本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境工程，具體涉及一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法。

背景技術(shù)：

1、生活垃圾焚燒飛灰中含有鋅、鉛、鎘、銅等毒害重金屬和二噁英等污染物，生活垃圾焚燒飛灰中的二噁英在常溫下較穩(wěn)定，但其中的重金屬容易浸出釋放到環(huán)境中，因此對生活垃圾焚燒飛灰的安全處置非常重要；目前隨著環(huán)保要求的不斷提高以及資源化利用的需求增加，常見的生活垃圾焚燒飛灰處置思路是，通過固化法增強生活垃圾焚燒飛灰的強度、降低重金屬的浸出性減小其毒性，但固化之后的生活垃圾焚燒飛灰在環(huán)境中老化后仍存在釋放重金屬的可能性，且含有重金屬的固化物較難再利用；因此通過提取法再次提取生活垃圾焚燒飛灰中的重金屬減小其毒性是有必要的處理，且此處理還能夠?qū)崿F(xiàn)飛灰基質(zhì)和重金屬的能源回收與再利用；

2、中國發(fā)明專利(cn117926344a)公開了一種生活垃圾焚燒飛灰重金屬洗脫并電化學(xué)回收的方法，此方法在完成生活垃圾焚燒飛灰固化后，采用電化學(xué)法分離生活垃圾焚燒飛灰中的重金屬，但此類處理流程較復(fù)雜，需要通過先將重金屬浸出到溶液中，且富集到電極上的重金屬還需要進一步分離回收。中國發(fā)明專利(cn118109691a)一種垃圾焚燒飛灰重金屬的熔融分離處理方法，此方法在電化學(xué)法分離處理的基礎(chǔ)上，將生活垃圾焚燒飛灰先進行水洗和酸洗脫氯，得到的吸附有重金屬離子的磁性吸附劑與固渣混合物進行高溫熔融處理，以通過高溫熔融最終分離生活垃圾焚燒飛灰中的重金屬，該方法能耗較高，且不適合生活垃圾焚燒飛灰中重金屬含量較低的情況。

3、針對上述存在的現(xiàn)象與問題，深入研究，提出一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，避免復(fù)雜的操作流程，借由生活垃圾焚燒飛灰中本身含有的較多的氯元素化合物，通過其在高溫環(huán)境下與重金屬反應(yīng)揮發(fā)揮發(fā)形成含有重金屬氯化物氣體的混合反應(yīng)氣體，直接提取生活垃圾焚燒飛灰中的重金屬，且由于不同重金屬及其氯化物的沸點不同，可通過調(diào)整冷凝溫度來梯級回收重金屬。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有問題，本發(fā)明的目的在于提供一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)無法分步回收重金屬的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，利用生活垃圾焚燒飛灰本身含有的氯元素化合物與重金屬在加熱爐高溫焙燒的條件下反應(yīng)揮發(fā)，形成含有重金屬氯化物氣體的混合反應(yīng)氣體，并通過后續(xù)在分段冷凝管中調(diào)整或冷凝溫度，分步梯級回收，實現(xiàn)不同重金屬的分離回收，具體包括以下步驟：s1：飛灰預(yù)處理，對待處理的生活垃圾焚燒飛灰進行重金屬成分的種類及含量的檢測，并將生活垃圾焚燒飛灰進行研磨處理得到的飛灰研磨物；s2：分段焙燒，根據(jù)擬分離的各類重金屬氯化物的揮發(fā)溫度，對應(yīng)設(shè)置多個反應(yīng)溫度區(qū)間，并將所述反應(yīng)溫度區(qū)間由低溫到高溫排列編號，且在所述加熱爐升溫至某一反應(yīng)溫度區(qū)間后設(shè)置定量的間隔保溫時間段，在所述間隔保溫時間段內(nèi)所述加熱爐停止升溫，在所述間隔保溫時間段結(jié)束后，所述加熱爐進一步加熱升溫；將步驟s1得到的飛灰研磨物置于加熱爐中分階段加熱焙燒，當所述加熱爐由低到高升溫至某一重金屬對應(yīng)的反應(yīng)溫度區(qū)間得到對應(yīng)的重金屬氯化物氣體，并在間隔保溫時間段內(nèi)往所述加熱爐中通入定量保護氣體，所述間隔保溫時間段結(jié)束后所述加熱爐再次升溫至下一反應(yīng)溫度區(qū)間，直至到達最高溫度的反應(yīng)溫度區(qū)間，得到含有多種重金屬氯化物氣體與保護氣體組成的混合反應(yīng)氣體；s3：冷凝提取，根據(jù)步驟s2中設(shè)置的每一反應(yīng)溫度區(qū)間對應(yīng)的重金屬氯化物的冷凝溫度，由高溫到低溫分別在所述分段冷凝管中設(shè)置與所述反應(yīng)溫度區(qū)間對應(yīng)的冷凝溫度段，并對每一冷凝溫度段進行編號；將步驟s2得到的混合反應(yīng)氣體從所述加熱爐導(dǎo)入所述分段冷凝管進行逐步降溫冷凝處理，并在其到達各個冷凝溫度段時依次回收與其對應(yīng)的重金屬氯化物沉積物；s4：尾氣處理，對在步驟s3處理后剩余的尾氣進行安全處理后排放。

