飞灰处置方法
技术领域
本发明涉及危险废物处理技术领域，具体而言，本发明涉及飞灰处置方法。
背景技术
现有的飞灰熔融技术，一般是将飞灰中的氯元素、硫元素转移到烟气中处置，大大增加了烟气处置的负担，易造成烟气管道的腐蚀和堵塞。利用专利CN106984633A(利用等离子炬资源化处理垃圾焚烧飞灰的方法)，将飞灰与其他含硅废弃物直接熔融处置，使得飞灰中的Cl、S等元素进入烟气中，再通过换热装置分离Cl元素，剩下的烟气进入SO2的回收单元；专利CN206252987U(回收HCl气体的装置)是将飞灰等离子熔融处置系统产生的HCl气体转化为盐酸，亦是在尾气中实现Cl元素的资源化；专利CN107089795A(一种生活垃圾焚烧飞灰电极熔融处理及资源化利用方法)，采用冷顶电熔窑技术处置飞灰，其产物为重质熔融液、轻质熔融液的高沸点物质和轻质熔融液的低沸点物质。根据其提供的烟气成分表明，飞灰中的SO2浓度仅为几十毫克每立方米，大部分S元素进入玻璃熔渣影响产品质量；轻质熔融液中的高沸点物质填埋处理，未实现资源化利用；低沸点物质进入脱酸塔，也未实现酸性气体的资源化利用。
综上所述，现有技术或者是仅仅将飞灰熔融处理，未解决其产生的二次污染问题；或者是将二次污染物送到烟气净化系统，由于烟气成分复杂，工程项目较难实现稳定连续的运行。因而，现有的飞灰处置技术仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出飞灰处置方法。该飞灰处置方法实现了危险废物飞灰的无害化处理和资源化利用，具有显著的经济效益和环境效益。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种飞灰处置方法。根据本发明的实施例，该飞灰处置方法包括：将飞灰与含硅原料混合，并进行熔融处理，得到混合熔体和烟尘，所述混合熔体包括熔渣层和熔盐层；收集所述熔渣层并进行第一冷却处理，得到玻璃渣；收集所述熔盐层并进行第二冷却处理，得到氯盐。
根据本发明实施例的飞灰处置方法，首先将飞灰与含硅原料混合，并将混合物供给至熔融设备(例如电熔窑、电炉等)中进行熔融处理，得到混合熔体和含硫烟尘。在含硅原料的作用下，混合熔体分层为熔渣层和熔盐层，可以分别从熔融设备相应的出口排出。进一步地，收集熔渣层物料进行第一冷却处理，所得玻璃渣可用作建材原料等用途，收集熔盐层物料并进行第二冷却处理，所得氯盐可用作化工原料等用途。由此，通过采用该方法处置飞灰，飞灰中的重金属被固化在玻璃渣中，二噁英则彻底分解，进而通过熔渣与熔盐的定向分离，实现了飞灰的无害化处理和资源化利用；另一方面，飞灰中的硫元素则转移到烟尘中，后续可回收得到液态SO2，实现飞灰中硫元素的资源化利用。
另外，根据本发明上述实施例的飞灰处置方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述含硅原料包括选自石英砂、玻璃渣、含硅冶金渣、含硅尾矿中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述飞灰与所述含硅原料的混料中，所述飞灰的质量占比不低于50％。
在本发明的一些实施例中，所述熔融处理在1200～1500℃下进行。
在本发明的一些实施例中，所述第一冷却处理为空冷或者水淬。
在本发明的一些实施例中，所述第二冷却处理为空冷。
在本发明的一些实施例中，所述飞灰处置方法进一步包括：对所述烟尘进行除尘处理，得到烟气和二次飞灰；将所述二次飞灰返回与所述含硅原料进行混合，并进行所述熔融处理。
在本发明的一些实施例中，所述飞灰处置方法进一步包括：对所述烟气进行第一水洗处理，得到SO2气体和含盐废水。
在本发明的一些实施例中，所述飞灰处置方法进一步包括：对所述SO2气体进行干燥和压缩处理，得到SO2液体。
在本发明的一些实施例中，所述飞灰处置方法进一步包括：当所述二次飞灰中的重金属含量达到预定浓度后，以开路的形式收集所述二次飞灰。
在本发明的一些实施例中，所述飞灰处置方法进一步包括：对收集得到的二次飞灰进行第二水洗处理，得到冶金原料。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的飞灰处置方法的流程示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的飞灰处置方法的流程示意图；
