一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应的母液的资源化处理装置及工艺的制作方法

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应的母液的资源化处理装置及工艺。

背景技术：

随着我国城市经济的高速发展，城市垃圾产量与日俱增，年均增长8～10％。国内外城市生活垃圾的基本处理方式为填埋、焚烧和堆肥，焚烧法因其占地面积少、处理时间短、减量化显著(减质量一般可达70％，减体积可达90％)、无害化处理较彻底以及可回收垃圾焚烧余热等优势，已逐渐成为城市垃圾处理的趋势。

垃圾焚烧飞灰是指在垃圾焚烧厂烟气净化系统收集而得的焚烧残余物，国内每吨垃圾焚烧的飞灰产生量为30～200kg，其中炉排炉较少为30-50kg，流化床较高为100-150kg。飞灰因其中含有浸出毒性很高的重金属、可溶性盐类和有机氯化物(多氯联苯和二噁英)，被普遍认为是一种危险废物，对环境威胁极大。焚烧飞灰的表面和内部均富集大量重金属，其中以zn和pb最多，浸出浓度高达35.84mg/l和5.98mg/l，直接填埋会严重污染地下水质。

目前，国内主要采用水泥固化和螯合剂稳定的方法处置飞灰，固化后的飞灰主要运至生活垃圾填埋场填埋。少量经过预处理水洗后通过水泥窑协同处置后制备水泥，飞灰中含有大量的氢氧化钙及氯盐，氯盐含量过高，氢氧化钙浆液的粘度大，水洗过程混合无法均匀、过滤或输送时容易堵，导致水洗脱氯效果低下，影响后续水泥窑协同处置或其他无害化处理。因此专利申请号：202010049471.7提供了一种先用盐酸与飞灰反应，将氢氧化钙和碳酸钙转换为氯化钙，过滤后再水洗除去飞灰渣中的氯盐，过滤后的渣去水泥窑协同处置或高温熔融处置无害化的方法。针对飞灰与盐酸反应的过滤母液，专利申请号：202010049471.7的专利中采用的方法是：母液先进行冷却结晶，过滤结晶盐，得到以氯化钾为主的氯盐混合物，过滤液有两个途径，其ⅰ是继续冷冻结晶，得到6水氯化钙，然后干燥得到片状无水氯化钙或粉状无水氯化钙副产品，结晶后的母液返回；其ⅱ是冷却母液通过沸腾造粒塔在得到颗粒氯化钙。

该母液处理方案采用冷却结晶，再干燥的方案：反应母液先冷却结晶得到氯化钠为主的混盐去处理，再冷冻结晶得到6水氯化钙，6水氯化钙干燥后得到无水氯化钙外售，实现了母液的资源化处理。但是该方案存在着6水氯化钙晶体不稳定，容易反溶，固液分离困难等缺点，导致无水氯化钙时生产工艺控制困难，难以连续稳定生产。

另外专利申请号：202010049471.7的专利中冷却结晶得到6水氯化钙结晶溶液后，由于是干燥六水氯化钙制备二水或无水氯化钙，能耗较高。

因此，需要对现有技术进行改进。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应的母液的资源化处理装置及工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理工艺，包括以下步骤：

步骤一、飞灰盐酸洗后母液先与蒸汽冷凝水预热，预热到70-99℃，再蒸发结晶，蒸发结晶绝压在0.01-0.7mpa之间，蒸发温度在80-180℃之间，蒸发到氯化钙含量在42-50％之间，大部分的氯化钠与氯化钾结晶析出；然后过滤得到以氯化钠为主的混盐(其中含少量的氯化钙)以及过滤母液，混盐去后处理进行分盐分别得到氯化钠和氯化钾盐；

