專利名稱：城市生活垃圾焚燒飛灰冶金燒結(jié)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保和冶金工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無(wú)害化處理城市生活垃圾焚燒飛 灰的方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模擴(kuò)大和人口增多，城市生活垃圾產(chǎn)量劇增，帶來(lái)了一系列 困擾人類社會(huì)的問(wèn)題，如占有土地、造成土壤、水和生態(tài)污染，引起嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題和經(jīng) 濟(jì)問(wèn)題。焚燒可以將垃圾最終處置量降到最低，將垃圾中的污染物熱分解、無(wú)害化，同時(shí) 可以充分利用其中的熱能，但垃圾焚燒過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生無(wú)機(jī)熔渣以及飛灰又會(huì)帶 來(lái)新的環(huán)境問(wèn)題。焚燒法是目前處理城市生活垃圾最行之有效的方法之一，但是垃圾在焚 燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生固體廢棄物和有毒氣體等，其中垃圾焚燒要產(chǎn)生2% 3%的飛灰，由于其 富含高濃度的重金屬和二惡英，是公認(rèn)的危險(xiǎn)固體廢棄物，飛灰中的鉛、鋅、銅、鉻等重 金屬元素如果進(jìn)入水體或土壤，會(huì)給人類和環(huán)境造成嚴(yán)重危害。因此，城市垃圾焚燒飛灰 的無(wú)害化處理具有十分重要的意義。
垃圾焚燒所產(chǎn)生的飛灰(爐渣)及煙氣中含有可被水浸出的較高濃度的Cd、 Pb、 Cu、 Zn和Cr等多種有害重金屬物質(zhì)和鹽類、氯、有機(jī)化合物、氯化氫、硫化物、氮化物及氟 化物等有毒有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，必須對(duì)其采取適當(dāng)措施進(jìn)行處置。如果采 用直接填埋或固化作為建筑材料，由于重金屬具有很強(qiáng)的滲濾特性，會(huì)重新流入自然環(huán)境 而造成嚴(yán)重的二次污染。而這些重金屬同時(shí)也是很好的自然資源，如果加以回收利用，不 僅可以回收資源，而且可以減少環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和居民身心健康。
國(guó)內(nèi)外飛灰處理主要集中在以下幾個(gè)方面(l)在日本，飛灰和低渣混合使用作生態(tài)
水泥；(2)美國(guó)及其他歐美發(fā)達(dá)國(guó)家用混合灰渣作水泥混凝土和瀝青的替代骨料；(3)飛 灰熔融作微晶玻璃的原料；(4)意大利和中國(guó)臺(tái)灣對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的焚燒飛灰燒結(jié)制取混凝 土骨料的工藝進(jìn)行了研究，但相關(guān)應(yīng)用的信息鮮見(jiàn)報(bào)道。但是這些資源化的處理未能解決 實(shí)際工程問(wèn)題1)資源化后飛灰中的重金屬離子浸出問(wèn)題始終令人擔(dān)憂；2)飛灰資源化 成本過(guò)高，不適合批量生產(chǎn)；3)飛灰資源化產(chǎn)品的附加值低
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種城市生活垃圾焚燒飛灰冶金 燒結(jié)處理方法，利用城市生活垃圾焚燒飛灰通過(guò)制粒、燒結(jié)，為飛灰的無(wú)害化提供一個(gè)嶄 新的出路。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案和措施得以實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾焚燒飛灰冶金燒結(jié) 處理方法，其特征在于，包含以下步驟
(A) 混合制粒將重量配比為垃圾飛灰3% 15%、粘結(jié)劑3% 5%、穩(wěn)固劑0 1%，
余量為含鐵制粒物料，和適量水混勻，采用造球設(shè)備制成5 12mm的含鐵料小球；其中， 制粒物料為鐵礦粉、高爐瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐塵泥、硫酸渣、石灰石和消石灰中的任意幾種的混 合物；
(B) 燒結(jié)混合料將步驟(A)得到的含鐵料小球與鐵礦粉、熔劑、燃料、返礦以及 潤(rùn)濕量的水一起混合，得到燒結(jié)混合料；