图3是根据本发明又一个实施例的飞灰处置方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种飞灰处置方法。根据本发明的实施例，该飞灰处置方法包括：将飞灰与含硅原料混合，并进行熔融处理，得到混合熔体和烟尘，所述混合熔体包括熔渣层和熔盐层；收集所述熔渣层并进行第一冷却处理，得到玻璃渣；收集所述熔盐层并进行第二冷却处理，得到氯盐。
根据本发明实施例的飞灰处置方法，首先将飞灰与含硅原料混合，并将混合物供给至熔融设备(例如电熔窑、电炉等)中进行熔融处理，得到混合熔体和含硫烟尘。在含硅原料的作用下，混合熔体分层为熔渣层和熔盐层，可以分别从熔融设备相应的出口排出。进一步地，收集熔渣层物料进行第一冷却处理，所得玻璃渣可用作建材原料等用途，收集熔盐层物料并进行第二冷却处理，所得氯盐可用作化工原料等用途。由此，通过采用该方法处置飞灰，飞灰中的重金属被固化在玻璃渣中，二噁英则彻底分解，进而通过熔渣与熔盐的定向分离，实现了飞灰的无害化处理和资源化利用；另一方面，飞灰中的硫元素则转移到烟尘中，后续可回收得到液态SO2，实现飞灰中硫元素的资源化利用。
下面参考图1～2进一步对根据本发明实施例的飞灰处置方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：熔融处理
该步骤中，将飞灰与含硅原料混合，并进行熔融处理，得到混合熔体和烟尘，其中，混合熔体分层为熔渣层和熔盐层。发明人在研究中发现，飞灰处置主要包括硫元素、氯元素和重金属元素的分离等要点。通过将飞灰与含硅原料进行混合熔融，在含硅原料的作用下，混合熔体可以实现分层，使飞灰中的氯元素主要存在于熔盐层中，重金属元素主要存在于熔渣层中，硫元素主要存在于烟尘中。进而，通过分别对熔盐层、熔渣层和烟尘进行处理，即可实现飞灰的无害化处理和资源化利用。
上述含硅原料的具体种类并不受特别限制，只要能够有效地将飞灰中的重金属元素固化，并实现熔渣与熔盐的分层即可，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一些实施例，上述含硅原料可以包括选自石英砂、玻璃渣、含硅冶金渣、含硅尾矿中的至少之一。
根据本发明的一些实施例，在飞灰与含硅原料的混料中，飞灰的质量占比不低于50％。
根据本发明的一些实施例，所述熔融处理在1200～1500℃下进行，具体熔融温度可以为1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃等。通过在上述温度下进行熔融处理，可以进一步有利于熔渣的形成以及熔盐层与熔渣层的分层。
S200：第一冷却处理
该步骤中，从熔融设备中分离收集到的熔渣层物料，并对其进行第一冷却处理，以便得到玻璃渣。进而，可将玻璃渣用作建材原料等用途。
上述第一冷却处理的具体方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一些实施例，上述第一冷却处理可以为空冷或者水淬。由此，熔渣层物料的固化效果更佳。
S300：第二冷却处理
该步骤中，从熔融设备中分离收集到的熔盐层物料，并对其进行第二冷却处理，以便得到氯盐。进而，可将氯盐用作纯碱化工等领域的原材料。
上述第二冷却处理的具体方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一些实施例，上述第二冷却处理可以为空冷。由此，熔盐层物料的固化效果更佳。
参考图2，根据本发明的一些实施例，本发明提出的飞灰处置方法还进一步包括：
S400：除尘处理
该步骤中，对熔融处理中获得的烟尘进行除尘处理，得到烟气和二次飞灰；将二次飞灰返回与含硅原料进行混合，并进行熔融处理。具体的，通过前述熔融处理，飞灰中的硫元素可随烟尘排出熔融设备，通过布袋除尘等方式对该烟尘进行除尘处理，可以获得烟气和二次飞灰。其中，二次飞灰可返回S100再次与含硅原料混合并进行熔融处理。
S500：第一水洗处理
该步骤中，对S400中获得的烟气进行第一水洗处理，得到SO2气体和含盐废水。第一水洗处理的具体工艺条件并不受特别限制，可以采用本领域成熟的水洗工艺。
S600：干燥和压缩处理
对S500中获得的SO2气体进行干燥和压缩处理，得到SO2液体。干燥和压缩处理的具体工艺条件并不受特别限制，可以采用本领域成熟的气体干燥和压缩工艺。
