[發(fā)明專利]利用生活垃圾焚燒爐渣制造工業(yè)化學(xué)品的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610428373.8
• 申請(qǐng)日: 2016-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106001058B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂凡;何品晶;章驊;邵立明;段皓文;夏溢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): B09B3/00
• 分類號(hào): B09B3/00;B09B5/00;C04B18/10
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 褚明偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)和資源綜合利用領(lǐng)域，涉及一種利用生活垃圾焚燒爐渣制造工業(yè)化學(xué)品的方法。

背景技術(shù)

焚燒是我國(guó)城市生活垃圾的主要處理方式之一。依據(jù)國(guó)務(wù)院辦公廳以國(guó)辦發(fā)【2012】23號(hào)印發(fā)的《“十二五”全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》要求，截止到2015年底，我國(guó)城市生活垃圾焚燒處理率應(yīng)達(dá)到35％以上；其中，東部地區(qū)達(dá)到48％以上。生活垃圾焚燒爐渣為主要的焚燒殘余物，約占生活垃圾焚燒質(zhì)量的15％～25％。爐渣是由熔渣、玻璃、陶瓷、金屬和未燃盡有機(jī)物等構(gòu)成的混合物，主要的礦物元素包括Ca、Si、Mg、Fe、Al、Na、K，尤其是Ca和Si，兩者合計(jì)共占爐渣質(zhì)量的25％～50％，與輕質(zhì)天然集料的礦物組成相似；另外，爐渣中還有垃圾焚燒后殘留下的有價(jià)金屬。因此，爐渣可作為工程建筑材料進(jìn)行資源回用，如瀝青路面、水泥/混凝土的替代集料、填埋場(chǎng)覆蓋材料，及路堤和路基等的填充材料等，以及分選回收爐渣中的有價(jià)金屬。但由于與其它建筑材料原料相比，爐渣并沒(méi)有顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其資源回用還受到市場(chǎng)波動(dòng)的影響，因此，目前爐渣被資源回用的數(shù)量非常少，大部分依然是被簡(jiǎn)易堆置或進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)填埋處置。爐渣填埋不僅占據(jù)了大量的填埋體空間；而且與生活垃圾混合填埋時(shí)，生活垃圾水解酸化形成的酸性填埋環(huán)境會(huì)使得爐渣中的Ca、Mg等元素被浸濾出來(lái)，溶解至滲濾液中，其后又會(huì)和CO₂反應(yīng)，形成溶解度極低的碳酸鈣、碳酸鈣鎂沉淀，造成填埋導(dǎo)排層和滲濾液收集管道結(jié)垢淤堵；即便是爐渣和生活垃圾分區(qū)填埋，由于建設(shè)時(shí)將滲濾液收集管道合用，也會(huì)出現(xiàn)管道結(jié)垢淤堵的問(wèn)題，對(duì)填埋體氣液導(dǎo)排、土工穩(wěn)定性、減容都造成了非常不利的影響。特別需要注意的是，本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，爐渣中Ca的含量是隨著顆粒粒徑的減小而增加的【夏溢.生活垃圾焚燒爐渣金屬回收潛力及填埋滲濾液特性.工學(xué)博士論文,同濟(jì)大學(xué),2016年4月】，而能被作為建筑材料的主要是大粒徑的爐渣，進(jìn)入填埋場(chǎng)的則主要是小粒徑高Ca含量的爐渣。

因此，需發(fā)展適宜的預(yù)處理技術(shù)，降低爐渣中的致垢化學(xué)成分，降低爐渣填埋造成的結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。而且，采用的預(yù)處理技術(shù)應(yīng)盡可能減少二次污染物的形成，減少預(yù)處理的能耗和物耗，以及回收有市場(chǎng)價(jià)值的副產(chǎn)品。

中國(guó)發(fā)明專利【從生活垃圾焚燒爐渣中回收金屬及可燃物的方法.申請(qǐng)?zhí)?01510522972.1】利用多級(jí)梯度磁選實(shí)現(xiàn)爐渣中磁性金屬的分離，采用兩級(jí)渦電流分選回收爐渣中的有色金屬，依據(jù)爐渣中金屬的粒徑分布和化學(xué)形態(tài)特征，多步破碎篩分使得分選爐渣顆粒均勻，有效提高磁選和渦電流分選的回收率，最后根據(jù)物料的密度差異使用風(fēng)選回收爐渣中可燃物。通過(guò)該技術(shù)被分選回收的主要是鐵、有色金屬鋁和銅，而主要致垢化學(xué)成分鈣和鎂則殘留在剩下的分選尾渣中。

中國(guó)發(fā)明專利【一種生活垃圾焚燒爐渣分選尾渣的資源化利用方法.申請(qǐng)?zhí)?015109004407】將生活垃圾焚燒爐渣分選尾渣制備成泡沫混凝土砌塊或保溫材料。該發(fā)明提及爐渣游離的氧化鈣和氧化鎂對(duì)泡沫混凝土質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，會(huì)降低泡沫混凝土制品的最終強(qiáng)度。

中國(guó)發(fā)明專利【一種工業(yè)廢物焚燒爐渣與水泥窯共處置的預(yù)處理方法.申請(qǐng)?zhí)?011101127985】采用水洗法對(duì)工業(yè)廢物焚燒爐渣進(jìn)行預(yù)處理，以降低無(wú)機(jī)硫和無(wú)機(jī)氯對(duì)水泥制造的不利影響。預(yù)處理后，氯含量不大于0.04％，硫含量不大于0.028％。水洗使用量為工業(yè)廢物焚燒爐渣的干重量的4倍以內(nèi)，水洗廢水經(jīng)水處理達(dá)標(biāo)后排放。預(yù)處理水洗用水采用井水、池水、中水或雨水。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述技術(shù)背景，本發(fā)明提出了一種以低品級(jí)廢物——生活垃圾焚燒爐渣為原料制造高品級(jí)工業(yè)化學(xué)品的技術(shù)方法。通過(guò)該方法能獲得商業(yè)前景廣泛的有機(jī)酸鹽、酮等化合物，且殘?jiān)盥竦沫h(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)降低。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種利用生活垃圾焚燒爐渣制造工業(yè)化學(xué)品的方法，將爐渣中組分轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸鹽、酮等化合物，該方法包括以下技術(shù)單元：

(1)爐渣的預(yù)處理：將生活垃圾焚燒爐渣通過(guò)篩分獲得細(xì)顆粒爐渣與大顆粒爐渣，大顆粒爐渣做建材利用；

(2)細(xì)顆粒爐渣除鹽：將細(xì)顆粒爐渣在生物質(zhì)廢物發(fā)酵液中進(jìn)行浸出，得到浸出液與浸出爐渣，細(xì)顆粒爐渣中的Ca和Mg等金屬能在除鹽液的作用下被浸出，所得浸出液富含有機(jī)酸鈣鹽、有機(jī)酸鎂鹽；

(3)浸出液濃縮干燥：對(duì)步驟(2)所得浸出液進(jìn)行濃縮干燥，獲得有機(jī)酸鹽；