專利名稱：高鈣焚燒飛灰生產(chǎn)微米級輕質(zhì)球形碳酸鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于危險廢物處理處置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及含高濃度兩性重金屬的焚燒飛灰水洗液CO2曝氣生產(chǎn)微米級碳酸鈣的方法。
背景技術(shù)：
碳酸鈣無毒，白度大，無活性，難溶于水和醇。在空氣中穩(wěn)定，有輕微的吸潮能力。碳酸鈣是目前橡膠、塑料、造紙、涂料和油墨等行業(yè)最常用的無機(jī)粉狀填料，也廣泛用于有機(jī)合成、冶金、玻璃和石棉等生產(chǎn)中。碳酸鈣的生產(chǎn)是將石灰石等原料煅燒生成石灰(主要成分為氧化鈣)和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分為氫氧化鈣)，然后再通入二氧化碳碳化石灰乳 生成碳酸鈣沉淀，最后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得?；蛘呦扔锰妓徕c和氯化鈣進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，然后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得。國外碳酸鈣生產(chǎn)發(fā)展較快，產(chǎn)品產(chǎn)量大，規(guī)格品種多。如日本碳酸鈣產(chǎn)品規(guī)格品種達(dá)一百多種，碳酸鈣產(chǎn)品在造紙行業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在總消費量中占很大比例。我國對碳酸鈣的需求巨大，2008年，造紙行業(yè)對碳酸鈣的需求約350萬噸；塑料加工工業(yè)對碳酸鈣的需求約480萬噸；橡膠工業(yè)對碳酸鈣的需求約100萬噸；涂料產(chǎn)業(yè)對碳酸鈣的需求約180萬噸。2009年我國已建城市生活垃圾焚燒設(shè)施的處理能力為7. 37萬噸/日，焚燒飛灰產(chǎn)生量可達(dá)67-111萬噸/年。由于焚燒過程中通常使用半干法煙氣脫硫，焚燒飛灰中的鈣含量很高，通常在20% -50%之間，小部分焚燒飛灰鈣含量甚至高達(dá)60%，隨著生活垃圾焚燒廠污染控制標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，焚燒廠逐漸加大尾部煙氣噴鈣量，因此焚燒飛灰中的鈣含量呈現(xiàn)增加的趨勢。因此利用焚燒飛灰作為鈣源生產(chǎn)碳酸鈣是實現(xiàn)焚燒飛灰資源化并提高產(chǎn)品附加值的良好方式。另外，焚燒飛灰被定義為危險廢物，在實現(xiàn)其資源化的同時對其無害化也是重要的內(nèi)容。當(dāng)前的研究主要針對其重金屬污染物的控制技術(shù)，包括熱化學(xué)處理技術(shù)和常規(guī)化學(xué)處理技術(shù)，常規(guī)化學(xué)處理技術(shù)包括水泥固化、藥劑穩(wěn)定化及酸或其他溶劑提取法，其缺點在于只能解決重金屬問題，然而不能破除二噁英。熱化學(xué)處理技術(shù)包括熔融處理、煅燒處理和水泥窯協(xié)同處置技術(shù)，其高溫能夠破除二噁英，水泥窯協(xié)同處置焚燒飛灰的技術(shù)在國內(nèi)外得到了廣泛的關(guān)注，其優(yōu)勢在于(I)水泥窯內(nèi)的高溫可以徹底分解二噁英；(2)窯灰循環(huán)使得重金屬多次固化，避免了再度擴(kuò)散；另外還具有投資低、無廢渣產(chǎn)生和減排溫室氣體的優(yōu)點。而主要問題在于焚燒飛灰中的可溶性鹽類(主要為氯鹽)含量過高，其對水泥窯的正常運行危害很大，并造成兩性重金屬的大量揮發(fā)。焚燒飛灰水洗液的處理是焚燒飛灰進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置和資源化利用過程中的難題所在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于高鈣特征焚燒飛灰生產(chǎn)微米級碳酸鈣，資源化利用為無機(jī)填料。