一种稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法技术

本发明专利技术涉及一种稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法，针对的是即将要进行填埋的焚烧飞灰，焚烧飞灰中重金属离子含量过高，为降低其浸出量，本发明专利技术首先采用无机和有机的混合药剂作为稳定剂与飞灰充分混合搅拌、充分反应后，再采用高分子有机药剂对飞灰进行固化，其目的是进一步包埋金属离子，减少其浸出量，在此基础上对反应后的飞灰添加复合硅酸盐水泥进行塑形。本发明专利技术提供的方法，化学药剂和水泥的投加量少，效果更好，不会造成增容问题，显著降低生产成本的同时提高了处理效果。

A method for stabilizing and curing heavy metal ions in incineration fly ash

The invention relates to a method for stable and incineration fly ash heavy metals, for the coming of the landfill incineration fly ash, MSWI fly ash in high content of heavy metal ions, in order to reduce the leaching amount, the invention firstly uses inorganic and organic mixed chemicals as stabilizer and fly ash mixing, full full after the reaction, then by using of organic reagents were cured of fly ash, its purpose is to further embed metal ions, reduce the leaching amount, on the basis of the reaction after adding fly ash composite Portland cement for shaping. The method provided by the invention has less dosage of chemicals and cement, better effect, no capacity increasing problem, significant reduction of production cost and improvement of processing effect.

【技术实现步骤摘要】
一种稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法
本专利技术属于固体废弃物处理处置领域，具体涉及一种稳定、固化处理焚烧飞灰中重金属离子的方法。
技术介绍
焚烧飞灰废弃物的毒性大，种类多，主观危害严重，一直是固体废弃物处理中的难点。采用焚烧法处理危险废弃物产生的残渣、飞灰等经收集后送往垃圾填埋场填埋，但是遇到了渗滤液超标的情况，寻找对焚烧产物的减量化、固定化、无害化的方法迫在眉睫。危险废物焚烧后，飞灰中含有大量重金属。飞灰所含重金属主要为铜、锌、铅、镉、铬等，若处理不当会造成重金属迁移，污染水体、土壤和空气。在处置与利用过程中，重金属浸出而进入生态环境是飞灰的主要潜在环境风险，重金属的释放直接影响周围的土壤、地表水和地下水，进而可以影响植物生长，通过食物链增加潜在毒性元素的活性并在生物体内累积，如果浸出的毒性物质渗透到地下水，则会直接危及生态环境和人体健康。因而针对飞灰中超标金属离子的处理尤为重要。现有技术中针对焚烧飞灰常用的处理方式有：（1）稳定化/固化、（2）金属提取及（3）回收利用。考虑到飞灰中金属元素存在形式的复杂性，多样性以对金属进行提取、回收利用的资金成本，金属提取和回收利用两种方法不具备实用性，所以对飞灰采取稳定化/固化后进行填埋是现在研究的热点。常用的稳定化/固化方法有化学药剂稳定化、水泥固化、树脂固化等。其中，化学药剂稳定化技术是利用化学药剂通过化学反应使飞灰中有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程，并且具有在特定环境中的长期稳定性的特点。常用的稳定剂包括绿矾、磷酸盐、硫化物和高分子有机稳定剂等，按组成分为有机螯合剂和无机药剂。有机螯合剂通常比无机药剂对重金属的捕集效果好，然而其价格是无机药剂的数倍，以乙二胺四乙酸（EDTA）为例，其市场价格为无机药剂硫化钠的10倍以上，因此如果能根据有机螯合剂和无机药剂的作用机理及作用离子，选择合适高效的无机与有机药剂按合理质量比例进行配伍，就能达到经济和高效的处理效果。稳定后的飞灰直接填埋，在pH发生变化时，重金属离子可能会在稳定后再次析出，如果再能利用化学药剂/物理固化技术改变焚烧飞灰的工程特性(例如渗透性、可压缩性和强度等)，可增强稳定化效果。现有技术中已有利用化学药剂稳定化和水泥塑形结合对焚烧飞灰进行处理的报道，但还未检索到将稳定化过程、固化过程和水泥塑形结合到一起进行研究的报道。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法，该方法通过多种稳定剂的配合使用，使焚烧飞灰中的金属得以高效稳定化，并添加固化剂包埋飞灰中的金属，使其不易浸出，同时减少了水泥的投加量，不会造成严重的增容问题，最终产物稳定性好，不易产生二次污染，降低能耗、价格低廉且操作简单。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法，包括三个步骤：（1）飞灰稳定化：添加稳定剂稳定金属离子；（2）飞灰固化：添加固化剂，包裹金属离子；（3）飞灰塑形：对飞灰塑形后填埋，即得。作为本申请的优选技术方案，所述稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法，包括如下步骤：（1）飞灰稳定化；将待处理的焚烧飞灰和稳定剂的水溶液混合，搅拌10-30min使飞灰与稳定剂混合均匀，得灰浆A；所述稳定剂包括硫代硫酸钠、硫化钠、乙基黄原酸钾和乙二胺四乙酸，所述硫代硫酸钠、硫化钠、乙基黄原酸钾和乙二胺四乙酸分别占稳定剂的质量比为：20%-30%、30%-60%、5%-10%和10%-35%，所述稳定剂投加量为飞灰质量的1%-10%；（2）飞灰固化：将灰浆A与固化剂的水溶液混合，搅拌10-30min,使飞灰与固化剂混合均匀，得灰浆B；所述固化剂包括海藻酸钠和羧甲基纤维素（CMC），所述海藻酸钠用量为固化剂质量的40%-80%，CMC用量为固化剂质量的20%-60%；固化剂是能够包埋重金属的增稠剂，投加量为飞灰质量的1%-20%；（3）飞灰塑形：将步骤（2）中所得灰浆B与复合硅酸盐水泥和水均匀混合后，在自然通风的条件下养护12-48小时。作为本申请的优选技术方案，所述步骤（1）中稳定剂的投加量为飞灰质量的1%-5%。作为本申请的优选技术方案，所述步骤（2）中固化剂的投加量为飞灰质量的2.5%-10%。作为本申请的优选技术方案，所述步骤（1）和步骤（2）中与稳定剂和固化剂配成溶液的水的质量均为飞灰质量的10%-60%，所用水为去离子水、自来水任一种或两种。优选的，所用水的质量为飞灰质量的20-40%。作为本申请的优选技术方案，所述步骤（3）中养护时间为24小时。作为本申请的优选技术方案，所述步骤（3）中复合硅酸盐水泥的投加量为飞灰质量的10%-30%，水固比为0.2-0.3。步骤（1）中所用飞灰稳定剂成分中，EDTA与乙基黄原酸钾都是优良的有机药剂，乙基黄原酸钾成分中含有二硫代羧酸（-CSSH），对重金属有强烈的捕获能力，适宜pH范围内能螯合沉淀几乎所有游离态有机重金属，生成沉淀态的乙基黄原酸盐；EDTA是性能优良的络合剂，能够有效稳定Zn、Cu、和Cr离子等配位形成稳定的络合物；无机药剂硫化钠可与金属发生沉淀反应生成溶解度很低的硫化物沉淀，处理重金属Cu、Pb、Zn和Mn离子等效果尤为显著；无机药剂硫代硫酸钠的强还原性对强氧化性的金属元素如Cu、Pb、Fe和Zn等，具有很好的还原稳定效果。步骤（2）所用飞灰固化剂成分中，海藻酸钠是海藻酸的钠盐，具有多孔的内部结构和特殊的化学结构，含有游离羧基(—COONa)，能够与重金属离子发生反应，因而可以作为一种良好的吸附剂和包埋剂；CMC分子结构中含有能够键合金属离子的羧基，因而对多数重金属离子有较好地吸附固化处理效果。本专利技术提供的稳定剂、固化剂不仅可以处理飞灰中的重金属，也可以处理污水、污泥、土壤和矿渣等物质中的重金属，重金属可以是Pb、Cd、Cr、Zn、Ba、Ni和Cu等金属中的任意一张或几种。本专利技术提供的稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法，与现有技术相比，具有如下显著效果：（1）本专利技术采用的稳定剂和固化剂都是药剂型试剂，与传统的稳定剂固化剂相比，所述药剂的投加量较少，效果更好，且不会造成增容问题；（2）本专利技术提供的方法在稳定化阶段，将有机螯合剂和无机药剂配伍使用，保证稳定效果的同时降低生产成本；（3）经过固化过程，药剂与飞灰中重金属形成的最终产物稳定性好，不易受到外界环境的影响，不易产生二次污染；（4）塑形过程中不需要额外耗能，只需要自然风干，大大降低能耗，水泥的使用量减少，价格低廉且操作简单，极具使用价值。附图说明图1为本专利技术的流程图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面结合说明书附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术。具体实施方式中所用飞灰均来自江苏某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰，其污染控制标准为《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）。按照《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》（HJ/T300-2007）浸出方法检验重金属、超出毒性浸出鉴别标准。实施例1：一种稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法，包括如下步骤：（1）飞灰稳定化：称取5g稳定剂与40mL水混合，搅拌均匀得稳定剂水溶液，将该水溶液与100g飞灰混合，搅拌20min本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法，其特征在于，包括三个步骤：（1）飞灰稳定化：添加稳定剂稳定金属离子；（2）飞灰固化：添加固化剂，包裹金属离子；（3）飞灰塑形：对飞灰塑形后填埋，即得。

