[发明专利]一种垃圾焚烧飞灰制备高纯度硫酸钙的方法

说明书

本发明提供一种垃圾焚烧飞灰制备高纯硫酸钙的方法，属于垃圾焚烧飞灰无害化和资源化处理技术领域。本发明通过垃圾焚烧飞灰制备应用广泛的高纯度无水硫酸钙，垃圾焚烧飞灰通过二噁英解毒、水洗、脱除重金属、除杂、漂洗、调整pH等工序实现制备高纯度硫酸钙的目的。通过本方法制备的高纯无水硫酸钙产品，硫酸钙含量达到95％以上，工业用途应用广泛。

技术领域

本发明涉及一种垃圾飞灰中制备高纯度硫酸钙的方法，属于生活垃圾焚烧飞灰无害化和资源化处理技术领域。

背景技术

随着生活垃圾处理主流从卫生填埋逐步向垃圾焚烧转移，生活垃圾焚烧飞灰成为重要的污染物。生活垃圾焚烧飞灰指生活垃圾焚烧发电厂在烟气净化系统收集而得的残余物，含有苯系物、二噁英等有机污染物和痕量重金属Pb、Cr等。根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)规定：“生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物管理”。因此，飞灰必须单独收集，不得与生活垃圾、焚烧残渣等混合，也不得与其他危险废物混合。

根据《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》(HJ 1134-2020)，生活垃圾焚烧飞灰在收集、贮存、运输、处理和处置过程均应防止污染环境。飞灰处理方法包括水洗、固化/稳定化、成型化、低温热分解、高温烧结、高温熔融等，飞灰及其处理产物利用过程的污染防治应符合《固体废物再生利用污染防治技术导则》(HJ 1091-2020)和《污水综合排放标准》(GB8978-2002)要求。

飞灰中含量较高的成分包括：氯化钙、氢氧化钙、硫酸钙、氢氧化钙，传统水洗方法往往都是将可溶性氯离子洗出，然后投加碳酸钠的方式去除钙离子，脱钙后的溶液进入蒸发器蒸发结晶，获得工业级的氯化钠和氯化钾，而硫酸钠或者硫酸钙往往都在蒸发母液中，同时硫酸钙结晶具有结垢容易、清洗难等特点，而硫酸钙本身可以作为石膏板或者混合材使用。

含硫酸钙含量高的飞灰进入水泥窑协同处置，会导致水泥熟料的凝结强度降低，从而导致后续水泥产品标号下降，大大降低了水泥的强度和稳定性能。

中国发明专利202110228506.8研究了一种利用垃圾焚烧飞灰回收磷酸铁锂阴极材料中锂的方法。该专利利用垃圾焚烧飞灰含氯高的特点，利用垃圾焚烧飞灰中氯的电解产物与磷酸铁锂阴极材料粉末反应，促进磷酸铁锂阴极材料粉末中锂离子的溶出，并通过第二电解槽实现锂与氯、磷、铁的高效分离。专利描述可回收铁锂阴极材料粉末中96％以上的锂。实际上，因氯化钠/氯化钾溶液含有的TOC大于50mg/kg，导致电解系统并不能稳定运行。

中国实用新型专利202122805952.9介绍了一种用垃圾焚烧飞灰的资源化方法，通过制粒机、混料机和熔炼炉，最终实现垃圾焚烧飞灰高效节能处理，通过对飞灰熔融固化，制备保温棉，实现对垃圾焚烧飞灰的减量化、无害化和资源化利用。其技术并未考虑生态环保部的技术规范，需达到预处理目的才能进行飞灰资源化、无害化。

中国发明专利202210076178.9介绍了一种生活垃圾焚烧欸会的水洗脱盐装置及方法，其主要采用过滤罐进行固液分离。其没有针对高氯灰进行描述。

中国发明专利202010222818.3一种垃圾焚烧飞灰高效脱氯剂和脱氯方法，脱氯剂采用由硝酸盐、磷酸严、有机酸的混合物料进行脱氯，有机物和硝酸盐会影响结晶盐的品质和冷凝液的有机质含量。其采用电化学脱氯，未对电极种类、脱氯效果进行有效描述，缺乏对飞灰资源化的有效描述。

中国文献探讨了液灰比为6：1的条件下，采用二级逆流漂洗进行炉排垃圾焚烧飞灰清洗，最终氯离子得含量仅仅能够清洗至1.7％，同时缺乏对垃圾焚烧飞灰中除氯化钠和氯化钾之外有效资源的回收，为常规处理方法。同时，液灰比达到6：1时，耗水量较高，增加了后续固液分离的能耗[王雨婷,汤明慧,宗达等；炉排垃圾焚烧飞灰二级逆流水洗特性[J].浙江大学学报:工学版,2019,53(5):981-987。

因此，目前现有技术中缺乏操作简单、有效、成本低的利用生活垃圾飞灰回收高纯硫酸钙的方法。

发明内容