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出通過對焚燒飛灰進(jìn)行水洗，水洗在一定的液固比條件下進(jìn)行，液固比的范圍分別為L/S = 5，10，20和50，水洗時間為2min,5min, IOmin,30min。水洗后飛灰和水的懸濁液靜置10-30min，移除上清液。控制合適的溫度下，對上清液內(nèi)進(jìn)行CO2曝氣，曝氣時間2-5min，曝氣同時對水洗液進(jìn)行攪拌，曝氣完成后靜置30min，移除上清液，既得微米級碳酸鈣。本發(fā)明具有以下優(yōu)點I.利用焚燒飛灰的高鈣特征(> 50% )，生產(chǎn)微米級碳酸鈣，實現(xiàn)廢物的資源化，提聞了附加值；2.調(diào)整水洗液曝氣過程的溫度，并和曝氣時間優(yōu)化配合，可以生成包括球形、紡錘形、片狀等目標(biāo)形狀的微米碳酸鈣；3.生成的球形碳酸鈣顆粒直徑小，分布均勻，適用于各種填料；4.在生產(chǎn)微米碳酸鈣的同時，調(diào)整水洗液的pH值至> 6的任意值；5.生產(chǎn)微米碳酸鈣過程中，水洗的焚燒飛灰可以進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置，生產(chǎn)水泥，實現(xiàn)了焚燒飛灰的雙重資源化；6.在水洗廢液的pH值調(diào)整上，通常采用強(qiáng)酸，包括HC1、H2SO4, HNO3進(jìn)行pH值調(diào)整，并通過化學(xué)藥劑沉淀重金屬，往往消耗大量的價格昂貴的、帶有腐蝕性的強(qiáng)酸。本方法使用的CO2相對溫和，pH值調(diào)整可精確控制。本方法工藝可靠，有利于焚燒飛灰的雙重資源化。
具體實施例方式本發(fā)明在深入研究焚燒飛灰的鈣基特性的基礎(chǔ)上，提出利用高鈣特征焚燒飛灰生產(chǎn)微米級輕質(zhì)球形碳酸鈣。具體實施步驟為首先對焚燒飛灰進(jìn)行成分分析，明確焚燒飛灰的氧化鈣(氫氧化鈣、羥基氯化鈣)含量，明確焚燒飛灰Cl含量，Na和K含量，基于質(zhì)量平衡，計算出焚燒飛灰的含鈣量(以CaO計)。確定焚燒飛灰中CaO飽和溶解時的需水量，確定L/S比。然后將焚燒飛灰與水以確定液固比混合，置于圓形容器中，進(jìn)行水洗，達(dá)到確定的水洗時間后，靜置，移除上清液至碳化塔內(nèi)，根據(jù)目標(biāo)微米碳酸鈣的形狀要求，將上清液加熱至設(shè)定溫度，進(jìn)行CO2曝氣，同時進(jìn)行偏心攪拌，曝氣2-5min后，靜置30min，移除上清液，既得微米級碳酸鈣。曝氣后的上清液導(dǎo)入焚燒飛灰水洗裝置中，繼續(xù)水洗焚燒飛灰，實現(xiàn)循環(huán)利用。實施例I高鈣焚燒飛灰樣本見表1，CaO的含量占41. 42%。對焚燒飛灰進(jìn)行水洗，水洗在液固比為L/S = 10條件下，水洗時間為16h，上清液靜置lOmin，對水洗液在20°C下進(jìn)行CO2曝氣，生成的CaCO3為球形,顆粒直徑為5 μ m。表I高鈣焚燒飛灰中主要成分含量(重量％ )
權(quán)利要求
1.高鈣焚燒飛灰生產(chǎn)微米級輕質(zhì)球形碳酸鈣的方法，該方法通過對焚燒飛灰進(jìn)行水洗，其液固比的范圍分別為L/S = 5，10，20和50，水洗時間為2min，5min，10min，30min，水洗后飛灰和水的懸濁液靜置10_30min，移除上清液，控制合適的溫度下，對上清液內(nèi)進(jìn)行CO2曝氣，曝氣時間2-5min，曝氣同時對水洗液進(jìn)行攪拌，曝氣完成后靜置30min，移除上清液，既得微米級碳酸鈣。