S700：开路收集
该步骤中，当二次飞灰中的重金属含量达到预定浓度后，以开路的形式收集所述二次飞灰。随着飞灰重复熔融次数的增加，通过除尘处理收集得到的二次飞灰中的重金属含量逐渐增加，当其中的重金属含量达到预定浓度后，则可以通过开路的形式进行收集。上述预定浓度的具体值可以根据实际生产来确定，发明人在研究中发现，二次飞灰返回熔融约3～6次，其中富集的重金属含量即可达到开路收集的要求。
S800：第二水洗处理
该步骤中，对S700收集得到的二次飞灰进行第二水洗处理，得到冶金原料，以便于回收其中的重金属。第二水洗处理的具体工艺条件并不受特别限制，可以采用本领域成熟的水洗工艺。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
参考图3，按照下列步骤进行飞灰处置：
1.将飞灰与石英砂按照质量比1:1混合，在1300℃的温度下，飞灰的完全融化；
2.高温熔融1h，电炉内的熔融物在重力的作用下实现分层，下层为熔渣，上层是熔盐，部分挥发物质以烟尘的形式进入烟气净化系统；
3.熔渣通过虹吸口排出得到玻璃渣，进一步制备成建材原料；熔盐由上层排放口流出得到氯盐产物，进一步制备成化工原料；控制烟尘的温度为200℃，送入布袋除尘器收集得到二次飞灰；
4.二次飞灰返回熔融系统处置，3次循环后重新捕获循环二次飞灰，其重金属及其化合物质量分数为96％，经一次水洗处理后，Cl元素质量分数为0.8％，进一步制备成冶金原料；
5.布袋除尘器出来的烟气，经过水洗处理去除HCl气体，剩下的烟气中的SO2气体再经过干燥、压缩制备得到SO2液体，制备成化工原料。
实施例2
参考图3，按照下列步骤进行飞灰处置：
1.将飞灰与石英砂按照质量比4:1混合，在1200℃的温度下，飞灰的完全融化；
2.高温熔融5h，电炉内的熔融物在重力的作用下实现分层，下层为熔渣，上层是熔盐，部分挥发物质以烟尘的形式进入烟气净化系统；
3.熔渣通过虹吸口排出得到玻璃渣，进一步制备成建材原料；熔盐由上层排放口流出得到氯盐产物，进一步制备成化工原料；控制烟尘的温度为180℃，送入布袋除尘器收集得到二次飞灰；
4.二次飞灰返回熔融系统处置，5次循环后重新捕获循环二次飞灰，其重金属及其化合物质量分数为99％，经一次水洗处理后，Cl元素质量分数为0.01％，进一步制备成冶金原料；
5.布袋除尘器出来的烟气，经过水洗处理去除HCl气体，剩下的烟气中的SO2气体再经过干燥、压缩制备得到SO2液体，制备成化工原料。
实施例3
参考图3，按照下列步骤进行飞灰处置：
1.将飞灰与石英砂按照质量比99:1混合，在1500℃的温度下，飞灰的完全融化；
2.高温熔融0.5h，电炉内的熔融物在重力的作用下实现分层，下层为熔渣，上层是熔盐，部分挥发物质以烟尘的形式进入烟气净化系统；
3.熔渣通过虹吸口排出得到玻璃渣，进一步制备成建材原料；熔盐由上层排放口流出得到氯盐产物，进一步制备成化工原料；控制烟尘的温度为210℃，送入布袋除尘器收集得到二次飞灰；
4.二次飞灰返回熔融系统处置，5次循环后重新捕获循环二次飞灰，其重金属及其化合物质量分数为99％，经一次水洗处理后，Cl元素质量分数为0.1％，进一步制备成冶金原料；
5.布袋除尘器出来的烟气，经过水洗处理去除HCl气体，剩下的烟气中的SO2气体再经过干燥、压缩制备得到SO2液体，制备成化工原料。
实施例4
参考图3，按照下列步骤进行飞灰处置：
1.将飞灰与玻璃渣按照质量比70:30混合，在1200℃的温度下，飞灰的完全融化；
2.高温熔融0.5h，电炉内的熔融物在重力的作用下实现分层，下层为熔渣，上层是熔盐，部分挥发物质以烟尘的形式进入烟气净化系统；
3.熔渣通过虹吸口排出得到玻璃渣，进一步制备成建材原料；熔盐由上层排放口流出得到氯盐产物，进一步制备成化工原料；控制烟尘的温度为190℃，送入布袋除尘器收集得到二次飞灰；
4.二次飞灰返回熔融系统处置，5次循环后重新捕获循环二次飞灰，其重金属及其化合物质量分数为98％，经一次水洗处理后，Cl元素质量分数为0.2％，进一步制备成冶金原料；
5.布袋除尘器出来的烟气，经过水洗处理去除HCl气体，剩下的烟气中的SO2气体再经过干燥、压缩制备得到SO2液体，制备成化工原料。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
