[發明專利]一種垃圾焚燒飛灰合成晶體礦物材料的方法

有效

• 申請號: 201710081230.9
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106927706B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 趙鵬;白帆;張哲;郭術光;張慧榮;趙玉彬
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B5/00;C04B18/10;C04B22/12;C04B22/00;C04B28/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 史玫

本發明涉及一種垃圾焚燒飛灰合成晶體礦物材料的方法。所涉及的方法包括：將垃圾焚燒飛灰加入熔融態氯化鈉中反應，反應過程中所生成的飛灰熔鹽渣沉淀于熔融態氯化鈉底部；收集氯化鈉底部的飛灰熔鹽渣，水洗后得到晶體礦物材料。本發明的合成方法工藝簡單，資源化利用程度高。所制得的晶體礦物材料可作為水泥添加劑，提高水泥的力學性能。

技術領域

本發明屬于環境保護領域危險固體廢棄物處置與綜合利用，具體涉及一種垃圾焚燒飛灰合成晶體礦物材料的方法。

背景技術

傳統的垃圾焚燒飛灰有許多處置技術。具體分為四大類：分離萃取技術；熱處理技術，固化穩定技術及其他技術。但是同時滿足資源化、無害化、減量化以及經濟合理、安全高效的實際要求的方法幾乎沒有。

固化穩定類技術，不僅增容，而且固化穩定材料價格高企，加上填埋儲藏綜合費用高；

分離萃類技術工藝復雜，成本高；

熱處理類技術存在高溫、高能耗和高排放問題，但是在實際應用中，垃圾焚燒飛灰熱處理后資源化、減量化方面有一定優勢，尤其是熔化技術的無害化和減量化十分明顯，在發達國家得到應用。

隨著人們生活水平的提高，環保意識的提高，垃圾焚燒飛灰的化學組成也發生了明顯的變化，突出特點是高含鹽量和高氧化鈣含量，使得傳統的熔融技術遇到困難，在不添加助溶劑的情況下，垃圾焚燒飛灰的熔融溫度超過1500℃，加上二次飛灰處理，極高的能耗，熔融工藝出現前所未有的技術困難。而即使采用燒結技術，燒結溫度很高，飛灰中的鹽分直接影響燒結制品質量，燒結前需進行水洗脫鹽處理，成本提高，工藝復雜，而且燒結制品的重金屬浸出風險依然存在。

采用水洗后水泥摻燒工藝，面臨水泥產能過剩，水泥燒成摻入量小，窯尾氯離子濃度提高和窯尾預熱器結皮的隱患增加，而且氯鹽回收、過濾板結等諸多技術問題使得水泥摻燒面臨諸多困難。

傳統的固體氯化劑氯化揮發實現垃圾焚燒飛灰重金屬離子分離，存在氯化劑使用量波動大，低溫氯化揮發不充分，高溫氯化揮發容易出現熔融裹覆重金屬離子的現象，使得傳統的氯化揮發很難工業化。

其次，傳統的氯化揮發法并沒有研究氯化揮發后固體殘渣的應用問題。

而用垃圾焚燒飛灰制備阿里尼特水已經有很多研究，都是傳統的固相燒結法，存在燒結溫度高，能耗高等問題。

發明內容

針對國內外現有技術的不足，本發明提供一種氯化揮發和無機材料合成技術相結合的高溫分離技術，能夠在較低的溫度下，通過垃圾焚燒飛灰在熔鹽中消解合成材料的過程中，實現高溫氯化分離，同時將垃圾焚燒飛灰轉化成阿里尼特晶體礦物材料。

本發明所提供的垃圾焚燒飛灰合成晶體礦物材料的方法包括：將垃圾焚燒飛灰加入熔融態氯化鈉中反應，反應過程中所生成的飛灰熔鹽渣沉淀于熔融態氯化鈉底部；冷卻后，收集氯化鈉底部的飛灰熔鹽渣，水洗后得到晶體礦物材料。

一種實施方案中，本發明的垃圾焚燒飛灰中添加有飛灰添加劑，所述飛灰添加劑為膨潤土、硅灰、粉煤灰和偏高嶺土中的一種或兩種以上的混合物，所述飛灰添加劑的添加質量為垃圾焚燒飛灰質量的0％-20wt％。

一種實施方案中，本發明的垃圾焚燒飛灰中添加有熔鹽助劑，所述熔鹽助劑為氯化鉀、氯化鋁、氯化鐵、氯化鈣、氯化鎂、硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鹽和硫酸鹽的一種或兩種以上的組合物，所述熔鹽助劑的添加量為氯化鈉質量的5％-50％。

一種實施方案中，本發明的反應溫度為600-1000℃，熔鹽反應時間為0.5-8小時。

本發明還提供上述方法制備的晶體礦物材料作為水泥添加劑或混凝土摻合料的應用。

與現有技術相比，本發明的垃圾焚燒飛灰處理方法的有益效果是：