本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種從城市垃圾焚燒飛灰中回收磷化合物的方法，它適用于城市垃圾焚燒飛灰的資源化利用及化學(xué)磷回收。
背景技術(shù)：
磷是生命活動(dòng)中不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素之一，它在細(xì)胞的生命活動(dòng)中起著不可替代的作用。在生物圈內(nèi)，大部分的磷只是單向流動(dòng)，沒有有效循環(huán)。磷酸鹽資源也因而成為一種不能再生的資源，現(xiàn)存量越來越少，特別是隨著工業(yè)的發(fā)展而大量開采磷礦加速了這種損失。磷在參與環(huán)境(包括巖石、土壤和水)、生物和人體循環(huán)的過程中，它同時(shí)又成為造成環(huán)境污染的一種重要成分。隨著生活垃圾的產(chǎn)量日益增多和對(duì)生活垃圾處置要求的提高，焚燒法在未來會(huì)成為主流處理方式，這不可避免的會(huì)產(chǎn)生大量的垃圾焚燒飛灰。垃圾焚燒飛灰中的磷(以P2O5計(jì))含量可以達(dá)到5％，是一種潛在的磷資源。垃圾焚燒飛灰中含有大量的重金屬，各個(gè)國(guó)家都將其看作危險(xiǎn)廢棄物，使得垃圾焚燒飛灰的處理處置成為了一大難題。因此從中回收磷并建立人工的磷循環(huán)，在未來會(huì)成為一個(gè)合理利用垃圾焚燒飛灰的一個(gè)重要方向。
近些年來，隨著國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)廢水中的磷回收進(jìn)行的一系列研究，目前用于從廢水中回收磷的工藝主要有沉淀法，吸附法，生物法等。飛灰之中含有大量的重金屬，使得從中回收磷的方法比較單一，沉淀法是最佳選擇。回收的磷酸鈣可以作為化肥廠生產(chǎn)磷肥的重要磷源。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是在于提供了一種從城市垃圾焚燒飛灰中回收磷化合物的方法，原料易得，方法易行，操作簡(jiǎn)便，能回收垃圾焚燒飛灰中的磷化合物，建立自然界人工磷循環(huán)通道。該處理為垃圾焚燒飛灰的資源化利用提供了一條新途徑，有利于進(jìn)一步研究垃圾焚燒飛灰的資源循環(huán)利用。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施：
一種從城市垃圾焚燒飛灰中回收磷化合物的方法，其步驟是：
A、飛灰預(yù)處理：對(duì)取得的飛灰進(jìn)行研磨過篩(180－210目的篩網(wǎng))，得到顆粒均勻的飛灰，采用鹽酸進(jìn)行浸泡改性，pH為4.5－5.5，固液比為1:5，浸泡10－14小時(shí)，獲得一種飛灰A；
B、過濾：將預(yù)處理后的飛灰A進(jìn)行過濾，將濾渣在118－122℃條件下烘干，再次進(jìn)行研磨過篩(180－210目的篩網(wǎng))，得到顆粒均勻的改性飛灰B；
C、淋溶：取一定量(3—8g)飛灰B進(jìn)行淋溶，加入2mol/L的鹽酸，控制固液比1:5，溫度控制在室溫(20－25℃，以下同)，攪拌速度50-200r/min，攪拌時(shí)間1.5－2.5h，使得預(yù)處理后的飛灰B與酸溶液充分反應(yīng)；
D、過濾：采用循環(huán)水式真空泵對(duì)充分反應(yīng)后的溶液進(jìn)行過濾，得到上清液C；
E、加堿調(diào)節(jié)：取上清液C，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，pH為8.5－10.5，最佳pH為9.5，在這一步中要嚴(yán)格控制pH，結(jié)晶時(shí)的pH對(duì)產(chǎn)物的回收影響最大；
F、加氯化鈣結(jié)晶：調(diào)節(jié)好pH后，pH為8.5－10.5，加入氯化鈣進(jìn)行結(jié)晶，氯化鈣的加入比例為每1千克飛灰B加入85－95g氯化鈣進(jìn)行結(jié)晶，溫度控制在23－27℃，最佳的控制溫度為25℃，攪拌時(shí)間為13－17分鐘；
G、結(jié)晶產(chǎn)物的處理：用循環(huán)水式真空泵(SHZ-D(Ⅲ))對(duì)結(jié)晶溶液進(jìn)行抽濾，不斷加水沖洗，并進(jìn)行抽濾，對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行漂洗。在103－107℃條件下烘干，得到純凈的固體沉淀，采用電鏡掃描和X射線衍射分析沉淀物的基本性質(zhì)，確定產(chǎn)物為磷酸鈣。
所述的飛灰是在城市垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣凈化系統(tǒng)收集而得的細(xì)顆粒物，包括用化學(xué)藥劑處理煙氣時(shí)產(chǎn)生的物質(zhì)，屬于危險(xiǎn)廢物。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯突出的優(yōu)點(diǎn)：
(1)垃圾焚燒飛灰本屬于危廢，處理起來比較麻煩，現(xiàn)采用實(shí)驗(yàn)方法回收垃圾焚燒飛灰中的磷，可減輕垃圾焚燒飛灰對(duì)環(huán)境的危害。
