飛灰或二次飛灰中重金屬的回收方法
2023-05-02 17:09:06 4
專利名稱：飛灰或二次飛灰中重金屬的回收方法
技術領域：
本發明涉及飛灰中重金屬的無害化處理及再生資源化技術，具體地說涉及一種回收飛灰或二次飛灰中重金屬的方法。
背景技術：
目前處理垃圾常採用焚燒的方法，而垃圾焚燒導致飛灰產量的巨增。飛灰中含有大量的重金屬及有害物質，如不經特殊處理直接填埋，飛灰中重金屬在填埋場酸性的條件下會大量滲出，汙染地下水和土壤甚至空氣，並通過重金屬在動植物體中的遷移轉化，進一步危害人類的健康；如果飛灰不經過特殊處理直接作為其他產品原料，在使用過程中飛灰中重金屬和有害物質很可能浸出，直接或間接汙染環境和人類健康。另外，從資源再利用角度來看，提取飛灰中有經濟價值的重金屬，作為冶金原料或者進行富礦化，熔後的熔渣還可以作為其他建築材料的原料或者鋪路材料，不但解決了飛灰處理難的問題，而且回收了有用金屬，對持續發展的循環型環境，具有雙重的功能與意義。
目前國內外對垃圾焚燒飛灰的處理方法很多，主要有熔融固化、水泥固化、藥劑穩定化以及酸或其他溶劑提取法。這些方法多是把飛灰中重金屬和有害物質固定在某種特定的結構裡，減少重金屬的浸出特性，而沒有把飛灰中重金屬提取出來作為資源。以熔融固化為例熔融固化法是在高溫熔融狀態下，致使飛灰中各種成分發生複雜的物理化學變化，重金屬及一些有害物質被固定在緻密的Si-O結構的網格中，大大降低重金屬的浸出特性，但飛灰在熔融過程中，有大量的重金屬揮發出來，這不僅形成二次汙染而且造成資源的浪費。目前，常用於提取飛灰中重金屬的方法多是物理化學法，即飛灰經過水洗後，除去飛灰中大量的鈉、鉀和鈣等鹽分，減小飛灰的鹼性，然後用酸或鹼對飛灰中重金屬進行提取。但是這種方法還存在很多問題，如提取過程中產生的廢水和廢酸鹼液必須進行嚴格處理。因此具有流程長、投資和運行費用高、易產生嚴重二次汙染、綜合效益低等缺點。
發明內容
本發明的目的是提供一種飛灰或二次飛灰中重金屬的回收方法。
為實現上述目的，本發明提供的飛灰或二次飛灰中重金屬的回收方法，採用多迴路高溫氣氛電爐，該電爐具有一個高溫區、至少一個中溫區和至少一個低溫區；高溫區的溫度設為飛灰或二次飛灰中重金屬化合物的熔點，中溫區和低溫區的溫度設為該重金屬的凝結點或凝固點；將飛灰或二次飛灰放入高溫區內，同時通入氣氛；飛灰或二次飛灰中的重金屬化合物在高溫下形成混合組分揮發物，該揮發物在氣流的帶動下，進入中溫區和低溫區，揮發物中不同的重金屬化合物分別凝固在中溫區和低溫區。
所述重金屬化合物為鉛、鉻、鎘、鋁、鋅和銅的氧化物、硫化物和氯化物。
所述多迴路電爐中高溫區用矽鉬棒加熱；中、低溫區用電阻絲加熱。
所述氣氛為空氣、氧氣氮氣、氬氣、氦氣或氫氣。
本發明優點如下1.由於多迴路高溫氣氛熔電爐的不同溫度段溫度均可根據需要進行控制，因此可適合大多數各種含有金屬化合物廢料的回收處理。
2.工藝流程簡單、易操作、產生煙氣量小、無二次汙染。
3.飛灰或二次飛灰經高溫處理後，得到的金屬可作為冶金材料或者將其富礦化，以待進一步開採；熔渣可作為鋪路材料或其他建築材料的原料，實現了廢物的回收再利用，同時也減輕了填埋場的負擔。
4、可以回收廢舊電池、廢舊電路板及其邊角料和含有金屬的電子部件中的銅和氣體金屬。
圖1為本發明的流程示意圖。
圖2是熔渣的X-射線衍射分析圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明作詳細描述，但不能理解為是對本發明的限定。
實施例1請參閱圖1，本實施例採用的是三迴路高溫氣氛電爐裝置，具有高溫區、一個中溫區和一個低溫區，也可以根據處理的飛灰需要多設幾個中、低溫區。
根據欲處理的的飛灰中重金屬化合物的成分，將三迴路高溫氣氛電爐的高溫區的溫度升至飛灰的熔點，以飛灰中重金屬為鉛、鉻、鎘、鋁、鋅和銅的氧化物、氯化物及硫化物為主，其熔沸點在500-1300℃，而凝固點分別高於為600℃和200℃，則高溫區4設為1300℃，中溫區7設為600℃，低溫區9設為100℃，然後將載有飛灰的剛玉方舟6放入高溫爐膛5內，關閉爐門，同時通入氮氣(也可為空氣、氧氣、氮氣、氫氣、氦氣、氬氣等)，載氣流量控制在500L/h，約半小時後，飛灰中的重金屬化合物在高溫下發生劇烈的物理化學反應，形成混合組分揮發物。揮發物在載氣帶動下，進入中溫區，組分中凝固點高於600℃的物質便在中溫區冷凝器8上凝結下來，低於600℃的物質進入低溫區冷凝器10上凝結下來，載氣經過冷凝器後從出氣管11排放。然後關閉氣體，打開爐門，取出剛玉方舟，放入第二個載有飛灰的剛玉方舟放入爐膛，關閉爐門，通入氣體。以後重複以上步驟直至十次到二十次以後，從中溫區和低溫區的冷凝器上取下回收到的重金屬。對飛灰和回收的物質進行金屬含量分析表明，金屬回收率可達85～95％。
