一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法与流程

1.本发明涉及垃圾焚烧飞灰回收技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法。

背景技术：

2.随着人们生活质量的不断提高，垃圾产生量也在不断增加，大部分的生活垃圾都采用焚烧处理，而在垃圾焚烧过程中将会产生大量的飞灰，由于飞灰一般呈灰或深灰，飞灰颗粒分布较均匀，粒径小于300μm，主要范围在54μm-74μm之间。垃圾焚烧飞灰的主要组成成分是cao、mgo、sio2、fe2o3和al2o3等重金属氧化物组成，属于sio
2-al2o
3-金属氧化物体系，且飞灰年产量可观，具有资源化利用的巨大潜能。目前，垃圾焚烧飞灰资源化回收利用至关重要。
3.目前，垃圾焚烧飞灰中的钙质成分含量占30％左右，主要以氧化钙、碳酸钙和硫酸钙形式存在，将这部分钙回收具有可观的产量，飞灰的二氧化碳脱钙原理与矿物碳酸化原理类似，是利用诸如酸、碱、熔盐等媒质将原料中的有效成分离子浸出，然后利用浸出的有效成分与co2进行碳酸化反应生成碳酸盐的过程。但是，由于二氧化碳溶解度有限，整个反应过程较缓慢，不利于工业化生产，增加工艺时间，从而增加工艺成本。
4.因此，现有的垃圾焚烧飞灰回收钙盐垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法普遍存在采用二氧化碳进行碳酸化反应，反应进程慢的技术问题。

技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，旨在解决现有技术中采用二氧化碳进行碳酸化反应，反应进程慢的技术问题。
6.本发明在于提供一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，所述方法包括：
7.将垃圾焚烧飞灰进行水洗10-20min，固液分离以得到第一滤液和第一滤渣；
8.将所述第一滤渣和水分别加入反应釜中，搅拌均匀以得到混合溶液；
9.在所述混合溶液中加入干冰，以预设转速以及第一预设温度搅拌反应1.5-3.5h，固液分离以得到第二滤液和第二滤渣；
10.将所述第二滤液加热至第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第三滤液。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明提供的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，具体为，将垃圾焚烧飞灰进行水洗10-20min，固液分离以得到第一滤液和第一滤渣，以溶解垃圾焚烧飞灰中可溶性盐，该第一滤液中含有大量的可溶性盐，可用于盐水资源化；将第一滤渣和水分别加入反应釜中，搅拌均匀以得到混合溶液，以利于后续干冰加入之后反应的均匀性，提高反应的速率；在混合溶液中加入干冰，以预设转速以及第一预设温度搅拌反应1.5-3.5h，固液分离以得到第二滤液和第二滤渣，预设转速的设置将会保持反应的均匀性和充分性，提高反应的速率，通过干冰代替直接通入二氧化碳气体，干冰的升华
将会使反应釜内气压增大，可实现高压反应条件，提高反应速率和进程，有利于工业化生产，降低成本，操作更加简便，避免直接通入二氧化碳气体时，通过钢瓶与反应釜连接的耐高压钢管、减压阀和增压泵等配件的连接实现增加压力的繁琐操作，同时，干冰温度低将直接降低反应温度，增加二氧化碳的溶解度，进一步加速反应的进程；将第二滤液加热至第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第三滤液，第二预设温度的设置将提高第二滤液中碳酸氢钙的分解以形成碳酸钙，从而加快反应进程，能有效地提取垃圾焚烧飞灰中的钙盐，实现物质的回收利用，操作简单，实现资源化和减量化，整个工艺简单，能耗低，节省成本，从而解决了采用二氧化碳进行碳酸化反应，反应进程慢的技术问题。
12.进一步地，所述垃圾焚烧飞灰与水的固液比为1g：4-6ml。
13.进一步地，所述第一滤渣和水的固液比为1g：10-40ml。
14.进一步地，所述干冰的加入质量为200-500g。
15.进一步地，所述预设转速为300-500rmp/min，所述第一预设温度为1-10℃。
16.进一步地，所述第二预设温度为70-90℃。
17.进一步地，在将所述第二滤液加热至第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第三滤液的步骤之后，所述方法还包括：
18.将所述第三滤液和第二滤渣分别加入反应釜中，搅拌均匀后加入所述干冰，以所述预设转速以及所述第一预设温度搅拌反应1.5-3.5h，固液分离以得到第四滤液和第四滤渣；
19.将所述第四滤液加热至所述第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第五滤液；
20.将所述步骤重复1-5次，以将所述垃圾焚烧飞灰中的钙盐充分回收。
21.进一步地，所述反应釜上连接有压力传感器，所述压力传感器以检测所述反应釜内压力的变化值。
22.进一步地，当所述压力传感器检测到所述反应釜中的压力变化区间小于压力阈值，停止重复反应回收所述垃圾焚烧飞灰中的钙盐。
23.进一步地，所述第一滤液通过蒸发结晶的方法回收钾盐和钠盐，以实现盐水资源化。
附图说明
24.本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
