一种危废焚烧残余物熔融氯化焙烧资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及危废无害化处理、资源化利用，尤其涉及一种危废焚烧残余物熔融氯化焙烧资源化利用的方法。
背景技术
随着经济、工业的持续增长和资源大幅度的开发利用。危险废物也以一定比例增长，产生的数量越来越大。由于目前国内的危险废物安全处置措施大部分都是采用焚烧处置技术，通过焚烧炉的高温达到危险废物减量化和分解危险废物中有害成分的目的。但是在危险废物焚烧处理过程中，会产生大量的危废焚烧残渣及飞灰。这部分危废焚烧残渣及飞灰因含重金属、二噁英等有害成分；另外还含有氯盐、硫酸盐、碳酸盐等盐类。因此危险废物焚烧残渣及飞灰被列入国家危险废物名录，代码HW18。大量危险废物焚烧残渣及飞灰的产生及所带来的环境危害问题也逐渐引起人们的重视。目前危废焚烧残渣及飞灰主要的处置方式是进入危险废物填埋场，进行安全填埋。根据危险废物的理化性质，危险废物焚烧残渣及飞灰中必然含有一定的重金属，如汞，经《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)检测高于0.1mg/L则属于危险废物，高于0.12mg/L则需要经过预处理方能进入危险废物填埋场进行安全填埋；又如铅、镍等，其中铅高于1.2mg/L、镍高于2mg/L必须经过预处理，否则禁止直接进入危险废物填埋场处置。
危废焚烧残渣及飞灰成分复杂，除含有重有色金属外，还含有金、银、铂、钯、铑等稀贵金属，同时还含有CaO、Al2O3，SiO2等建材所需成分，并且各种有价金属的含量不等，是极具回收价值的“城市矿产”，一旦填埋将不能再提取回收利用，也是一种极大的资源浪费。
对危废焚烧残渣及飞灰的处理通常采用填埋处置方式，填埋处置除了占用国家大量的土地资源，造成土地资源浪费，而且危险废物中的重金属等有害物质对土壤、地下水、大气均存在潜在的二次环境污染风险。另外填埋处置还具有安全隐患，受气候、地理、人为以及其他自然灾害等不安全因素的影响，填埋场可能会发生泄漏、溃坝等安全事故，严重危害人民群众的生命财产安全。同时填埋处置也不能达到危险废物减量化和资源化的目的。
CN110937904A公开了一种利用生活垃圾发电飞灰制造新型建材的方法，是将飞灰造粒进行陶化反应，制备成建材。该方法仅是将飞灰中的重金属固化，未对其中的不同成分进行分离，资源化回收效果一般，且建材成为废弃物之后仍存在较大的隐患，没有做到无害化处理。
CN105562423B公开了一种垃圾焚烧飞灰熔融处理方法，是将飞灰预处理后与市政污泥、磷石膏及水泥混合后固化，再利用等离子体熔融炉进行加热熔融处理。该方法工艺复杂，只注重固化飞灰中的重金属，没有达到无害化、资源化的目的，且使用的辅助设备较多。
目前对危废焚烧残渣主要是危废填埋场处置。危废焚烧飞灰一般采用加入鳌合剂进行固化飞灰中的重金属和二噁英等有害物质不被浸出。但是鳌合剂固化也只能确保飞灰中的有害成分在一定期限内浸出不超标，长远考虑对地下水和土壤等环境的危害性依然存在。另外飞灰固化前需水洗预处理，产生的液体需要二次处理达标排放，这也限制了这种处置方式的广泛应用。提取飞灰中的重金属，主要是湿法浸出工艺。包括酸浸取法、碱浸取法来提取焚烧飞灰中的重金属。因飞灰里的重金属成分复杂、含量不等。金属之间很难分离，另外浸出液还需要进一步无害化处理。所以这些方法普遍存在提取效率低，回收成本高，同时浸出后的尾渣仍然属于危险废物。处置操作环节控制不当还会对环境造成影响。飞灰等离子体熔融处置，等离子体熔融处置技术被认为是处理焚烧飞灰最为有效和彻底的途径。等离子体熔融处置技术优点是减容率高、无害化彻底、物料适应性广，可处理几乎所有危废种类。但是国内等离子体熔融处置设备因为设备投资大、运行成本高、技术方面等原因而推广缓慢。另外飞灰等离子体熔融处置工艺，只是注重飞灰熔融渣固化重金属，在提取飞灰中的重金属进行资源化利用方面没有优势。
发明内容
为了解决上述现有技术中所存在的问题，本发明提供一种危废焚烧残余物熔融氯化焙烧资源化利用的方法。
本发明通过将危废熔融氯化焙烧挥发得到高含量的金属氯化物，从而对危废进行针对性的无害化处置、资源化利用。本发明能够实施的原因是金属氯化物普遍具有熔点沸点较低、挥发性高、易溶于水等特点。使物料在一定的温度和气氛条件下，用氯化剂与物料中的目标金属反应，生成沸点较低的金属氯化物从物料中挥发分离出来。对含有金、银、铜、铅、锌、镍、锡的固废均适用。
本发明采用了以下具体方案：一种危废焚烧残余物熔融氯化焙烧资源化利用的方法，包括如下步骤：
1)将危废焚烧后的残渣和飞灰混合后细化至100-150目的粉末，将粉末经磁选分离出金属单质颗粒，再将磁选后的固液混合物压滤，进行固液分离，将固体与氯化剂、还原剂和助熔剂混合均匀，经压力造型，烘干后备用；
