚燒后的灰送入一分離機(jī)以從灰漿中分離出雜質(zhì)和鐵屑；將分離后的灰漿送至一螯合反應(yīng)容器中，其中裝有作為重金屬螯合劑的預(yù)定量的表面活性劑和乙二胺四乙酸(EDTA)，并攪拌該混合物一預(yù)定時(shí)間以使灰漿中含有的重金屬或金屬由EDTA固定，從而萃取重金屬；隨后將已固定的重金屬送入螯合物分離反應(yīng)容器，并攪拌一預(yù)定時(shí)間以將pH調(diào)到適當(dāng)水平；將混合物保持至少一預(yù)定時(shí)間以從EDTA分離出重金屬；隨后將螯合物分離反應(yīng)容器中分離出的重金屬溶液送入一重金屬溶液排放容器以收集溶液；對(duì)從重金屬分離的EDTA進(jìn)行堿處理以將酸性乙二胺四乙酸轉(zhuǎn)變成乙二胺四乙酸四鈉鹽；溶解乙二胺四乙酸四鈉鹽，并將溶解的乙二胺四乙酸四鈉鹽返回螯合劑容器以循環(huán)使用。
本申請(qǐng)還涉及包括以下步驟的方法通過一脫水裝置將螯合反應(yīng)容器內(nèi)存留的灰漿收集入灰漿塊料斗；隨后將收集的灰漿送入一攪拌裝置；利用攪拌裝置將灰漿與一定量的粉末玻璃混合在一起；將混合物送入一熔化爐熔化混合物；將熔化的混合物送入一水冷固化裝置以使混合物凝固；將凝固的混合物送入一磨碎裝置，以將混合物研磨成預(yù)定顆粒尺寸的顆粒；收集這些顆粒作為焚燒灰填料。
根據(jù)該申請(qǐng)還提供了一種利用焚燒爐灰產(chǎn)生填料的裝置，包括一用于焚燒任何廢棄物的焚燒裝置；用于從焚燒裝置得到的焚燒灰中分離出金屬以外的雜質(zhì)和諸如鐵屑等金屬的分離裝置；分離后從灰漿中萃取重金屬的萃取裝置；用于收集沒被萃取裝置萃取的灰漿的灰漿收集裝置；用于使由灰漿收集裝置收集的灰漿與粉末玻璃混合的攪拌裝置；用于熔化灰漿和粉末玻璃的混合物以將該混合物模制成一預(yù)定形狀的熔爐；用于用水冷卻熔化混合物以使其固化的水冷固化裝置；用于將凝固的混合物研磨成預(yù)定顆粒尺寸的顆粒的磨碎裝置。
根據(jù)本申請(qǐng)的早期技術(shù)，可以從焚燒爐灰和/或飛灰中有效提取重金屬。另外，用作螯合劑的EDTA可循環(huán)使用很多次。而且，不含重金屬的灰漿可用于生產(chǎn)混凝土結(jié)構(gòu)的填料。
但是，該申請(qǐng)描述的方法和裝置還有些問題有待解決。例如，成本較高，準(zhǔn)備螯合劑需要較長(zhǎng)時(shí)間。另外，由于要將分離的酸性乙二胺四乙酸轉(zhuǎn)換成乙二胺四乙酸四鈉鹽，使裝置本身龐大。
就此而言，本發(fā)明旨在解決上述問題，其目的是提供一種從廢物焚燒產(chǎn)生的焚燒爐灰以及熱電廠產(chǎn)生的飛灰中有效地提取重金屬以便再利用不含重金屬的淤渣生產(chǎn)混凝土結(jié)構(gòu)所需的填料的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種穩(wěn)定被重金屬污染的灰的方法，包括以下步驟在一焚燒爐內(nèi)焚燒灰；通過將焚燒爐產(chǎn)生的焚燒灰送入一分離器而分離出干灰；將分離的干灰送入一酸水貯箱并將其攪拌一預(yù)定時(shí)間使成淤漿以使重金屬與酸水反應(yīng)并從干灰中洗脫出重金屬；提取重金屬溶液并通過一重金屬溶液焚燒爐對(duì)重金屬溶液進(jìn)行焚燒處理以提取重金屬。