3、優(yōu)選的，在所述步驟s3中，觀察到設(shè)置的最低溫的所述冷凝溫度段下不再有重金屬氯化物冷凝沉積時，結(jié)束混合反應(yīng)氣體的冷凝提取。

4、優(yōu)選的，在所述步驟s1中，所述飛灰研磨物的粒徑小于100至200μm。

5、優(yōu)選的，在所述步驟s2中，設(shè)置氣體預(yù)熱溫度，所述保護氣體預(yù)熱達到所述氣體預(yù)熱溫度后再低速通入所述加熱爐中，避免所述保護氣體溫度影響加熱爐內(nèi)溫度。

6、優(yōu)選的，所述氣體預(yù)熱溫度應(yīng)低于溫度設(shè)置最低的反應(yīng)溫度區(qū)間的最低溫度。

7、優(yōu)選的，所述步驟s2中，所述保護氣體為氮氣或其它惰性氣體。

8、優(yōu)選的，在所述步驟s3中，所述分段冷凝管中各段的冷凝溫度段應(yīng)低于目標重金屬氯化物的沸點。

9、優(yōu)選的，在所述步驟s3中，所述冷凝溫度段的冷凝溫度設(shè)置，不得低于冷凝溫度比其低的其他冷凝溫度段所對應(yīng)的擬分離的重金屬在所述步驟s2中對應(yīng)設(shè)置的反應(yīng)溫度區(qū)間的最高溫度。

10、優(yōu)選的，在所述步驟s3中，在所述分段冷凝管中設(shè)置的溫度最高的冷凝溫度段完成重金屬氯化物回收后，設(shè)定溫度低于此冷凝溫度段的其它各段冷凝溫度段可不設(shè)置保溫，使其所述分段冷凝管自然冷卻。