步骤二、步骤一所得的飞灰盐酸洗后母液可采用以下两种路径之一进行处理：

路径一：步骤一所得的飞灰盐酸洗后母液用单效常压或负压条件下，绝压控制在0.02-0.1mpa之间，温度控制在120-190℃之间，蒸发浓缩到氯化钙含量在65-70％之间，然后去结片机冷却结晶，得到二水氯化钙结片，再在流化床干燥装置中干燥得到片状二水氯化钙，可作为干燥剂或融雪剂外售。

路径二：如果步骤一所得的飞灰盐酸洗后母液的氯化钙浓度低于40％，则继续蒸发浓缩到质量浓度在40％左右；如果步骤一所得的飞灰盐酸洗后母液的氯化钙浓度超过45％，则加入适当质量的水稀释氯化钙质量浓度在45％左右；控制氯化钙含量在40-45％之间；

然后通过沸腾造粒塔得到颗粒无水氯化钙。

本发明中的飞灰盐酸洗后母液可以采用以下方案获取：

垃圾焚烧飞灰与盐酸反应，控制ph在9-12之间，进行过滤，得到酸洗后的母液(酸洗后的母液中含大量的氯化钙、部分氯化钠、氯化钾，以及少量的氢氧化钙、硫酸钙)。接着酸洗后的母液先与盐酸反应调节ph到4-8之间，再过滤除杂，得到飞灰盐酸洗后母液(杂质是过量的硫酸钙及不可溶解物，比如二氧化硅、氧化铝、氧化铁等物质)。

作为对本发明一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理工艺的改进：

步骤一包括：

飞灰盐酸洗后母液先与蒸汽冷凝水预热，预热到70-99℃，再加入到蒸发结晶装置中蒸发结晶，蒸发结晶绝压在0.02-0.7mpa之间，蒸发温度在80-180℃之间，蒸发到氯化钙含量在42-50％之间，大部分的氯化钠与氯化钾结晶析出；然后过滤得到以氯化钠为主的混盐以及过滤母液，混盐去后处理进行分盐分别得到氯化钠和氯化钾盐。

作为对本发明一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理工艺的改进：

步骤二包括：步骤一所得的过滤母液可采用以下两种路径之一进行处理：

路径一：步骤一所得的过滤母液用单效常压或负压条件下，绝压控制在0.02-0.1mpa之间，温度控制在120-180℃之间，蒸发浓缩到氯化钙含量在65-70％之间，然后去结片机冷却结晶，得到二水氯化钙结片，再在流化床干燥装置中干燥得到片状二水氯化钙，可作为干燥剂或融雪剂外售；

路径二：如果步骤一所得的过滤母液的氯化钙浓度低于40％，则继续蒸发浓缩到质量浓度在40％左右；如果步骤一所得的过滤母液的氯化钙浓度超过45％，则加入适当质量的水稀释氯化钙质量浓度在45％左右；控制氯化钙含量在40-45％之间；

然后通过沸腾造粒塔得到颗粒无水氯化钙外售。

本发明还提供一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理装置，包括飞灰储罐、盐酸储罐、中和反应釜、第一过滤装置、ph调节装置、第二过滤装置、蒸发结晶装置、第一蒸发浓缩装置、结片装置、干燥装置、稀释装置、沸腾造粒装置和第二蒸发浓缩装置；