另外，還提供了一種穩(wěn)定和再利用被重金屬污染的灰的裝置，包括一用于焚燒灰的焚燒爐；用于使焚燒產(chǎn)生的干灰成淤漿狀以便洗脫出重金屬的酸水貯箱；用于焚燒酸水貯箱中洗脫出的重金屬溶液的重金屬溶液焚燒爐；一用于在重金屬于酸水貯器中洗脫后對(duì)余下的灰漿進(jìn)行脫水的脫水器；對(duì)由脫水器脫水后的低濕灰進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)爐；對(duì)在燒結(jié)爐中通過燒結(jié)產(chǎn)生的燒結(jié)體進(jìn)行研磨的磨碎裝置。
本發(fā)明的前述和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明會(huì)變得更明顯，其中

圖1是表示本發(fā)明焚燒爐灰穩(wěn)定和再利用裝置的方框圖；圖2是用來說明本發(fā)明焚燒爐灰穩(wěn)定和再利用裝置的視圖；圖3至圖5是表示圖2裝置的主要部分的視圖。
下面將參照附圖1至5說明本發(fā)明焚燒爐灰穩(wěn)定和再利用裝置的實(shí)施例。
圖1是表示本發(fā)明焚燒爐灰穩(wěn)定和再利用裝置的總體結(jié)構(gòu)的方框圖。圖2是用于說明本發(fā)明焚燒爐灰穩(wěn)定和再利用裝置總體結(jié)構(gòu)的視圖。圖3至圖5是表示本裝置主要部分的視圖。
本發(fā)明針對(duì)重金屬洗脫進(jìn)入酸水中的性質(zhì)。這種方法稱為酸萃取。酸萃取包括兩個(gè)步驟即混合反應(yīng)和脫水?；旌喜襟E包括將例如一般廢物和工業(yè)廢物(特別是工廠中的諸如重金屬等有害廢物)的干灰送入酸水貯箱中的酸水中。攪動(dòng)干灰以形成淤漿。在這種情況下，干灰中所含的重金屬與酸水反應(yīng)并洗脫進(jìn)入酸水中。然后將灰漿脫水，并通過一淤渣傳送器從貯箱中排出。
為利于金屬洗脫，將貯箱中酸水調(diào)整得pH值為4.0左右，以與干灰中所含的各種重金屬(如Al、Ag、Ba、Ca、Cd、Co、Cu、Fe、Hg、In、La、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Ti、Vo、Zn和Zr)反應(yīng)。
然后將在淤渣傳送帶運(yùn)輸過程中從灰漿中去除的水返回到酸水貯箱，并在下一步與重金屬洗脫進(jìn)入其中的重金屬溶液一起在一溶液焚燒爐內(nèi)焚燒。
參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明焚燒爐灰穩(wěn)定和再利用裝置。本發(fā)明裝置1包括一一般焚燒爐灰料斗2、一斗式輸送機(jī)3、一焚燒爐4、一分離站5、一輸送裝置6、一重金屬萃取站7、一重金屬溶液箱8、一重金屬溶液焚燒爐9、一重金屬收集裝置10、一脫水機(jī)11、一低濕灰貯存料斗12、一斗式輸送機(jī)13、一燒結(jié)爐14、一磨碎機(jī)15、一貯料箱16。料斗2存貯焚燒爐灰(尤其是被重金屬污染的焚燒爐灰)和/或飛灰。斗式輸送機(jī)3與料斗2連接，用于將焚燒爐灰從料斗2傳送至焚燒爐4。本實(shí)施例中，焚燒爐4是窯式旋轉(zhuǎn)焚燒爐(rotating kiln incinerator)，它工作在例如800-960℃的溫度。送到焚燒爐4的焚燒爐灰在其中焚燒以形成焚燒灰。分離站5由一磁力分離器5a和一濾網(wǎng)5b組成，用于分離從焚燒爐4送來的焚燒灰中所含的如玻璃片或瓷片或鐵屑等雜質(zhì)。在分離站5處，焚燒灰分離成雜質(zhì)和干灰。輸送裝置6與分離站5連接，以把干灰運(yùn)送至重金屬萃取站7。重金屬萃取站7用來萃取干灰中所含的重金屬。更具體地說，在重金屬萃取站7重金屬與酸水反應(yīng)并洗脫進(jìn)入酸水中。該反應(yīng)生成一灰漿和重金屬溶液。例如，當(dāng)干灰中含有氧化鉛(Pbo)時(shí)，氧化鉛與pH值約為4.0的酸水反應(yīng)。作為這種處理的結(jié)果，PbCl2通過下面反應(yīng)式表示的洗脫而被洗脫
