一種垃圾焚燒飛灰熔融復(fù)合助熔劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及危險廢棄物處理領(lǐng)域，具體涉及一種垃圾焚燒飛灰熔融助熔劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]垃圾焚燒與其它處理方法相比，能更好地達(dá)到垃圾處理的無害化、減量化和資源化的治理目標(biāo)，在許多國家和地區(qū)把建設(shè)生活垃圾焚燒發(fā)作為生活垃圾處理的首選方案。目前，新加坡、瑞士、盧森堡、丹麥、日本、瑞典和比利時等國家的生活垃圾焚燒處理比例約占總處理量50%以上。我國現(xiàn)在運(yùn)行的垃圾焚燒廠已超過160座，預(yù)計到2020年垃圾焚燒所占比例將超過50%。生活垃圾焚燒后會產(chǎn)生相當(dāng)于原垃圾質(zhì)量2%??5%的焚燒飛灰，而焚燒飛灰是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的危險廢棄物，在最終處置前必須進(jìn)行穩(wěn)定化處理。
[0003]目前我國對飛灰的處理方式主要有水泥固化、瀝青固化、熔融固化、化學(xué)藥劑固化穩(wěn)定化等。經(jīng)過固化的飛灰，如符合浸出毒性標(biāo)準(zhǔn)的要求，則可以按普通廢物填埋處理。其主要作用是使飛灰中的重金屬及其污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包裹起來，以便運(yùn)輸和處理，并可降低污染物的毒性和減少其向生態(tài)圈的迀移率固化填埋，但這種方式不僅占用大量土地，增加填埋場負(fù)擔(dān)，長期存在重金屬重新浸出的環(huán)境風(fēng)險。熔融固化處理主要是將飛灰或混合入適當(dāng)含量的添加劑的配灰，在1000-1400°C的高溫下，對飛灰進(jìn)行熔融處理，飛灰中的有機(jī)物發(fā)生熱解、氣化及燃燒，熔融所得熔渣為由S1-Ο網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成的玻璃基體，重金屬則被有效的包裹在此種無序的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，使得玻璃熔渣中的重金屬浸出率極低。在高溫熔融處理過程中，飛灰中的二惡英等有機(jī)污染物可有效地被消解，同時飛灰中沸點(diǎn)較低的重金屬主要以氯鹽的形式揮發(fā)并可以二次飛灰的形式進(jìn)行回收，其余的重金屬則轉(zhuǎn)移到玻璃熔渣中。熔融使飛灰減容和減量2/3左右，得到的熔渣可以作為路基材料、微晶玻璃的基礎(chǔ)玻璃、混凝土骨料、瀝青骨料等，達(dá)到資源再利用的目的。等離子體熔融氣化技術(shù)是一種新興的高溫熔融技術(shù)，利用離子體炬的電弧產(chǎn)生高溫氣體(溫度可超出5500°C )，使固廢中的無機(jī)組分熔融，屬于第三代“熔融氣化”技術(shù)，已成功用于處理PCBs等危廢。然而，由于飛灰本身的熱值較低，且流動性差，等離子體熔融氣化技術(shù)用于飛灰處理能耗普遍較高，單位處理量的電耗在lOOOkWh以上。為此，降低灰熔點(diǎn)從而節(jié)省能耗成為這個技術(shù)推廣過程中必須攻關(guān)的課題。
[0004]發(fā)明專利CN102531389A公開了一種垃圾焚燒飛灰電弧爐熔融制備微晶玻璃的方法，利用電弧爐對垃圾焚燒飛灰進(jìn)行高溫熔融，再配合退火、晶化、磨光等后續(xù)處理制得微晶玻璃。
[0005]發(fā)明專利CN104445944A公開了一種危險固廢制備微晶玻璃的方法，其中也包括了以垃圾焚燒飛灰為原料熔融制備微晶玻璃的內(nèi)容。
[0006]發(fā)明專利CN1796011A雖然也公開了一種用于垃圾焚燒處理的飛灰熔融添加劑，該專利的組分全部為純化學(xué)品，其中B203組分為30-50%重量百分比，Si02組分為25-40%重量百分比，CaF2組分為7-20%重量百分比，MgO組分為7-20%重量百分比，還可再加入2-5%重量百分比的Zr02，且要求將添加劑研磨至106-256目的細(xì)度，造成助熔劑的原料成本、制造成本均較高，并且其飛灰的熔融溫度仍高達(dá)1100°C左右。