(C) 燒結(jié)將步驟(B)得到的燒結(jié)混合料鋪于燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上進(jìn)行燒結(jié)，檢測(cè)燒結(jié)礦 的各項(xiàng)性能指標(biāo)，作為燒結(jié)礦來(lái)利用。
所述步驟(A)中，制得的含鐵料小球的二元堿度為0.6~1.6;制粒物料的重量配比為
鐵礦粉0~70%，高爐瓦斯灰為0%~30%，轉(zhuǎn)爐塵泥為0% 30%，硫酸渣為0%~35%;垃圾 飛灰為3%~15%，粘結(jié)劑為3%~5%，穩(wěn)固劑為0 1%;
所述步驟(B)中，所述鐵礦粉為精礦粉，所述熔劑為生石灰、石灰石或白云石(輕 燒粉)，所述燃料為煤粉或焦粉，所述返礦為熱返礦或冷返礦；含鐵料小球?yàn)?% 15%， 鐵礦粉為30% 70%，生石灰為1% 7%，石灰石為2% 8%、焦粉為3% 5%、返礦為 10% 25%，其他含鐵物料0~20%。為了節(jié)約并充分利用資源，所述步驟(B)中還加入1% 5%的軋鋼皮和0.5% 5%的鐵屑，制成燒結(jié)混合料。本發(fā)明各物料的百分比為重量百分比。
所述步驟(C)的燒結(jié)方法為燒結(jié)混合料鋪料料層厚度為500mm 750mm，燒結(jié)點(diǎn) 火溫度為1050土50。C，燒結(jié)礦二元堿度為1.8 2.2。
其中粘結(jié)劑可采用消石灰、水泥或兩者的混合物等，穩(wěn)固劑(也稱穩(wěn)定劑)可采用現(xiàn) 有成熟產(chǎn)品或新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品均可。本發(fā)明中，為了提高燒結(jié)礦品位和料層透氣性，以及提 高高爐產(chǎn)量，同時(shí)還加入返礦，返礦提前用水潤(rùn)濕。粘結(jié)劑的加入可改善物料的成球性， 因?yàn)檎辰Y(jié)劑本身是親水性好和比表面積大的物質(zhì)，所以也就改善了造球物料的親水性和比 表面；同時(shí)它們還提高顆粒間的粘結(jié)力，起著顆粒間分子力的傳遞作用，其粘結(jié)性越大， 生球的機(jī)械強(qiáng)度也就越大。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明城市生活垃圾焚燒飛灰冶金燒結(jié)處理方法，具有如下有益效果 I、本發(fā)明對(duì)垃圾焚燒飛灰采用冶金、資源利用科學(xué)和無(wú)害化工藝的理論和方法，與含鐵廢料混合制粒，從而解決飛灰的污染問(wèn)題，達(dá)到真正意義上實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒飛灰無(wú)害化、 資源化處理，并最終實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒飛灰中金屬元素的綠色綜合利用，它提供了一種既可以 處理垃圾焚燒飛灰，又可以改善混合料制粒性能的方法。
II、將飛灰制粒后，球團(tuán)顆粒直徑比原始粉末粒徑大，每個(gè)顆粒周圍可接觸到的顆粒 數(shù)目減少，故其粘附性、凝聚性與相互摩擦力大為減弱，從而改善與提高顆粒料的流動(dòng)性; 同時(shí)，采用制粒工藝后細(xì)粉減少，顆粒不易破裂，便于保管與運(yùn)輸，使粉末揚(yáng)塵與污染大 大減少。
m、飛灰制粒后改善了燒結(jié)混合料的透氣性，有利于改善燒結(jié)礦的冶金性能，提高冶
煉的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；而且該方法成本低廉，過(guò)程簡(jiǎn)單，為消除含鐵廢渣的污染以及綜合 利用鐵資源起到了積極的作用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境效益。
IV、本發(fā)明方法的飛灰燒結(jié)處理技術(shù)是在借鑒材料行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在低于熔點(diǎn)溫 度的條件下，提供粉末顆粒的擴(kuò)散能量，將大部分甚至全部氣孔從晶體中排除，使顆粒間 產(chǎn)生黏結(jié)，變成致密堅(jiān)硬的燒結(jié)體，符合燒結(jié)礦的性能要求；飛灰經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，重金屬 會(huì)被燒結(jié)體內(nèi)部致密的顆粒所包圍從而難以逃逸。盡管燒結(jié)體內(nèi)的重金屬?zèng)]有像熔融那樣 被網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所包裹，但其重金屬浸出效果同樣可以達(dá)到環(huán)保要求。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例l:
