專利名稱：飛灰或二次飛灰中重金屬的回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛灰中重金屬的無害化處理及再生資源化技術(shù)，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(shù)：
目前處理垃圾常采用焚燒的方法，而垃圾焚燒導(dǎo)致飛灰產(chǎn)量的巨增。飛灰中含有大量的重金屬及有害物質(zhì)，如不經(jīng)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，污染地下水和土壤甚至空氣，并通過重金屬在動植物體中的遷移轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步危害人類的健康；如果飛灰不經(jīng)過特殊處理直接作為其他產(chǎn)品原料，在使用過程中飛灰中重金屬和有害物質(zhì)很可能浸出，直接或間接污染環(huán)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(jīng)濟(jì)價值的重金屬，作為冶金原料或者進(jìn)行富礦化，熔后的熔渣還可以作為其他建筑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(xù)發(fā)展的循環(huán)型環(huán)境，具有雙重的功能與意義。
目前國內(nèi)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(wěn)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(zhì)固定在某種特定的結(jié)構(gòu)里，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(tài)下，致使飛灰中各種成分發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化，重金屬及一些有害物質(zhì)被固定在致密的Si-O結(jié)構(gòu)的網(wǎng)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(fā)出來，這不僅形成二次污染而且造成資源的浪費(fèi)。目前，常用于提取飛灰中重金屬的方法多是物理化學(xué)法，即飛灰經(jīng)過水洗后，除去飛灰中大量的鈉、鉀和鈣等鹽分，減小飛灰的堿性，然后用酸或堿對飛灰中重金屬進(jìn)行提取。但是這種方法還存在很多問題，如提取過程中產(chǎn)生的廢水和廢酸堿液必須進(jìn)行嚴(yán)格處理。因此具有流程長、投資和運(yùn)行費(fèi)用高、易產(chǎn)生嚴(yán)重二次污染、綜合效益低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的飛灰或二次飛灰中重金屬的回收方法，采用多回路高溫氣氛電爐，該電爐具有一個高溫區(qū)、至少一個中溫區(qū)和至少一個低溫區(qū)；高溫區(qū)的溫度設(shè)為飛灰或二次飛灰中重金屬化合物的熔點(diǎn)，中溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度設(shè)為該重金屬的凝結(jié)點(diǎn)或凝固點(diǎn)；將飛灰或二次飛灰放入高溫區(qū)內(nèi)，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(fā)物，該揮發(fā)物在氣流的帶動下，進(jìn)入中溫區(qū)和低溫區(qū)，揮發(fā)物中不同的重金屬化合物分別凝固在中溫區(qū)和低溫區(qū)。
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。
所述多回路電爐中高溫區(qū)用硅鉬棒加熱；中、低溫區(qū)用電阻絲加熱。
所述氣氛為空氣、氧氣氮?dú)?、氬氣、氦氣或氫氣?br> 本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下1.由于多回路高溫氣氛熔電爐的不同溫度段溫度均可根據(jù)需要進(jìn)行控制，因此可適合大多數(shù)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(chǎn)生煙氣量小、無二次污染。
3.飛灰或二次飛灰經(jīng)高溫處理后，得到的金屬可作為冶金材料或者將其富礦化，以待進(jìn)一步開采；熔渣可作為鋪路材料或其他建筑材料的原料，實(shí)現(xiàn)了廢物的回收再利用，同時也減輕了填埋場的負(fù)擔(dān)。
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(fā)明的流程示意圖。
圖2是熔渣的X-射線衍射分析圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述，但不能理解為是對本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1請參閱圖1，本實(shí)施例采用的是三回路高溫氣氛電爐裝置，具有高溫區(qū)、一個中溫區(qū)和一個低溫區(qū)，也可以根據(jù)處理的飛灰需要多設(shè)幾個中、低溫區(qū)。
根據(jù)欲處理的的飛灰中重金屬化合物的成分，將三回路高溫氣氛電爐的高溫區(qū)的溫度升至飛灰的熔點(diǎn)，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(diǎn)在500-1300℃，而凝固點(diǎn)分別高于為600℃和200℃，則高溫區(qū)4設(shè)為1300℃，中溫區(qū)7設(shè)為600℃，低溫區(qū)9設(shè)為100℃，然后將載有飛灰的剛玉方舟6放入高溫爐膛5內(nèi)，關(guān)閉爐門，同時通入氮?dú)?也可為空氣、氧氣、氮?dú)?、氫氣、氦氣、氬氣?，載氣流量控制在500L/h，約半小時后，飛灰中的重金屬化合物在高溫下發(fā)生劇烈的物理化學(xué)反應(yīng)，形成混合組分揮發(fā)物。揮發(fā)物在載氣帶動下，進(jìn)入中溫區(qū)，組分中凝固點(diǎn)高于600℃的物質(zhì)便在中溫區(qū)冷凝器8上凝結(jié)下來，低于600℃的物質(zhì)進(jìn)入低溫區(qū)冷凝器10上凝結(jié)下來，載氣經(jīng)過冷凝器后從出氣管11排放。然后關(guān)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(guān)閉爐門，通入氣體。以后重復(fù)以上步驟直至十次到二十次以后，從中溫區(qū)和低溫區(qū)的冷凝器上取下回收到的重金屬。對飛灰和回收的物質(zhì)進(jìn)行金屬含量分析表明，金屬回收率可達(dá)85～95％。
