[发明专利]一种垃圾焚烧飞灰的干法脱氯工艺

说明书

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰的干法脱氯工艺，包括以下步骤：(1)混合二氧化钛和垃圾焚烧飞灰，研磨，得钛掺飞灰；(2)混合过二硫酸钠和膨胀珍珠岩粉末，溶于水，静置，固液分离并风干，得硫载膨胀珍珠岩粉末；(3)混合硫载膨胀珍珠岩粉末和钛掺飞灰，进行低温等离子体照射，得脱氯飞灰。本发明通过简单的干法脱氯工艺，实现了对垃圾焚烧飞灰中氯离子的高效去除，氯离子的去除率高达97％，避免了传统水洗法带来的二次污染；在去除氯离子的同时，还显著降低了飞灰中二噁英类物质的含量，二噁英类物质的去除率高达96％。

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧飞灰的无害化处理工艺，尤其涉及一种垃圾焚烧飞灰的干法脱氯工艺。

背景技术

垃圾焚烧飞灰是市政生活垃圾焚烧处置过程中烟气净化系统的捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰，不仅包含重金属和二噁英类有毒有害物质，而且还有5％～20％的游离态氯离子。高含量的氯离子不仅使得垃圾焚烧飞灰的无害化处置变得更加困难，也严重限制了无害化处置后的飞灰在建筑领域中的应用。例如，利用高温烧结或玻璃化技术处置垃圾焚烧飞灰虽然可以获得很稳定的玻璃体或固化体，然而在高温环境下，垃圾焚烧飞灰中的氯离子易与重金属反应生成沸点较低的重金属氯化物，重金属氯化物扩散到废气中，从而使得废气处置环节变得复杂。再例如，水泥窑协同处置技术由于飞灰中的氯离子易使得烧结水泥氯离子含量显著增加，水泥品质下降。国家标准《轻集料及其试验方法第1部分轻集料》(GB-T 17431.1-2010)和《建设用砂》(GB/T 14684-2011)均对集料中氯含量做了明确规定，这无疑限制了垃圾焚烧飞灰在绿色胶凝材料和陶粒制备等方面的应用。

因此，降低氯离子含量是实现垃圾焚烧飞灰资源化利用的重要因素。传统水洗法虽然可在一定程度上降低飞灰中的氯离子含量，但操作过程中会产生大量的有害废液，从而增加了需处置危险废物的种类和数量。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种垃圾焚烧飞灰的干法脱氯工艺，采用非高温干法脱氯工艺，可以有效降低垃圾焚烧飞灰中的氯离子含量。

技术方案：本发明所述的一种垃圾焚烧飞灰的干法脱氯工艺，包括以下步骤：

(1)混合二氧化钛粉末和垃圾焚烧飞灰，研磨，得钛掺飞灰；

(2)混合过二硫酸钠和膨胀珍珠岩粉末，溶于水，静置3～6h，固液分离，室温条件下风干，得硫载膨胀珍珠岩粉末；

(3)混合硫载膨胀珍珠岩粉末和钛掺飞灰，进行低温等离子体照射，得脱氯飞灰。

其中，所述步骤(1)中二氧化钛与垃圾焚烧飞灰的质量比为1～5:1000；混合后的二氧化钛和垃圾焚烧飞灰在200～1000rpm速率下研磨1～3h。

所述步骤(2)中过二硫酸钠与膨胀珍珠岩粉末的质量比为4.5～16.5:100，综合考虑氯和二噁英类物质去除率，进一步优选为5～15:100；膨胀珍珠岩粉末是将膨胀珍珠岩研磨后，过200～400目筛得到的。

所述步骤(3)中载硫膨胀珍珠岩粉末与钛掺飞灰的质量比为2.5～18:100，，综合考虑氯和二噁英类物质去除率，进一步优选为3～15:100；低温等离子体照射的作用电压为5～50kV，作用气氛为氧气，照射时间为1～5h。

在氧气气氛下，低温等离子体高压电极端释放的高能电子诱发氧气发生解离，生成氧自由基，氧自由基可促使氯离子氧化，生成氯气。同时，低温等离子体照射过程伴随着大量热和紫外线的释放，紫外线可催化二氧化钛，诱发生成光生空穴和光生电子，光生空穴可强化氧自由基生成，同时可直接氧化氯离子，使其转化为氯气；光生电子可实现飞灰中二噁英类物质还原脱氯，从而降低飞灰中二噁英物质含量。在紫外线照射和热催化作用下，膨胀珍珠岩粉末上加载的过二硫酸钠分解生成硫酸根自由基，硫酸根自由基可促使氯离子氧化，生成氯气，同时可进一步氧化含苯环物质，同时硫酸根自由基可通过转移光生电子的方式进一步强化二氧化钛催化氧化性能。