[0007]發(fā)明專利CN101773709A公開了一種通過調(diào)整Ca0/Si02固定焚燒飛灰中重金屬的普適方法，通過在飛灰中添加CaO、CaC03/Si02，調(diào)節(jié)焚燒飛灰的堿度在0.8 — 1.2之間，以此提高重金屬在熔渣中的固定率，并降低焚燒飛灰的熔融溫度。但該方法中仍然需要將焚燒飛灰和加入的Si02研磨到150目，且熔融溫度仍高達(dá)1350°C。
[0008]同樣，發(fā)明專利CN101885584A公開了一種垃圾焚燒飛灰電熔處理方法，其中以石英砂和堿性藥劑為熔制劑，按照飛灰:石英砂:堿性藥劑=(90?99): (1?10)): (1?10)的重量比例混合均勻后進(jìn)行熔化。但該方法中仍然需要在1250?1500°C的高溫進(jìn)行熔化。
[0009]此外，發(fā)明專利CN104445944A公開了一種危險固廢制備微晶玻璃的方法，其中包括以垃圾焚燒灰和廢玻璃為原料進(jìn)行混合，在1550°C的高溫進(jìn)行熔化的方案。
[0010]盡管上述專利都采用飛灰與其他廢物或化學(xué)品混合熔融的方式，然而在對飛灰進(jìn)行熔融處理時采用的溫度普遍較高，其公開的熔融溫度仍高達(dá)1100-1700°c之間。熔融溫度過高意味著能耗高大、處理成本高，限制了該方法的推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明為解決飛灰等離子體熔融處理時所存在的灰熔點(diǎn)過高的問題開發(fā)了一種垃圾焚燒飛灰熔融復(fù)合助熔劑。
[0012]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0013]—種垃圾焚燒飛灰熔融復(fù)合助熔劑，其特征在于由以下重量份的組分組合而成:粉碎后的玻璃60-80 %，20-40 %的粉狀B203或粉狀CaF 2中的一種或兩種。
[0014]本發(fā)明的垃圾焚燒飛灰熔融復(fù)合助熔劑，其特征在于所述各原料分別粉碎至過12目篩的細(xì)度，均勻混合即成粉狀助熔劑。
[0015]本發(fā)明的的垃圾焚燒飛灰熔融復(fù)合助熔劑，其特征在于所述玻璃為實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)院所產(chǎn)生的廢玻璃。
[0016]本發(fā)明專利主要通過對S1-Ca-Al三組分相圖的分析，發(fā)現(xiàn)添加B203或/和CaF 2及玻璃組成的復(fù)合助熔劑，有利降低了飛灰的熔融溫度和流動溫度，降低熔體的粘度，促進(jìn)晶核的形成和增長，有效控制了玻璃相含量，加強(qiáng)玻璃網(wǎng)絡(luò)，改善玻璃相結(jié)構(gòu)，增加玻璃體的固化效果和硬度等優(yōu)點(diǎn)。此外本發(fā)明中所用的原料之一玻璃可采用實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)院所產(chǎn)生的廢玻璃，從而實(shí)現(xiàn)“以廢治廢、協(xié)同處置”的理念，降低處理成本。另外通過與發(fā)明專利CN1796011A相比，本發(fā)明中不添加MgO，原因是通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MgO的加入，會使Si02-Ca0-Al203體系的熔融溫度升高，反而不利于降低飛灰熔點(diǎn)。
[0017]在使用時，本發(fā)明的助熔劑的加入量占飛灰質(zhì)量的37.5% -100%重量百分比。
[0018]與已有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0019]1.可以使飛灰熔融處理的操作溫度降低至1100°C以下，最低可以達(dá)到800°C以下；