重金屬溶液被送入重金屬溶液箱8。重金屬溶液箱8與重金屬溶液焚燒爐9相連。溶液被送入重金屬溶液焚燒爐9并由其焚燒。焚燒過程中水氣蒸發(fā)，留下重金屬。然后由重金屬收集裝10收集重金屬。
另一方面，灰漿被送至脫水機(jī)11。更具體地說，重金屬萃取站7包括灰漿輸送機(jī)7c和7d，通過它們將灰漿運(yùn)送至脫水機(jī)11。脫水機(jī)11用來除去灰漿中的水分以形成低濕灰。低濕灰貯料斗12用來存貯低濕灰。斗式輸送機(jī)13用來從低濕灰貯料斗12傳送低濕灰。這里所用名詞“低濕灰”指的是沒有完全干透還含少量的水分的灰。然后通過斗式輸送機(jī)13將低濕灰送入燒結(jié)爐14并被燒結(jié)成燒結(jié)體。燒結(jié)爐14與磨碎機(jī)15連接，磨碎機(jī)15用來將燒結(jié)體研磨成具有預(yù)定顆粒尺寸的顆粒。這些顆粒作為填料或精細(xì)填料并貯存在貯料箱16中。
重金屬萃取站7具有多個(gè)酸水貯箱，用于貯存pH值約為4.0的酸水。在所示實(shí)施例中，重金屬萃取站7有兩個(gè)酸水貯箱7a和7b。酸水貯箱7a和7b分別與灰漿輸送機(jī)7c和7d相關(guān)聯(lián)。酸水貯箱7a中的灰漿通過灰漿輸送機(jī)7c運(yùn)送入酸水貯箱7b。酸水貯箱7b中的灰漿在一攪拌裝置(未示出)中進(jìn)行攪拌一預(yù)定時(shí)間以象在前述酸水貯箱7a中那樣形成懸浮液(淤漿)。然后沒被貯箱7a洗脫且留在灰漿中的重金屬與貯箱7b中的酸水反應(yīng)。于是重金屬被洗脫并沉積在貯箱底部。然后產(chǎn)生的灰漿通過灰漿輸送機(jī)7d從貯箱7b運(yùn)送入前述的脫水機(jī)11。
帶有酸水的灰漿的處理是按照例如氫氧化物處理方法或硫化來進(jìn)行的。酸水通過pH調(diào)節(jié)箱7e和酸性調(diào)節(jié)箱7f以一預(yù)定量送入酸水貯箱7a和7b。
雖然前面沒有說明，但焚燒爐4、重金屬溶液焚燒爐9和燒結(jié)爐14各具有一個(gè)(多個(gè))第二或后燃燒室，該燃燒室裝備有一集塵器、一冷卻塔、一氣體清潔塔、袋式濾器和排氣風(fēng)扇。
如上所述，焚燒爐4是一窯式旋轉(zhuǎn)焚燒爐。該焚燒爐能直接焚燒一般廢物和工業(yè)廢物。而且，該焚燒爐能處理被重金屬污染的焚燒爐灰，否則這些灰在另外的焚燒爐中焚燒后需就地處理。收集的焚燒爐灰被焚燒爐4再次焚燒。這意味著本發(fā)明的裝置可用于處理在沒有焚燒爐灰穩(wěn)定施施的焚燒現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的焚燒爐灰。
按照本發(fā)明，焚燒爐灰、飛灰及類似物中所含的重金屬可以容易地萃取并穩(wěn)定地處理。此外，除去重金屬后經(jīng)脫水和傳送的灰漿可以成為滿足主管機(jī)關(guān)制定的標(biāo)準(zhǔn)的無害灰漿，可以利用灰漿生產(chǎn)混凝土結(jié)構(gòu)所需的填料。另外，用于酸萃取方法(氫氧化物處理方法或硫化方法)的化學(xué)品不貴，由此導(dǎo)致低初始成本和運(yùn)行成本以及其它顯著優(yōu)點(diǎn)。