25.图1为本发明垃圾焚烧飞灰回收钙盐的工艺流程图。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
27.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上
或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造与操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明中，除非另有明确的规定与限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的与所有的组合。
29.实施例一
30.请参阅图1，所示为本发明提供的一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，所述方法包括步骤s10-s13：
31.步骤s10，将垃圾焚烧飞灰进行水洗10-20min，固液分离以得到第一滤液和第一滤渣；
32.其中，控制垃圾焚烧飞灰与水的固液比为1g：4-6ml，将垃圾焚烧飞灰进行水洗10-20min，以溶解垃圾焚烧飞灰中可溶性盐，该第一滤液中含有大量的可溶性盐，可用于盐水资源化，由于垃圾焚烧飞灰中的可溶性盐主要有钾盐和钠盐，水洗后，第一滤液中存在大量的钾盐和钠盐，通过蒸发结晶的方式可把钾盐和钠盐回收，实现资源的再利用，将垃圾焚烧飞灰中的有用物质进行回收，实现资源化，绿环保。
33.另外，在水洗过程中，垃圾焚烧飞灰中的氧化钙会与水发生反应，生成氢氧化钙，以利于后续干冰碳酸化反应。
34.步骤s11，将所述第一滤渣和水分别加入反应釜中，搅拌均匀以得到混合溶液；
35.其中，第一滤渣中存在大量的氢氧化钙，第一滤渣和水的固液比为1g：10-40ml，第一滤渣的质量为20-50g，水的体积为800-1200ml，将第一滤渣和水分别加入反应釜中，搅拌均匀以得到混合溶液，利于后续干冰加入之后反应的均匀性，提高反应的速率。
36.另外，反应釜上设有压力传感器，该压力传感器可以检测反应釜内压力的变化值。
37.步骤s12，在所述混合溶液中加入干冰，以预设转速以及第一预设温度搅拌反应1.5-3.5h，固液分离以得到第二滤液和第二滤渣；
38.其中，干冰(dry ice)是固态的二氧化碳，在6250.5498kpa压力下，把二氧化碳液化成无的液体，再在低温下迅速凝固而得到，干冰的加入质量为200-500g，预设转速为300-500rmp/min，第一预设温度为1-10℃，混合溶液中存在大量氢氧化钙，氢氧化钙会与二氧化碳反应先生长碳酸钙沉淀，而后继续与二氧化碳反应生长碳酸氢钙。另外，预设转速的设置将会保持反应的均匀性和充分性，提高反应的速率。
39.需要说明的是，干冰的升华将会使反应釜内气压增大，可产生2-6mpa的压力，另外干冰的低温会使混合溶液的温度迅速下降至1-10℃，根据溶解度数据可知，二氧化碳的溶解度与压力成正比，与温度成反比。干冰加入量越多，产生的压力越大，使二氧化碳气体在混合溶液中的溶解度增大，同时加入干冰溶液温度降低，低温也会促进二氧化碳在混合溶液中溶解，有利于反应进行，提高反应的速率和转化率，混合溶液和二氧化碳发生如下反
应：
40.ca(oh)2+co2＝caco3↓
+h2o
41.caco3+h2o+co2＝ca(hco3)242.需要说明的是，反应时间1.5h-3.5h为根据反应釜中压力变化控制的，反应过程中会消耗大量的二氧化碳，当压力下降到稳定不变时，表明基本反应结束，根据加入的干冰量不同，反应时间保持在1.5-3.5h。当压力稳定30min后，即可打开反应釜，以进行固液分离得到第二滤液和第二滤渣。第二滤液为碳酸氢钙溶液，干冰在升华时可释放出比固体体积大600-800倍的气体二氧化碳，因此只需投放少量的干冰既可达到反应压力，操作简单便捷，反应进程快速，避免直接通入气体二氧化碳，二氧化碳溶解度有限，整个反应过程较缓慢，不利于工业化生产，增加工艺时间，从而增加工艺成本，或者是二氧化碳通过气体增压泵、空气压缩机、耐高压管道等连接形成高压环境，但是会增加成本并且操作复杂。另一方面，干冰反应可使反应釜内温度处于10℃以下较低温度，有利于反应二氧化碳溶解，加快反应速率，提高反应的转化率和效率。
43.步骤s13，将所述第二滤液加热至第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第三滤液。
44.其中，第二滤液为碳酸氢钙溶液，其在常温常压条件下易分解成碳酸钙沉淀。为加速其分解，对其进行加热，加热第二预设温度为70-90℃，静置20-40min，分解得到碳酸钙沉淀，固液分离以得到碳酸钙和第三滤液。另外，在将所述第二滤液加热至第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第三滤液的步骤之后，所述方法还包括：
45.将所述第三滤液和第二滤渣分别加入反应釜中，搅拌均匀后加入所述干冰，以所述预设转速以及所述第一预设温度搅拌反应1.5-3.5h，固液分离以得到第四滤液和第四滤渣；
46.将所述第四滤液加热至所述第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第五滤液；
47.将所述步骤重复1-5次，以将所述垃圾焚烧飞灰中的钙盐充分回收。
48.通过反复的碳酸化反应，将垃圾焚烧飞灰中的钙盐充分回收，当反应釜的压力传感器检测到反应釜中的压力变化区间小于压力阈值时，停止重复碳酸化反应，即垃圾焚烧飞灰中的钙盐基本反应完全，无需继续碳酸化反应，其中，该碳酸钙的纯度达到95％，可用于工业化生产。