[0020]2.可以降低原灰軟化點(diǎn)300°C以上，促進(jìn)飛灰更快出現(xiàn)液相從而加快傳質(zhì)效果；
[0021]3.本發(fā)明所公開的助熔劑在不加入B203或CaF 2的情況下，性質(zhì)屬于危險廢物，通過和同為危險廢物的垃圾焚燒飛灰共同處理，符合危險廢物協(xié)同處理原則，提高了處理效率，降低了處理成本。
【具體實(shí)施方式】
[0022]取自廣州市某垃圾焚燒廠的垃圾焚燒飛灰，不添加助熔劑直接熔融，軟化溫度為1290°C，流動溫度為1390°C。以下實(shí)施例為添加本發(fā)明垃圾焚燒飛灰熔融助熔劑后的熔融效果。
[0023]實(shí)施例1
[0024]飛灰熔融助熔劑成分及制備:實(shí)驗(yàn)室垃圾中的廢玻璃占76%重量百分比，CaF2A24%重量百分比，粉碎至通過12目篩后均勻混合。
[0025]將本實(shí)施例的助熔劑50g與垃圾焚燒飛灰60g均勻混合后進(jìn)行熔融處理，軟化溫度為1050°C，流動溫度為1070°C，分別比不添加助熔劑時降低了 240°C和320°C。
[0026]實(shí)施例2
[0027]飛灰熔融助熔劑成分及制備:實(shí)驗(yàn)室垃圾中的廢玻璃76%重量百分比，B20324%,粉碎至通過12目篩后均勻混合。
[0028]將本實(shí)施例的助熔劑43g與垃圾焚燒飛灰60g均勻混合后進(jìn)行熔融處理，軟化溫度為990°C，流動溫度為1020°C，分別比不添加助熔劑時降低了 300°C和370°C。
[0029]實(shí)施例3
[0030]飛灰熔融助熔劑成分及制備:實(shí)驗(yàn)室垃圾中的廢玻璃69%，CaF221%，B20310%，粉碎至通過12目篩后均勻混合。
[0031]將本實(shí)施例的助熔劑48g與垃圾焚燒飛灰52g均勻混合后進(jìn)行熔融處理，灰樣在780 °C迅速軟化并熔融成為流動態(tài)。
[0032]由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明垃圾焚燒飛灰熔融助熔劑能夠確實(shí)有效的大幅降低飛灰熔融溫度，從而起到降低能耗的作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種垃圾焚燒飛灰熔融復(fù)合助熔劑，其特征在于由以下重量份的組分組合而成:粉碎后的玻璃60-80 %，20-40 %的粉狀B203或粉狀CaF 2中的一種或兩種。2.如權(quán)利1所述的垃圾焚燒飛灰熔融復(fù)合助熔劑，其特征在于所述各原料分別粉碎至過12目篩的細(xì)度，均勻混合即成粉狀助熔劑。3.如權(quán)利1所述的垃圾焚燒飛灰熔融復(fù)合助熔劑，其特征在于所述玻璃為實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)院所產(chǎn)生的廢玻璃。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種垃圾焚燒飛灰熔融復(fù)合助熔劑。該助熔劑由以下重量份的組分組合而成：粉碎后的玻璃60-80％，20-40％的粉狀B2O3或粉狀CaF2中的一種或兩種。該助熔劑可以降低原灰軟化點(diǎn)300℃以上，使飛灰熔融處理的操作溫度最低可以達(dá)到800℃以下；并且原料之一玻璃可以選用實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)院所產(chǎn)生的廢玻璃，從而實(shí)現(xiàn)“以廢治廢、協(xié)同處置”的理念，進(jìn)一步降低處理成本。
【IPC分類】B09B3/00
【公開號】CN105251758
【申請?zhí)枴緾N201510777526
【發(fā)明人】王中慧, 盧歡亮, 汪永紅, 葉向東
【申請人】廣東省環(huán)境科學(xué)研究院
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月13日