11、優(yōu)選的，在所述步驟s4中，尾氣處理系統(tǒng)步驟包括堿液吸收及活性炭吸附。

12、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，提前檢測生活垃圾焚燒飛灰的組成種類及其主要含量，并對飛灰進行研磨預(yù)處理便于后續(xù)步驟；首先通過在所述加熱爐內(nèi)設(shè)置多個與生活垃圾焚燒飛灰含有的多種重金屬對應(yīng)的反應(yīng)溫度區(qū)間，對生活垃圾焚燒飛灰進行多階段的加熱焙燒，利用其本身含有的氯元素化合物與重金屬在加熱爐高溫焙燒的條件下反應(yīng)揮發(fā)得到重金屬氯化物氣體，并在每一反應(yīng)溫度區(qū)間的間隙中往所述加熱爐內(nèi)通入定量的保護氣體以避免還未揮發(fā)的重金屬氯化物被氧化，最終成功從所述生活垃圾焚燒飛灰中分離出其內(nèi)的所有重金屬；再通過在所述分段冷凝管中，設(shè)置多個冷凝溫度段，利用重金屬氯化物氣體的物理屬性，在不同的冷凝溫度下，分步梯級回收重金屬氯化物，實現(xiàn)不同重金屬的分離回收。本方案可避免復(fù)雜的操作流程，降低能耗，通過調(diào)整揮發(fā)溫度或冷凝溫度即可梯級回收重金屬，具備顯著的經(jīng)濟和社會效益，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，其特征在于，利用生活垃圾焚燒飛灰本身含有的氯元素化合物與重金屬在加熱爐高溫焙燒的條件下反應(yīng)揮發(fā)，形成含有重金屬氯化物氣體的混合反應(yīng)氣體，并通過后續(xù)在分段冷凝管中調(diào)整冷凝溫度，分步梯級回收，實現(xiàn)不同重金屬的分離回收，具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，其特征在于，在所述步驟s3中，觀察到設(shè)置的最低溫的所述冷凝溫度段下不再有重金屬氯化物冷凝沉積時，結(jié)束混合反應(yīng)氣體的冷凝提取。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，其特征在于，在所述步驟s1中，所述飛灰研磨物的粒徑小于100至200μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，其特征在于，在所述步驟s2中，設(shè)置氣體預(yù)熱溫度，所述保護氣體預(yù)熱達到所述氣體預(yù)熱溫度后再低速通入所述加熱爐中，避免所述保護氣體溫度影響加熱爐內(nèi)溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，其特征在于，所述氣體預(yù)熱溫度應(yīng)低于溫度設(shè)置最低的反應(yīng)溫度區(qū)間的最低溫度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，其特征在于，在所述步驟s2中，所述保護氣體為氮氣或其它惰性氣體。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，其特征在于，在所述步驟s3中，所述分段冷凝管中各段的冷凝溫度段應(yīng)低于目標重金屬氯化物的沸點。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，其特征在于，在所述步驟s3中，所述冷凝溫度段的冷凝溫度設(shè)置，不得低于冷凝溫度比其低的其他冷凝溫度段所對應(yīng)的擬分離的重金屬在所述步驟s2中對應(yīng)設(shè)置的反應(yīng)溫度區(qū)間的最高溫度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，其特征在于，在所述步驟s3中，在所述分段冷凝管中設(shè)置的溫度最高的冷凝溫度段完成重金屬氯化物回收后，設(shè)定溫度低于此冷凝溫度段的其它各段冷凝溫度段可不設(shè)置保溫，使其所述分段冷凝管自然冷卻。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，其特征在于，在所述步驟s4中，尾氣處理系統(tǒng)步驟包括堿液吸收及活性炭吸附。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供的一種梯級分離生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法，提前檢測生活垃圾焚燒飛灰的組成及含量，并對其進行研磨預(yù)處理；通過在加熱爐內(nèi)設(shè)置多個與生活垃圾焚燒飛灰中多種重金屬對應(yīng)的反應(yīng)溫度區(qū)間，對生活垃圾焚燒飛灰進行多階段加熱焙燒，利用其含有的氯元素化合物與重金屬高溫條件下反應(yīng)揮發(fā)得到重金屬氯化物氣體，在每一反應(yīng)溫度區(qū)間間隙往加熱爐內(nèi)通入定量保護氣體避免還未揮發(fā)的重金屬氯化物被氧化，最終成功分離出所有重金屬；通過在分段冷凝管中設(shè)置多個冷凝溫度段，在不同的冷凝溫度下，分步梯級回收重金屬氯化物，實現(xiàn)不同重金屬的分離回收；本方案可避免復(fù)雜的操作流程，降低能耗，具備顯著的經(jīng)濟和社會效益，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇鍵,鄭嘉毅
受保護的技術(shù)使用者：廣州環(huán)保投資集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15