49.需要说明的是，在本实施例中，第一滤渣和水的固液比为1g：40ml，干冰升华最大压力为6mpa。
50.相比于现有技术，本实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，有益效果在于：通过本发明提供的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，具体为，将垃圾焚烧飞灰进行水洗10-20min，固液分离以得到第一滤液和第一滤渣，以溶解垃圾焚烧飞灰中可溶性盐，该第一滤液中含有大量的可溶性盐，可用于盐水资源化；将第一滤渣和水分别加入反应釜中，搅拌均匀以得到混合溶液，以利于后续干冰加入之后反应的均匀性，提高反应的速率；在混合溶液中加入干冰，以预设转速以及第一预设温度搅拌反应1.5-3.5h，固液分离以得到第二滤液和第二滤渣，预设转速的设置将会保持反应的均匀性和充分性，提高反应的速率，通过干冰代替直接通入二氧化碳气体，干冰的升华将会使反应釜内气压增大，可实现高压反应条
件，提高反应速率和进程，有利于工业化生产，降低成本，操作更加简便，避免直接通入二氧化碳气体时，通过钢瓶与反应釜连接的耐高压钢管、减压阀和增压泵等配件的连接实现增加压力的繁琐操作，同时，干冰温度低将直接降低反应温度，增加二氧化碳的溶解度，进一步加速反应的进程；将第二滤液加热至第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第三滤液，第二预设温度的设置将提高第二滤液中碳酸氢钙的分解以形成碳酸钙，从而加快反应进程，能有效地提取垃圾焚烧飞灰中的钙盐，实现物质的回收利用，操作简单，实现资源化和减量化，整个工艺简单，能耗低，节省成本，从而解决了采用二氧化碳进行碳酸化反应，反应进程慢的技术问题。
51.实施例二
52.本发明第二实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，所述方法与第一实施例中的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法的不同之处在于：
53.第一滤渣和水的固液比为1g：30ml，干冰升华最大压力为6mpa。
54.实施例三
55.本发明第三实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，所述方法与第一实施例中的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法的不同之处在于：
56.第一滤渣和水的固液比为1g：20ml，干冰升华最大压力为6mpa。
57.实施例四
58.本发明第四实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，所述方法与第一实施例中的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法的不同之处在于：
59.第一滤渣和水的固液比为1g：40ml，干冰升华最大压力为4.5mpa。
60.实施例五
61.本发明第五实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，所述方法与第一实施例中的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法的不同之处在于：
62.第一滤渣和水的固液比为1g：30ml，干冰升华最大压力为4.5mpa。
63.实施例六
64.本发明第六实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，所述方法与第一实施例中的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法的不同之处在于：
65.第一滤渣和水的固液比为1g：20ml，干冰升华最大压力为4.5mpa。
66.实施例七
67.本发明第七实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，所述方法与第一实施例中的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法的不同之处在于：
68.第一滤渣和水的固液比为1g：40ml，干冰升华最大压力为3mpa。
69.实施例八
70.本发明第八实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，所述方法与第一实施例中的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法的不同之处在于：
71.第一滤渣和水的固液比为1g：30ml，干冰升华最大压力为3mpa。
72.实施例九
73.本发明第九实施例提供的一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，所述方法与第一实施例中的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法的不同之处在于：
74.第一滤渣和水的固液比为1g：20ml，干冰升华最大压力为3mpa。
75.请参阅下表1，所示为本发明上述实施例一至实施例九对应的参数。
[0076][0077][0078]