【技术特征摘要】
1.一种稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法，其特征在于，包括三个步骤：（1）飞灰稳定化：添加稳定剂稳定金属离子；（2）飞灰固化：添加固化剂，包裹金属离子；（3）飞灰塑形：对飞灰塑形后填埋，即得。2.根据权利要求1所述的稳定、固化焚烧飞灰中重金属离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）飞灰稳定化；将待处理的焚烧飞灰和稳定剂的水溶液混合，搅拌10-30min使飞灰与稳定剂混合均匀，得灰浆A；所述稳定剂包括硫代硫酸钠、硫化钠、乙基黄原酸钾和乙二胺四乙酸，所述硫代硫酸钠、硫化钠、乙基黄原酸钾和乙二胺四乙酸分别占稳定剂的质量比为：20%-30%、30%-60%、5%-10%和10%-35%，所述稳定剂投加量为飞灰质量的1%-10%；（2）飞灰固化：将灰浆A与固化剂的水溶液混合，搅拌10-30min,使飞灰与固化剂混合均匀，得灰浆B；所述固化剂包括海藻酸钠和羧甲基纤维素，所述海藻酸钠用量为固化剂质量的40%-80%，羧甲基纤维素用量为固化剂质量的20%-60%；固化剂是能够包埋重金属的增稠剂，投加量为飞灰质量的1%-20%；（3）飞灰塑形：...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴云海，张冰，沙海涛，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32