(1) 混合制粒物料的重量配比為鐵礦粉70%，高爐瓦斯灰9%，消石灰3%，垃 圾飛灰15%，粘結(jié)劑3%，和適量的水，將這些物料混勻，釆用造球設(shè)備制成5 12mm小 球，并室溫養(yǎng)護(hù)20小時(shí)。
(2) 燒結(jié)混合料將鐵礦粉67.8%、生石灰4.5%、石灰石1%、煅燒白云石1.5%、 煤粉4.2%、返礦10%、軋鋼皮1%及與步驟(1)中制得的小球10%—起混勻，得到燒結(jié) 混合料。
(3) 燒結(jié)將步驟(2)中的燒結(jié)混合料鋪于燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上進(jìn)行燒結(jié)，檢測(cè)燒結(jié)礦的 各項(xiàng)性能指標(biāo)。其中，鋪料料層厚度為700mm，燒結(jié)點(diǎn)火溫度為1100°C。
燒結(jié)試驗(yàn)表明，與沒(méi)有添加垃圾焚燒飛灰的燒結(jié)混合料燒結(jié)礦相比，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度 指數(shù)提高0.1個(gè)百分點(diǎn)，成品率提高1.6個(gè)百分點(diǎn)，燒結(jié)礦低溫還原粉化率下降1.3個(gè)百分 點(diǎn)，還原度提高2.28個(gè)百分點(diǎn)。實(shí)施例2:
(1) 混合制粒制粒物料重量配比為鐵礦粉15.5%，高爐瓦斯灰20%，轉(zhuǎn)爐塵泥22%， 硫酸渣25%，石灰石粉2%，消石灰4.5%，垃圾飛灰5%，粘結(jié)劑4%，穩(wěn)固劑0.5%，和 適量的水混勻，采用造球設(shè)備制成5 12mm小球，并室溫養(yǎng)護(hù)10到24小時(shí)。
(2) 燒結(jié)混合料將鐵礦粉73.2%、生石灰5%、石灰石1%、煤粉4.2%、返礦15%、 軋鋼皮1%及與步驟(1)中制得的小球8%—起混勻，得到燒結(jié)混合料。
(3) 燒結(jié)將步驟(2)中的燒結(jié)混合料鋪于燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上進(jìn)行燒結(jié)，檢測(cè)燒結(jié)礦的 各項(xiàng)性能指標(biāo)。其中，鋪料料層厚度為600mm，燒結(jié)點(diǎn)火溫度為108(TC。
燒結(jié)實(shí)驗(yàn)表明，與沒(méi)有添加垃圾焚燒飛灰的燒結(jié)混合料燒結(jié)礦相比，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度 指數(shù)提高0.6個(gè)百分點(diǎn)，成品率提高0.6個(gè)百分點(diǎn)，燒結(jié)礦低溫還原粉化率下降2.8個(gè)百分 點(diǎn)。
實(shí)施例3:
(1) 混合制粒制粒物料配比高爐瓦斯灰25%，轉(zhuǎn)爐塵泥25%，硫酸渣30%，石 灰石粉5%，消石灰2.7%，垃圾飛灰3%，粘結(jié)劑3.5%，穩(wěn)固劑0.3%，和適量的水混勻后， 采用造球設(shè)備制成5 8 mm小球，并室溫養(yǎng)護(hù)20小時(shí)。
(2) 燒結(jié)混合料將鐵礦粉63.0%、消石灰4.2%、石灰石2%、煤粉3.8%、返礦12%、 及與步驟(1)中制得的小球15%—起混勻，得到燒結(jié)混合料。
(3) 燒結(jié)將步驟(2)中的燒結(jié)混合料鋪于燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上進(jìn)行燒結(jié)，檢測(cè)燒結(jié)礦的 各項(xiàng)性能指標(biāo)。其中，鋪料料層厚度為650mm，燒結(jié)點(diǎn)火溫度為1120°C。
燒結(jié)試驗(yàn)表明，燒結(jié)礦各項(xiàng)冶金性能均不低于未加垃圾飛灰時(shí)燒結(jié)礦的性能相當(dāng)或更 好，其中，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度指數(shù)提高1.5個(gè)百分點(diǎn)，成品率提高l.ll個(gè)百分點(diǎn)，燒結(jié)礦低溫還原 粉化率下降0.52個(gè)百分點(diǎn)，還原度提高1.10百分點(diǎn)。