對熔渣進行浸出毒性實驗和X-射線衍射分析，結果發現，熔渣主要是非晶體的玻璃相，熔渣中各種金屬的浸出濃度均小於浸出標準。氣體經過冷凝器後再經過酸鹼吸收或活性炭吸附達到排放標準。
實施例2請參閱圖1，本實施例採用的是三迴路高溫氣氛電爐裝置同實施例1。
根據欲處理的的二次飛灰中重金屬化合物的成分，將三迴路高溫氣氛電爐的高溫區的溫度升至飛灰的熔點以上的溫度，飛灰中重金屬為鉛、鉻、鎘、鋁、鋅和銅的氧化物和氯化物，其熔沸點在500-1300℃，而凝固點分別高於為600℃和200℃，則高溫區4設為1100℃，中溫區7設為400℃，低溫區9設為50℃，然後將載有二次飛灰的剛玉方舟6放入高溫爐膛5內，關閉爐門，同時通入氧氣(也可為空氣、氧氣、氮氣、氫氣、氦氣、氬氣等)，載氣流量控制在300L/h，約半小時後，飛灰中的重金屬化合物在高溫下發生劇烈的物理化學反應，形成混合組分揮發物。揮發物在載氣帶動下，進入中溫區，組分中凝固點高於400℃的物質便在中溫區冷凝器8上凝結下來，低於400℃的物質進入低溫區冷凝器10上凝結下來，載氣經過冷凝器後從出氣管11排放。然後關閉氣體，打開爐門，取出剛玉方舟，放入第二個載有飛灰的剛玉方舟放入爐膛，關閉爐門，通入氣體。以後重複以上步驟直至十次到二十次以後，從中溫區和低溫區的冷凝器上取下回收到的重金屬。對飛灰和回收的物質進行金屬含量分析表明，金屬回收率可達95％以上。
實施例3請參閱圖1，本實施例採用的是三迴路高溫氣氛電爐裝置同實施例1。
把廢舊電池剝殼粉碎至1～50目，然後放入剛玉方舟送入爐膛。此時將三迴路高溫氣氛電爐的高溫區4的溫度設至50～70℃，中溫區7和低溫區9暫設為0℃，此後逐漸升溫，通入非氧化氣氛，氣體流速為200L/h，以收集汞。當高溫區4溫度升至400℃時，取換出中溫和低溫的收集系統9和10，重新更換一套收集系統，並使中溫和低溫區溫度逐漸升溫，分布設置為400℃和100℃，同時高溫區4溫度逐步升至1000℃，通入非氧化氣氛，氣體流速為400L/h。在中溫區7和低溫區7回收金屬，載氣經過冷凝器後從出氣管11排放。
權利要求
1.一種飛灰或二次飛灰中重金屬的回收方法，採用多迴路高溫氣氛電爐，該電爐具有一個高溫區、至少一個中溫區和至少一個低溫區；高溫區的溫度設為飛灰或二次飛灰中重金屬化合物的熔點，中溫區和低溫區的溫度設為該重金屬的凝結點或凝固點；將飛灰或二次飛灰放入高溫區內，同時通入氣氛；飛灰或二次飛灰中的重金屬化合物在高溫下形成混合組分揮發物，該揮發物在氣流的帶動下，進入中溫區和低溫區，揮發物中不同的重金屬化合物分別凝固在中溫區和低溫區。
2.如權利要求1的回收方法，其特徵在於，所述重金屬化合物為鉛、鉻、鎘、鋁、鋅和銅的氧化物、硫化物和氯化物。
3.如權利要求1的回收方法，其特徵在於，所述三迴路電爐中高溫區用矽鉬棒加熱；中、低溫區用電阻絲加熱。
4.如權利要求1的回收方法，其特徵在於，所述氣氛為空氣、氧氣氮氣、氬氣、氦氣或氫氣。
全文摘要
一種飛灰或二次飛灰中重金屬的回收方法，採用多迴路高溫氣氛電爐，該電爐具有一個高溫區、至少一個中溫區和至少一個低溫區；高溫區的溫度設為飛灰或二次飛灰中重金屬化合物的熔點，中溫區和低溫區的溫度設為該重金屬的凝結點或凝固點；將飛灰或二次飛灰放入高溫區內，同時通入氣氛；飛灰或二次飛灰中的重金屬化合物在高溫下形成混合組分揮發物，該揮發物在氣流的帶動下，進入中溫區和低溫區，揮發物中不同的重金屬化合物分別凝固在中溫區和低溫區。本發明投資少，設備簡單、金屬回收率高。
文檔編號C22B9/02GK1966743SQ200510123438
公開日2007年5月23日 申請日期2005年11月18日 優先權日2005年11月18日
發明者王琪, 田書磊, 金晶 申請人:中國環境科學研究院