需要说明的是钙盐的回收率的计算方法为根据垃圾焚烧飞灰中钙的含量计算的，一般含有约30％的钙，记垃圾焚烧飞灰的质量为w，因此垃圾焚烧飞灰的钙质量为0.3w，通过摩尔质量计算回收的钙的质量，记回收的碳酸钙的质量为a，回收的钙的质量为40/100a，因此，钙盐回收率为0.4a/(0.3w)。
[0079]
结合实施例一至实施例三或实施例四至实施例六或实施例七至实施例九的数据可知，当控制干冰升华最大压力不变时，第一滤渣和水的固液比逐渐降低时，钙盐的回收率逐渐增加，因此，水的体积越多，一方面会提高干冰的溶解度，以使第一滤渣与二氧化碳充分反应，另一方面，水的体积越多，第一滤渣扩散的越均匀，将会提高碳酸化反应的转化率，从而提高钙盐的回收率。
[0080]
结合实施例一、实施例四以及实施例七或实施例二、实施例五以及实施例八或实施例三、实施例六以及实施例九的数据可知，当控制第一滤渣和水的固液比不变时，随着干冰升华最大压力的不断增加，钙盐的回收率逐渐增加，反应时间逐渐减少，而干冰升华会产生比自身体积大600-800倍的二氧化碳气体，因此，在密闭容器里产生压力的越大，即加入的干冰质量越多，反应的压力越大，使二氧化碳气体在混合溶液中的溶解度增大，提高反应速率以及反应转化率，同时加入干冰溶液温度降低，低温也会促进二氧化碳在混合溶液中溶解，有利于反应进行，从而提高碳酸化反应的转化率，从而提高钙盐的回收率。
[0081]
综上，采用通过干冰代替直接通入二氧化碳气体，可实现高压反应条件，提高反应速率和转化率，有利于工业化生产，降低成本，操作更加简便，避免直接通入二氧化碳气体时，通过钢瓶与反应釜连接的耐高压钢管、减压阀和增压泵等配件的连接实现增加压力的繁琐操作，同时，干冰温度低将直接降低反应温度，增加二氧化碳的溶解度，加速反应的进程和转化率。
[0082]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0083]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，其特征在于，所述方法包括：将垃圾焚烧飞灰进行水洗10-20min，固液分离以得到第一滤液和第一滤渣；将所述第一滤渣和水分别加入反应釜中，搅拌均匀以得到混合溶液；在所述混合溶液中加入干冰，以预设转速以及第一预设温度搅拌反应1.5-3.5h，固液分离以得到第二滤液和第二滤渣；将所述第二滤液加热至第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第三滤液。2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，其特征在于，所述垃圾焚烧飞灰与水的固液比为1g：4-6ml。3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，其特征在于，所述第一滤渣和水的固液比为1g：10-40ml，所述第一滤渣的质量为20-50g。4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，其特征在于，所述干冰的加入质量为200-500g。5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，其特征在于，所述预设转速为300-500rmp/min，所述第一预设温度为1-10℃。6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，其特征在于，所述第二预设温度为70-90℃。7.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，其特征在于，在将所述第二滤液加热至第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第三滤液的步骤之后，所述方法还包括：将所述第三滤液和第二滤渣分别加入反应釜中，搅拌均匀后加入所述干冰，以所述预设转速以及所述第一预设温度搅拌反应1.5-3.5h，固液分离以得到第四滤液和第四滤渣；将所述第四滤液加热至所述第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第五滤液；将所述步骤重复1-5次，以将所述垃圾焚烧飞灰中的钙盐充分回收。8.根据权利要求7所述的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，其特征在于，所述反应釜上设有压力传感器，所述压力传感器以检测所述反应釜内压力的变化值。9.根据权利要求8所述的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，其特征在于，当所述压力传感器检测到所述反应釜中的压力变化区间小于压力阈值，停止重复反应回收所述垃圾焚烧飞灰中的钙盐。10.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，其特征在于，所述第一滤液通过蒸发结晶的方法回收钾盐和钠盐，以实现盐水资源化。

技术总结

本发明提供了一种垃圾焚烧飞灰回收钙盐的方法，涉及垃圾焚烧飞灰回收技术领域，该方法包括：将垃圾焚烧飞灰进行水洗10-20min，固液分离以得到第一滤液和第一滤渣；将所述第一滤渣和水分别加入反应釜中，搅拌均匀以得到混合溶液；在所述混合溶液中加入干冰，以预设转速以及第一预设温度搅拌反应1.5-3.5h，固液分离以得到第二滤液和第二滤渣；将所述第二滤液加热至第二预设温度，静置20-40min，固液分离以得到碳酸钙和第三滤液。本发明能够解决现有技术中采用二氧化碳进行碳酸化反应，反应进程慢的技术问题。慢的技术问题。慢的技术问题。