2)将步骤1)所得型材在800-1300℃范围进行氯化焙烧挥发，最后将温度稳定在1300-1500℃进行熔融氯化挥发，氯化熔融挥发时长为30-120min，搜集挥发出的烟气；
3)将步骤2)所得烟气升温至1100-1200℃，烟气停留时间大于2秒以上，分解其中的二噁英，然后快速降温至200℃以下，防止烟气中的二噁英再次合成，经除尘器收集烟尘，再用碱液对除尘后的烟气进行喷淋洗涤，将喷淋液沉淀过滤，烟尘和滤饼中即含有有价金属氯化物；
4)将步骤2)熔融的尾渣水淬或风淬处理，得玻璃状颗粒。
其中，步骤1)中，残渣和飞灰的质量比为(3-5):1；氯化剂用量为残渣和飞灰总质量的6-20％，选自氯化钙、氯化钠或氯化铁中的一种或多种的组合；还原剂用量为残渣和飞灰总质量的2-10％，选自兰炭粉、焦炭粉或煤炭粉中的一种或多种的组合；助熔剂用量为残渣和飞灰总质量的10-30％，选自石灰粉、石灰石或石英石中的一种或多种的组合；压力造型成外径50mm、内径15mm、高50mm的筒体；烘干温度为100-200℃。
步骤3)中，碱液为氢氧化钠水溶液、氧化钙水溶液或碳酸钠水溶液的一种。
步骤3)先将烟气在二燃室升温至1100-1200℃，烟气停留时间大于2秒以上，烟气中的二噁英类有害物质99％以上被高温分解除去，再通过急冷塔，在一秒钟内快速降降温至200℃以下，可以有效控制二噁英再次合成。
步骤4)危废焚烧残渣及飞灰在高温氯化焙烧挥发处置过程中残余的微量重金属被固化在熔融尾渣水淬或风淬后形成的玻璃体内，可有效防止重金属浸出对生态环境造成二次污染。本发明可将危废焚烧残渣及飞灰中的有价金属得到高效综合回收资源化利用，处置过程中的熔融尾渣经水淬或风淬处理成玻璃体渣，玻璃体渣可用于水泥生产原料、建筑材料、道路基础材料等进行资源化循环再利用，使危险废物变废为宝。
本发明解决了危废焚烧残渣及飞灰目前采用填埋处置的弊端，减少了危废焚烧残渣及飞灰填埋带来的二次环境污染风险，大大节约了国家宝贵的土地资源，同时还会产生一定的经济效益和社会效益，实现国家倡导的危险废物处置“减量化、无害化、资源化”目标。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1-4具体配比如表1所示。
表1.实施例1-4物料信息
实施例1
一种危废焚烧残余物熔融氯化焙烧资源化利用的方法：
1)将危废焚烧后的残渣和飞灰混合后细化至150目的粉末，将粉末经磁选分离出金属单质颗粒，再将磁选后的固液混合物，进行固液分离，将固体与氯化剂、还原剂和助熔剂混合均匀，经压力造型，烘干后备用；
2)将步骤1)所得型材装入刚玉坩埚中在高温熔融炉内先预热升温至800℃，接着升温至1300℃进行氯化焙烧挥发，最后将温度稳定在1500℃进行氯化熔融挥发，氯化熔融挥发时长为30min；
3)将步骤2)熔融后的尾渣水淬处理，得玻璃状颗粒。
实施例2
一种危废焚烧物熔融氯化焙烧资源化利用的方法：
1)将危废焚烧后的残渣和飞灰混合后细化至100目的粉末，将粉末经磁选分离出金属单质颗粒，再将磁选后的固液混合物，进行固液分离，将固体与氯化剂、还原剂和助熔剂混合均匀，经压力造型，烘干后备用；
2)将步骤1)所得型材先预热升温至200℃，接着升温至800℃进行氯化焙烧挥发，最后将温度稳定在1300℃进行熔融氯化挥发，熔融氯化挥发时长为120min；
3)将步骤2)熔融后的尾渣风淬处理，得玻璃状颗粒。
实施例3
一种危废焚烧物熔融氯化焙烧资源化利用的方法：
1)将危废焚烧后的残渣和飞灰混合后细化至100目的粉末，将粉末经磁选分离出金属单质颗粒，再将磁选后的固液混合物，进行固液分离，将固体与氯化剂、还原剂和助熔剂混合均匀，经压力造型，烘干后备用；
2)将步骤1)所得型材先预热升温至600℃，接着升温至1100℃进行氯化焙烧挥发，最后将温度稳定在1400℃进行熔融氯化挥发，熔融氯化挥发时长为60min；
3)将步骤2)熔融后的尾渣水淬处理，得玻璃状颗粒。
实施例4
一种危废焚烧物熔融氯化焙烧资源化利用的方法：
1)将危废焚烧后的残渣和飞灰混合后细化至150目的粉末，将粉末经磁选分离出金属单质颗粒，再将磁选后的固液混合物，进行固液分离，将固体与氯化剂、还原剂和助熔剂混合均匀，经压力造型，烘干后备用；
2)将步骤1)所得型材先预热升温至400℃，接着升温至900℃进行氯化焙烧挥发，最后将温度稳定在1350℃进行氯化熔融挥发，氯化熔融挥发时长为80min；
3)将步骤2)熔融后的尾渣风淬处理，得玻璃状颗粒。
将实施例1-4处置后所得的玻璃状颗粒金属含量进行化验分析，结果如表2、表3所示。
表2.残渣及飞灰混合后金属含量
表3.实施例1-4金属挥发率
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
