[发明专利]基于CaO-Al2O3-SiO2三相比例调整的等离子体熔融飞灰玻璃化的方法

说明书

本发明提供了一种基于CaO‑Al₂O₃‑SiO₂三相比例调整的等离子体熔融飞灰玻璃化的方法，通过添加碎玻璃粉或玻璃瓶包裹的预处理，调整飞灰预处理后样品中CAS三相的质量百分比至CaO 8％～30％、Al₂O₃ 5％～17％、SiO₂ 60～75％，使飞灰预处理样品在1250～1400℃的温度下熔融，熔融时间小于25min。本发明通过调整飞灰样品中CAS三相的比例关系，促进玻璃态熔渣的形成，经过预处理的可熔融形成玻璃态熔渣，且经过预处理后熔渣中各重金属的固化率也有一定的提升，控制二次飞灰的析出和重金属迁移，提高重金属在熔渣中的固定率及稳定性，同时降低熔融温度和系统能耗。

技术领域

本发明涉及危险废物处理领域，具体涉及一种基于CaO-Al₂O₃-SiO₂三相比例调整等离子体熔融飞灰玻璃化的方法。

背景技术

随着焚烧技术在生活垃圾处理领域的广泛应用，垃圾焚烧飞灰产量日益增加，预计到2020年，年排放量将达到1000万吨。焚烧飞灰中含有高浓度的重金属、盐类物质和致癌物质二噁英、呋喃等，属于危险废物范畴，需无害化处理。

目前，焚烧飞灰的处理方法有水泥固化、化学药剂稳定化、湿式提取、熔融固化等。水泥固化和化学药剂稳定化是使用水泥或化学试剂将重金属包裹或螯合稳定化，对二噁英和盐类物质没有作用，长时间放在填埋场的稳定性无法确定，很可能成为二次污染源；湿式提取只能提取出飞灰中的重金属和盐类物质，且含重金属的溶液仍是污染源需进一步处理；熔融固化可将飞灰无害化、减量化和资源化，是目前最为先进的一种飞灰处理方式。其主要是利用在高温条件下，将飞灰中的有机物热解、气化生成小分子量物质，而无机物则被熔融玻璃化，形成稳定物质(玻璃态熔渣)。然而，并不是所有的飞灰都可熔融形成玻璃态熔渣，且飞灰中的易挥发重金属(如，Cd、Pb、Cu等)在高温条件下易挥发进入尾气，造成二次污染。如何控制二次污染、降低系统能耗是目前高温熔融处理面临的一大难题。

因此，开发出一种适合各组分焚烧飞灰的处理方法，使其在较低熔融温度、较短时间内熔融形成稳定的玻璃态熔渣，且降低重金属的挥发、提高重金属的稳定性，降低二次污染和系统能耗，具有显著意义。

发明内容

本发明旨在提供一种普遍适用于各组分焚烧飞灰的，控制二次飞灰生成和重金属迁移挥发，降低熔融温度，减少系统能耗和二次污染的方法。该方法可促进玻璃态熔渣的生成，提高重金属在熔渣中的固定率，且原料来源广泛，价格低廉，实现废物的综合利用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

基于CaO-Al₂O₃-SiO₂(CAS)三相比例调整的等离子体熔融飞灰玻璃化的方法，将飞灰经过预处理后得到的样品在等离子体熔融炉中熔融固化处理，得到玻璃态熔渣。

所述预处理是指在飞灰中添加碎玻璃粉或玻璃瓶包裹飞灰的处理方法，调整飞灰预处理后样品中CAS三相的质量百分比为CaO 8％～30％、Al₂O₃ 5％～17％和SiO₂ 60～75％。

优选飞灰预处理样品中CAS三相的质量比为CaO 21.6％、Al₂O₃ 14.4％和SiO₂64.0％。

优选飞灰预处理后的样品在等离子体熔融炉中熔融固化处理过程中，熔融温度为1250～1400℃，熔融时间小于等于25min。