對熔渣進(jìn)行浸出毒性實(shí)驗和X-射線衍射分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，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于浸出標(biāo)準(zhǔn)。氣體經(jīng)過冷凝器后再經(jīng)過酸堿吸收或活性炭吸附達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2請參閱圖1，本實(shí)施例采用的是三回路高溫氣氛電爐裝置同實(shí)施例1。
根據(jù)欲處理的的二次飛灰中重金屬化合物的成分，將三回路高溫氣氛電爐的高溫區(qū)的溫度升至飛灰的熔點(diǎn)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(diǎn)在500-1300℃，而凝固點(diǎn)分別高于為600℃和200℃，則高溫區(qū)4設(shè)為1100℃，中溫區(qū)7設(shè)為400℃，低溫區(qū)9設(shè)為50℃，然后將載有二次飛灰的剛玉方舟6放入高溫爐膛5內(nèi)，關(guān)閉爐門，同時通入氧氣(也可為空氣、氧氣、氮?dú)?、氫氣、氦氣、氬氣?，載氣流量控制在300L/h，約半小時后，飛灰中的重金屬化合物在高溫下發(fā)生劇烈的物理化學(xué)反應(yīng)，形成混合組分揮發(fā)物。揮發(fā)物在載氣帶動下，進(jìn)入中溫區(qū)，組分中凝固點(diǎn)高于400℃的物質(zhì)便在中溫區(qū)冷凝器8上凝結(jié)下來，低于400℃的物質(zhì)進(jìn)入低溫區(qū)冷凝器10上凝結(jié)下來，載氣經(jīng)過冷凝器后從出氣管11排放。然后關(guān)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(guān)閉爐門，通入氣體。以后重復(fù)以上步驟直至十次到二十次以后，從中溫區(qū)和低溫區(qū)的冷凝器上取下回收到的重金屬。對飛灰和回收的物質(zhì)進(jìn)行金屬含量分析表明，金屬回收率可達(dá)95％以上。
實(shí)施例3請參閱圖1，本實(shí)施例采用的是三回路高溫氣氛電爐裝置同實(shí)施例1。
把廢舊電池剝殼粉碎至1～50目，然后放入剛玉方舟送入爐膛。此時將三回路高溫氣氛電爐的高溫區(qū)4的溫度設(shè)至50～70℃，中溫區(qū)7和低溫區(qū)9暫設(shè)為0℃，此后逐漸升溫，通入非氧化氣氛，氣體流速為200L/h，以收集汞。當(dāng)高溫區(qū)4溫度升至400℃時，取換出中溫和低溫的收集系統(tǒng)9和10，重新更換一套收集系統(tǒng)，并使中溫和低溫區(qū)溫度逐漸升溫，分布設(shè)置為400℃和100℃，同時高溫區(qū)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(qū)7和低溫區(qū)7回收金屬，載氣經(jīng)過冷凝器后從出氣管11排放。
權(quán)利要求
1.一種飛灰或二次飛灰中重金屬的回收方法，采用多回路高溫氣氛電爐，該電爐具有一個高溫區(qū)、至少一個中溫區(qū)和至少一個低溫區(qū)；高溫區(qū)的溫度設(shè)為飛灰或二次飛灰中重金屬化合物的熔點(diǎn)，中溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度設(shè)為該重金屬的凝結(jié)點(diǎn)或凝固點(diǎn)；將飛灰或二次飛灰放入高溫區(qū)內(nèi)，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(fā)物，該揮發(fā)物在氣流的帶動下，進(jìn)入中溫區(qū)和低溫區(qū)，揮發(fā)物中不同的重金屬化合物分別凝固在中溫區(qū)和低溫區(qū)。
2.如權(quán)利要求1的回收方法，其特征在于，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(quán)利要求1的回收方法，其特征在于，所述三回路電爐中高溫區(qū)用硅鉬棒加熱；中、低溫區(qū)用電阻絲加熱。
4.如權(quán)利要求1的回收方法，其特征在于，所述氣氛為空氣、氧氣氮?dú)狻鍤?、氦氣或氫氣?br> 全文摘要
一種飛灰或二次飛灰中重金屬的回收方法，采用多回路高溫氣氛電爐，該電爐具有一個高溫區(qū)、至少一個中溫區(qū)和至少一個低溫區(qū)；高溫區(qū)的溫度設(shè)為飛灰或二次飛灰中重金屬化合物的熔點(diǎn)，中溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度設(shè)為該重金屬的凝結(jié)點(diǎn)或凝固點(diǎn)；將飛灰或二次飛灰放入高溫區(qū)內(nèi)，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(fā)物，該揮發(fā)物在氣流的帶動下，進(jìn)入中溫區(qū)和低溫區(qū)，揮發(fā)物中不同的重金屬化合物分別凝固在中溫區(qū)和低溫區(qū)。本發(fā)明投資少，設(shè)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(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者王琪, 田書磊, 金晶 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院