[發明專利]一種具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210094874.9
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102631886A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 黃亞繼;王昕曄;仲兆平;牛淼淼;孫宇;賈紀強
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及垃圾焚燒技術和大氣污染物控制領域，具體涉及一種具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑及其制備方法。

背景技術

隨著垃圾產量的增長、填埋場地的減少以及填埋要求的提高，垃圾焚燒逐步成為垃圾處理的主流方式。垃圾焚燒法是一種具有減量化、無害化、資源化等優點的垃圾處理技術，但不可避免地會產生二次污染，重金屬污染就是其中的一個熱點問題，尤其在垃圾分類仍未推廣的中國。

目前國內外垃圾焚燒電站主要通過向除塵器前煙道中噴射活性炭來控制垃圾焚燒的重金屬排放。200℃左右，活性炭可以有效吸附煙氣中的氣態重金屬，而在該溫度下保持氣態的重金屬及其化合物非常少，大部分已經冷凝成核，形成固態。因此活性炭無法有效去除煙氣中大部分重金屬，如?Zn、Cu、Pb、Cd、Cr等。噴射活性炭會降低飛灰作為水泥原料利用特性，提高飛灰浸出毒性，并有可能在布袋除塵器內燃燒，其高昂的運行費用也是其無法在發展中國家推廣的重要原因。噴淋塔等濕法裝置也具有一定的重金屬捕集效果，但會產生大量有毒廢水，其處理成本較高，處理不當極易造成二次污染。鑒于活性炭噴射和濕法裝置的種種局限和缺點，廉價、高效而簡易的新型重金屬脫除技術亟待開發。

高溫下，非金屬礦物對重金屬有一定的物理化學吸附作用。高溫焚燒過程中，重金屬擴散到具有孔隙結構的添加劑表面，反應生成硅酸鹽、鋁酸鹽、硅鋁酸鹽等不易揮發物質，并在添加劑表面發生共晶融化，導致重金屬擴散至添加劑內部而無法逃逸，從而有效捕集重金屬而不易浸出。非金屬礦物具有性質穩定、價格低廉的優點，因此，將非金屬礦物作為添加劑與垃圾混合，在焚燒過程中捕集重金屬具有極高的工程應用價值。

發明內容

技術問題：針對現有的重金屬去除方法運行成本高，無法有效去除煙氣中占主導的中低揮發性重金屬或易產生二次污染等問題，本發明提出一種具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑及其制備方法，目的在于提供一種可有效控制焚燒過程中重金屬排放的廉價垃圾添加劑。

技術方案：本發明的具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑是以沸石、石灰石為原料，根據沸石：石灰石為50:50~70:30的質量比混合，在堿金屬溶液中浸泡后干燥制粉而制備完成。

本發明的具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑的制備方法包括以下步驟：

1）選取過60~200目篩的沸石粉和石灰石粉；

2）以50:50~70:30的質量比例將沸石粉和石灰石粉攪拌均勻；

3）將攪拌均勻的沸石和石灰石混合物浸泡于NaOH溶液中，其中NaOH溶液濃度為0.5~2mol/L，控制混合物與NaOH溶液的固液比為1:30~1:100g/ml；

4）在30~90℃下攪拌混合物的浸泡液，攪拌時間為8~24h；

5）使用濾紙過濾出沸石和石灰石混合物，置于清水中，再過濾，如此反復2~3次；

6）將濾出的沸石和石灰石混合物置于干燥箱內，在105~110℃下保持12~24h；

7）取出干燥后的沸石和石灰石混合物，破碎至過60~200目篩即得成品。

有益效果：本發明具有如下的特色及優點：

（1）相比活性炭等重金屬吸附劑，本發明的添加劑原材料價格低廉，制作過程簡單，通過直接與垃圾混合焚燒可有效達到固化重金屬的作用，從而阻止重金屬向煙氣遷移轉化為難以捕集的亞微米顆粒。

（2）通過NaOH溶液的浸泡，重金屬固化產物共晶熔融加強，促進了添加劑表面融化，重金屬向添加劑內部擴散后，穩定固化在添加劑內，降低焚燒底渣的重金屬浸出毒性。?

具體實施方式

下面結合實例對本發明作進一步說明。

以70:30的質量比例均勻混合過100目篩的沸石粉和石灰石粉。取一定量混合粉末置于燒杯中，加入1mol/L?的NaOH溶液，保持固液比為1:50?g/ml。燒杯置于80℃水浴鍋內，攪拌10h后過濾，再用清水浸泡過濾，反復兩次。將濾渣置于105℃干燥24h，研磨，過100目篩，即得一種具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑。

依據中國城市生活垃圾組分特點配置模擬垃圾，具體組分如表1所示。添加重金屬醋酸鹽模擬垃圾中的重金屬，添加組分如表2所示。

表1?模擬垃圾組分