雖然這里結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例說明了本發(fā)明，但這種說明僅是舉例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離所附權(quán)利要求的范圍和精神的情況下，可以做出各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于穩(wěn)定被重金屬污染的灰的方法，包括以下步驟在一焚燒爐中焚燒灰；通過將焚燒爐產(chǎn)生的焚燒灰送入一分離器而分離出干灰；將分離出的干灰送入一酸水貯箱中并攪拌一預(yù)定時(shí)間使成淤漿狀以使重金屬與酸水反應(yīng)并從干灰中洗脫出重金屬；獲取重金屬溶液并通過一重金屬溶液焚燒爐對(duì)重金屬溶液進(jìn)行焚燒處理以收集重金屬。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括下列步驟使存留在酸水貯箱中的灰漿脫水；使脫水的灰漿相繼通過一燒結(jié)爐和磨碎機(jī)以形成填料。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，酸水pH值為4.0。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，焚燒爐灰在從800℃到960℃的溫度下在焚燒爐內(nèi)焚燒。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，多個(gè)酸水貯箱以這樣一種方式連接，使得前一級(jí)酸水貯箱中的灰漿被送入后一級(jí)酸水貯箱以進(jìn)一步洗脫重金屬。
6.一種用于穩(wěn)定被重金屬污染的灰的方法，包括以下步驟在一焚燒爐內(nèi)焚燒灰；通過將焚燒爐產(chǎn)生的焚燒灰送入一分離器而分離出干灰；將分離出的干灰送入一酸水貯箱使重金屬與酸水反應(yīng)并從干灰中洗脫出重金屬；
7.一種用于穩(wěn)定和再利用被重金屬污染的灰的裝置，包括一用于焚燒灰的焚燒爐；一用于使焚燒產(chǎn)生的干灰成淤漿狀以洗脫出重金屬的酸水貯箱；一用于焚燒酸水貯箱中洗脫出的重金屬溶液的重金屬溶液焚燒爐；一用于在重金屬于酸水貯箱中洗脫后對(duì)余下的灰漿進(jìn)行脫水的脫水機(jī)；一用于在脫水機(jī)進(jìn)行脫水后燒結(jié)低濕灰的燒結(jié)爐；用于對(duì)燒結(jié)爐中燒結(jié)得到的燒結(jié)體進(jìn)行研磨的磨碎裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于穩(wěn)定和再利用被如重金屬等有害物質(zhì)污染的焚燒爐灰和/或飛灰的方法和裝置。該裝置(1)包括一用于焚燒爐灰以形成焚燒灰的焚燒爐(4)，焚燒灰被送入酸水貯箱(7a，7b)，在酸水貯箱內(nèi)使重金屬與酸水反應(yīng)并形成重金屬溶液和灰漿。溶液由一重金屬溶液焚燒爐(9)焚燒以收集重金屬?；覞{由一脫水機(jī)(11)脫水而形成低濕灰。然后低濕灰由一燒結(jié)爐(14)燒結(jié)成燒結(jié)體并研磨成顆粒。
文檔編號(hào)B09B5/00GK1160608SQ9611272
公開日1997年10月1日 申請(qǐng)日期1996年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月4日
發(fā)明者伊藤勝弘 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大圈企業(yè), 伊藤勝弘