[实用新型]一种垃圾焚烧飞灰回收钠钾盐的装置

说明书

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰回收钠钾盐的装置，包括全混式搅拌釜、溢流液沉降槽，全混式搅拌釜内设置有搅拌桨，搅拌桨由位于全混式搅拌釜顶部上方的电机驱动，全混式搅拌釜的侧壁上端开设有飞灰浆料入口，飞灰浆料入口处设置有第一阀门，全混式搅拌釜的侧壁下端开设有水洗液入口，水洗液入口连接水管，水管中设置有第一泵，全混式搅拌釜的底部设置有固相出口；所述溢流液沉降槽通过溢流液循环管路与全混式搅拌釜的上端连通。本发明实现了飞灰中钠钾盐资源的连续性回收。

技术领域

本发明属于环保技术领域，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰处理装置。

背景技术

垃圾焚烧作为垃圾处理的手段，在我国发展非常迅速，但面临一些亟待解决的环境问题，垃圾焚烧处理必然会产生大量的灰渣，焚烧灰渣根据其收集的位置不同，分为底灰和飞灰。其中，飞灰是垃圾焚烧过程中收集于烟气管道、烟气净化、分离器和除尘器装置等处的容重较轻、粒径细小的粉体物质。

飞灰的主要成分是CaO、SiO₂、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O等，含有约20％的钠盐资源、10％左右的钾盐资源和70％左右的石灰石原料。特别是钾资源主要以KCl形式存在，经过简单水洗即可大部分溶出。我国是一个严重的缺钾国家，钾盐是我国八种稀缺矿产资源之一，钾盐短缺会直接影响我国的粮食安全。2016年11月，国土资源部将钾盐列入了“战略性矿产目录”。由此可见对飞灰进行资源化回收利用符合可持续发展战略，具有重要的长远的资源保护和节约地球资源的意义。

现有提取钠钾盐的方法主要为离子交换法、溶剂萃取法、电渗析法、化学沉淀法等方法。离子交换法中无机离子交换剂对钠钾盐有很好的吸附率，回收效果很好，但无机离子交换剂价格太过昂贵，因此限制了其在工业方面的应用。溶剂萃取法中萃取效果比较好，但萃取剂的价格一般比较昂贵，成本太高，也有利用某些极性溶剂对钠钾盐选择沉淀，在处理高浓度钠、钾离子溶液的时候，上述溶剂对钠、钾提取效果比较好，但是当溶液中钠、钾含量低时，钠、钾的析出效果变得不太理想。电渗析法不能从含钾溶液中有针对性地提取钾，并且能耗太高，不宜作为大规模钾盐提取的有效方法。化学沉淀法所用试剂安全性能差，成本高，较难用于大规模应用和工业化大生产。所以本装置选用简单的水洗工艺，力求以低成本并达到最大的钠钾盐浸出率。

目前，飞灰水洗脱盐技术的关键在于如何提高钠钾盐的浸出率、保持浸出时反应系统的稳定以及成本。

基于钠钾盐的脱盐技术，根据飞灰的特点及固有性质，通过简单的水洗工艺即可实现飞灰中钠钾盐的脱除，这一点在学术界与工业界均已成共识。韩大健等(韩大健，王文祥，孙水裕，等.2017.城市生活垃圾焚烧飞灰中钾盐浸出研究[J].环境科学学报，37(6):2223-2231)的研究表明，飞灰中的钾盐可以通过水洗、过滤、纯化、分步结晶的方式回收，KCl纯度可以达到90％以上。

保持浸出时反应系统的稳定，根据反应条件，选用固—液体系的全混式搅拌釜并使用多级逆流水洗从而能够使反应系统保持基本稳定。张京等(张京，林平，赵兵，卢立柱，1992，多级搅拌浸取—洗涤塔及其在稀土矿浸洗中的应用[J].中国有色金属学报，2(2)：33-38)的研究表明，选用固—液体系的全混式搅拌釜可以在沉降室中可形成具有“级间不返混”的稀、浓两相床层,其界面稳定,能保证洗液充分的洗涤,从而减少原料损失。所以我们对固—液体系的全混式搅拌釜进行创新改进，使之能够满足我们飞灰处理时的性能要求。

综上所述，基于多级逆流水洗的创新工艺思路，提出垃圾焚烧飞灰水洗脱盐资源化的新型装置设计，为构造简单、稳定高效、连续操作的飞灰专用脱盐装置的创制提供现实途径，使钠钾盐能够被简单、有效、持续地被重复利用。然而，相关装置在飞灰处置领域尚属空白，工业上也没有完善的连续性处理工艺。