2.如權(quán)利要求I所述的高鈣焚燒飛灰生產(chǎn)微米級輕質(zhì)球形碳酸鈣的方法，該方法首先對焚燒飛灰進(jìn)行成分分析，明確焚燒飛灰的氧化鈣、氫氧化鈣、羥基氯化鈣含量，明確焚燒飛灰Cl含量，Na和K含量，基于質(zhì)量平衡，計算出焚燒飛 灰的含鈣量，以CaO計，確定焚燒飛灰中CaO飽和溶解時的需水量，確定L/S比，然后將焚燒飛灰與水以確定液固比混合，置于圓形容器中，進(jìn)行水洗，達(dá)到確定的水洗時間后，靜置，移除上清液至碳化塔內(nèi)，根據(jù)目標(biāo)微米碳酸鈣的形狀要求，將上清液加熱至設(shè)定溫度，進(jìn)行CO2曝氣，同時進(jìn)行偏心攪拌，曝氣2-5min后，靜置30min，移除上清液，既得微米級碳酸鈣，曝氣后的上清液導(dǎo)入焚燒飛灰水洗裝置中，繼續(xù)水洗焚燒飛灰，實現(xiàn)循環(huán)利用。
3.如權(quán)利要求I或2所述的高鈣焚燒飛灰生產(chǎn)微米級輕質(zhì)球形碳酸鈣的方法，該方法中選取 CaO 的含量占 41. 42，其它成份Si026. 59,Al2O3I- 41、Fe203l. 72、C114. 22、Na206. 60、K203. 77、MgOI. 26、P2O5O. 39、F0. 46、CO214. 99、其他 7. 17 的焚燒飛灰，上述成分按重量％，對高鈣焚燒飛灰進(jìn)行水洗，水洗在液固比為L/S = 10條件下，水洗時間為16h，上清液靜置IOmin,對水洗液在20°C下進(jìn)行CO2曝氣，生成的CaCO3為球形，顆粒直徑為5 μ m。
4.如權(quán)利要求I或2所述的高鈣焚燒飛灰生產(chǎn)微米級輕質(zhì)球形碳酸鈣的方法，該方法中選取 CaO 的含量占 41. 42%，其它成份Si026 . 59、Al2O3L 41、Fe2O3L 72、C114. 22、Na206. 60、Κ203· 77、Mg01. 26,P2O5O- 39,F0. 46,CO214. 99、其他 7. 17 的焚燒飛灰，上述成分按重量％，對所述的焚燒飛灰進(jìn)行水洗，水洗在液固比為L/S = 10條件下，水洗時間為2min，對水洗液在10°C下進(jìn)行CO2曝氣，生成的CaCO3為紡錘形，顆粒直徑為4 μ m。
5.如權(quán)利要求I或2所述的高鈣焚燒飛灰生產(chǎn)微米級輕質(zhì)球形碳酸鈣的方法，該方法中選取 CaO 的含量占 41. 42%，其它成份Si026 . 59、Al2O3L 41、Fe2O3L 72、C114. 22、Na206. 60、Κ203· 77、Mg01. 26,P2O5O- 39,F0. 46,CO214. 99、其他 7. 17 的焚燒飛灰，上述成分按重量％，對高鈣焚燒飛灰進(jìn)行水洗，水洗在液固比為L/S = 5條件下，水洗時間為30min，對水洗液在15°C下進(jìn)行CO2曝氣，生成的CaCO3為片形，顆粒直徑為3 μ m。
全文摘要
高鈣焚燒飛灰生產(chǎn)微米級輕質(zhì)球形碳酸鈣的方法，屬于危險廢物處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法通過對焚燒飛灰進(jìn)行水洗，其液固比的范圍分別為L/S＝5，10，20和50，水洗時間為2min，5min，10min，30min，水洗后飛灰和水的懸濁液靜置10-30min，移除上清液，控制合適的溫度下，對上清液內(nèi)進(jìn)行CO2曝氣，曝氣時間2-5min，曝氣同時對水洗液進(jìn)行攪拌，曝氣完成后靜置30min，移除上清液，既得微米級碳酸鈣。曝氣后的上清液導(dǎo)入焚燒飛灰水洗裝置中，繼續(xù)水洗焚燒飛灰，實現(xiàn)循環(huán)利用。本發(fā)明可實現(xiàn)廢物的資源化，通過調(diào)整水洗液曝氣過程的溫度，并和曝氣時間優(yōu)化配合，可以生成包括球形、紡錘形和片狀等目標(biāo)形狀的微米碳酸鈣。本方法使用的CO2相對溫和，pH值調(diào)整可精確控制，其工藝可靠，有利于焚燒飛灰的雙重資源化。
文檔編號B09B3/00GK102627308SQ201210123990
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者李潤東, 王雷, 聶永豐 申請人:沈陽航空航天大學(xué)