本發(fā)明高溫?zé)Y(jié)技術(shù)是采用較熔融法低的能量，提供給飛灰顆粒擴(kuò)散的能量，將大部 分甚至全部氣孔從晶體中排除，使壓制成型的飛灰預(yù)制體在低于熔點(diǎn)溫度下變成致密堅(jiān)硬 的燒結(jié)體，符合燒結(jié)礦的性能要求。飛灰經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，重金屬將被還原或氧化，并被燒 結(jié)體內(nèi)部致密的顆粒所包圍從而難以逃逸。盡管燒結(jié)體內(nèi)的重金屬?zèng)]有像熔融那樣被網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)所包裹，但其重金屬浸出效果同樣可以達(dá)到環(huán)保要求。
權(quán)利要求
1、城市生活垃圾焚燒飛灰冶金燒結(jié)處理方法，其特征在于，包含以下步驟(A)混合制粒將重量配比為，垃圾飛灰為3％～15％、粘結(jié)劑為3％～5％、穩(wěn)固劑為0～1％，余量為含鐵制粒物料，和適量水混勻，采用造球設(shè)備制成5～12mm的含鐵料小球；其中，制粒物料為鐵礦粉、高爐瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐塵泥、硫酸渣、石灰石和消石灰中的任意幾種的混合物；(B)燒結(jié)混合料將步驟(A)得到的含鐵料小球與鐵礦粉、熔劑、燃料、返礦以及潤(rùn)濕量的水一起混合，得到燒結(jié)混合料；(C)燒結(jié)將步驟(B)得到的燒結(jié)混合料鋪于燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上進(jìn)行燒結(jié)，檢測(cè)燒結(jié)礦的各項(xiàng)性能指標(biāo)，獲得燒結(jié)礦，并進(jìn)入高爐冶煉。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述城市生活垃圾焚燒飛灰冶金燒結(jié)處理方法，其特征在于，所 述步驟(A)中，制得的含鐵料小球的二元堿度為0.6 1.6;制粒物料的重量配比為鐵礦 粉0~70%，高爐瓦斯灰為0%~30%，轉(zhuǎn)爐塵泥為0% 30%，硫酸渣為0%~35%;垃圾飛灰 為3%~15%，粘結(jié)劑為3%~5%，穩(wěn)固劑為0~1% 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述城市生活垃圾焚燒飛灰冶金燒結(jié)處理方法，其特征在于，所 述步驟(B)中，所述鐵礦粉為精礦粉，所述熔劑為生石灰、石灰石或白云石(輕燒粉)， 所述燃料為煤粉或焦粉，所述返礦為熱返礦或冷返礦；含鐵料小球?yàn)?% 15%，鐵礦粉為 30% 70%，生石灰為1% 7%，石灰石為2% 8%、焦粉為3% 5%、返礦為10°/。 25%， 其他含鐵物料0~20%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述城市生活垃圾焚燒飛灰冶金燒結(jié)處理方法，其特征在于，所 述步驟(C)的燒結(jié)方法為燒結(jié)混合料鋪料料層厚度為500mm 750mm，燒結(jié)點(diǎn)火溫度 為1050士5(TC，燒結(jié)礦二元堿度為1.8 2.2。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述城市生活垃圾焚燒飛灰冶金燒結(jié)處理方法，其特征在于，所 述步驟(B)中還可加入1% 5%的軋鋼皮和0.5% 5%的鐵屑，制成燒結(jié)混合料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種城市生活垃圾焚燒飛灰冶金燒結(jié)處理方法，包括以下步驟(1)將重量比為3％～15％的垃圾飛灰、3％～5％的粘結(jié)劑、0～1％的穩(wěn)固劑，余量為含鐵制粒物料，和適量水混勻，采用造球設(shè)備制成5～12mm的含鐵料小球；(2)燒結(jié)配料將得到的含鐵料小球與鐵礦粉、熔劑、燃料、返礦等混合，得到燒結(jié)混合料；(3)燒結(jié)將得到的燒結(jié)混合料鋪于燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行燒結(jié)，獲得滿足冶煉的燒結(jié)礦；(4)冶煉將燒結(jié)礦作為煉鐵原料送入高爐冶煉。本發(fā)明根據(jù)垃圾焚燒飛灰的成分，垃圾焚燒飛灰在燒結(jié)礦中的比例大約為1％～15％，經(jīng)過(guò)燒結(jié)后，燒結(jié)礦質(zhì)量滿足生產(chǎn)要求，不會(huì)引起任何的環(huán)境污染，可以徹底消除垃圾焚燒飛灰所帶來(lái)的危害，從而使垃圾焚燒飛灰得到無(wú)害化處理。
文檔編號(hào)C22B1/16GK101476032SQ200910103179
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者劉清才, 娟 文, 陳耀華, 媛 魏 申請(qǐng)人:重慶科綠威科技開(kāi)發(fā)有限公司