(2)對(duì)垃圾焚燒飛灰進(jìn)行改性處理，可改變飛灰的活性，同時(shí)可以除去飛灰中部分可溶性重金屬。
(3)該過程中生成磷酸鈣，離子溶度級(jí)常數(shù)比磷酸鎘、磷酸鋁低，結(jié)晶產(chǎn)物的純度高。
(4)磷酸鈣作為優(yōu)質(zhì)緩釋農(nóng)家磷肥，是不錯(cuò)的選擇。
(5)本發(fā)明不僅適用于污泥焚燒灰的提取回收，同時(shí)也適用于含磷尾礦以及部分磷礦行業(yè)的廢渣。
附圖說明
圖1為一種一種從城市垃圾焚燒飛灰中回收磷化合物的方法方框示意圖。
其中：1－飛灰、2－預(yù)處理、3－過濾、4－淋溶、5－過濾、6－加堿調(diào)節(jié)pH、7－加氯化鈣結(jié)晶、8－結(jié)晶產(chǎn)物的處理。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
一種從城市垃圾焚燒飛灰中回收磷化合物的方法，其步驟是：
1.垃圾焚燒飛灰取樣：實(shí)驗(yàn)時(shí)所用飛灰取自武漢東西湖垃圾焚燒發(fā)電廠靜電除塵器，取樣時(shí)長(zhǎng)10小時(shí)，取樣間隔1h/次，單次取樣量200g，取樣結(jié)束后將飛灰進(jìn)行研磨，混合過篩(180或190或200或210目)，以保證飛灰中各元素含量的均勻性，獲得一種飛灰A；
2.預(yù)處理：取研磨好的垃圾焚燒飛灰A 200g，加入1000ml的鹽酸溶液進(jìn)行浸泡，pH為5，時(shí)時(shí)間為2h，溫度保持室溫，得到顆粒均勻的改性飛灰B；
3.過濾:浸泡結(jié)束后，用循環(huán)水式真空泵對(duì)浸泡液進(jìn)行抽濾，濾渣在105℃條件下烘至衡重，濾液用鉬酸銨比色法測(cè)得里面的磷含量可忽略不計(jì)，即預(yù)處理過程中損失的磷可忽略不計(jì)。檢測(cè)得預(yù)處理后的垃圾焚燒飛灰B中的磷含量為34.68g/Kg。
4.淋溶：取預(yù)處理烘干后的飛灰B 5g，固液比1:5，鹽酸濃度2mol/L，轉(zhuǎn)速100rpm，20℃常溫處理2h。
5.過濾：過濾步驟4的淋溶液得到濾液，用鉬酸銨比色法測(cè)得濾液中的磷含量為0.15g，即磷的溶出率為86.5％。
6.加堿調(diào)節(jié)：取步驟5的濾液，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH，pH為8.5或9或9.5或10或10.5之間，實(shí)驗(yàn)所得的最佳pH為9.5，在這一步中要嚴(yán)格控制pH，結(jié)晶時(shí)的pH對(duì)產(chǎn)物的回收影響最大。
7.加氯化鈣結(jié)晶：調(diào)節(jié)好pH后，pH為8.5或9或9.5或10或10.5，加入氯化鈣進(jìn)行結(jié)晶，實(shí)驗(yàn)所得的最佳條件為：氯化鈣的投加量為80g/Kg，溫度控制在20℃，攪拌反應(yīng)時(shí)間為15min，攪拌速度為100rpm的條件下進(jìn)行氯化鈣結(jié)晶。
8.結(jié)晶產(chǎn)物的處理：用循環(huán)水式真空泵對(duì)結(jié)晶溶液進(jìn)行抽濾，不斷加水沖洗，并進(jìn)行抽濾，對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行漂洗。在105℃條件下烘干，得到純凈的固體沉淀，采用電鏡掃描和X射線衍射分析沉淀物的基本性質(zhì)，確定產(chǎn)物為磷酸鈣。
結(jié)果表明：在淋溶實(shí)驗(yàn)中，飛灰質(zhì)量與鹽酸體積為1:5，鹽酸濃度為2mol/L，轉(zhuǎn)速為100rpm，20℃常溫處理2h時(shí)磷的溶出是最佳的，達(dá)到了86.5％；在結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH為9.5，氯化鈣的投加量為80g/Kg，溫度控制在20℃，攪拌時(shí)間為15min時(shí)，磷酸根離子的結(jié)晶率最高，基本上達(dá)到了98％。烘干后得到0.77g磷酸鈣結(jié)晶產(chǎn)物，用鉬酸銨比色法測(cè)得濾液中的磷基本上全部結(jié)晶沉淀；ICP測(cè)試產(chǎn)物重金屬離子數(shù)據(jù)表明，產(chǎn)物中各種重金屬離子均能達(dá)到農(nóng)用磷肥標(biāo)準(zhǔn)。XRD測(cè)試分析，磷酸鈣的純度可以達(dá)到97％，可以作為農(nóng)業(yè)緩釋磷肥使用。本實(shí)例回收了垃圾焚燒飛灰中86.5％的P，處理1噸的垃圾焚燒飛灰可得到154Kg的磷酸鈣結(jié)晶產(chǎn)物。
上述對(duì)實(shí)施過程的描述是為方便該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人員可以對(duì)實(shí)例進(jìn)行修改，并把其中說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)例中而不需經(jīng)過專利擁有者的允許。本發(fā)明不限于這里實(shí)施的實(shí)例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明的范疇所作出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍之列。