所述飞灰储罐和盐酸储罐与中和反应釜进口连接；

所述中和反应釜出口与第一过滤装置进口连接；

所述第一过滤装置滤液出口与ph调节装置进口连接；

所述ph调节装置出口与第二过滤装置进口连接；

所述第二过滤装置滤液出口的连接方式采用以下两种方案之一：

方案一：

所述第二过滤装置滤液出口与第二蒸发浓缩装置进口连接；

方案二：

所述第二过滤装置滤液出口与蒸发结晶装置进口连接；

所述蒸发结晶装置滤液出口的连接方式采用以下两种路径之一：

路径一：

所述蒸发结晶装置滤液出口与第一蒸发浓缩装置进口连接；

所述第一蒸发浓缩装置出口和结片装置进口连接。

结片装置出口和干燥装置进口连接；

路径二：

所述蒸发结晶装置滤液出口与稀释装置进口连接，

所述稀释装置出口与沸腾造粒装置进口连接。

作为对本发明一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理装置的改进：

所述飞灰储罐用于储存垃圾焚烧飞灰；

所述盐酸储罐用于储存盐酸；

所述中和反应釜用于对飞灰和盐酸中和反应；

所述第一过滤装置和第二过滤装置用于过滤溶液；

所述ph调节装置用于调节ph值；

所述蒸发结晶装置用于蒸发浓缩，再冷却结晶得到以氯化钠为主的混盐；

所述第一蒸发浓缩装置和第二蒸发浓缩装置均用于蒸发浓缩溶液；

所述结片装置用于对过滤溶液冷却结晶得到二水氯化钙结片；

所述干燥装置用于干燥得到片状二水氯化钙，应用流化床干燥机进行。

所述稀释装置用于调节滤液的浓度；

所述沸腾造粒装置用于沸腾造粒，应用沸腾流化床进行；

作为对本发明一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理装置的改进：

所述蒸发结晶装置使用二效、三效、四效或热泵蒸发其中的一种；

所述第一蒸发浓缩装置使用单效。

本发明中的飞灰盐酸洗后母液可以采用以下方案获取：

垃圾焚烧飞灰与盐酸加入到中和反应釜中，控制ph在9-12之间，反应得到酸洗后母液；

酸洗后母液在第一过滤装置中过滤，得到第一滤液，第一滤液中含大量的氯化钙、部分氯化钠、氯化钾，以及少量的氢氧化钙、硫酸钙；

第一滤液在ph调节装置中加入盐酸，调节ph到4-8之间，得到第二母液；

第二母液在第二过滤装置中过滤，得到第二滤液，第二滤液作为飞灰盐酸洗后母液。

本发明一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应的母液的资源化处理装置及工艺的技术优势为：

本发明对母液采用先除杂再蒸发结晶分盐的方案，先除去多余的氢氧化钙，硫酸钙，再蒸发结晶分出氯化钠氯化钾为主的混盐，混盐去溶解后分盐结晶得到符合国标的氯化钠和氯化钾，母液可制备两种产品：路径一再继续浓缩，然后冷却结晶得到二水氯化钙结片，干燥后可作为干燥剂或融雪剂外售；路径二根据母液的浓缩，浓缩或稀释到氯化钙含量约45％，再沸腾床造粒干燥，得到颗粒无水氯化钙，可作为干燥剂外售。此方案实现了垃圾焚烧飞灰与盐酸反应的母液完全资源化，也实现了废水零排放。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理工艺的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理装置，如图1所示，包括飞灰储罐1、盐酸储罐2、中和反应釜3、第一过滤装置4、ph调节装置5、第二过滤装置6、蒸发结晶装置7、第一蒸发浓缩装置8、结片装置9、干燥装置10、稀释装置11、沸腾造粒装置12和第二蒸发浓缩装置13；

所述飞灰储罐1用于储存垃圾焚烧飞灰；

所述盐酸储罐2用于储存盐酸；

所述中和反应釜3用于对飞灰和盐酸中和反应；

所述第一过滤装置4和第二过滤装置6用于过滤溶液；

所述ph调节装置5用于调节ph值；

所述蒸发结晶装置7用于蒸发浓缩，再冷却结晶得到以氯化钠为主的混盐；所述蒸发结晶装置7使用二效、三效、四效或热泵蒸发其中的一种；

所述第一蒸发浓缩装置8和第二蒸发浓缩装置13用于蒸发浓缩溶液；所述第一蒸发浓缩装置8使用单效；

所述结片装置9用于对过滤溶液冷却结晶得到二水氯化钙结片；

所述干燥装置10用于干燥得到片状二水氯化钙，应用流化床干燥机进行。

所述稀释或浓缩装置11用于调节滤液的浓度；

所述沸腾造粒装置12用于沸腾造粒，应用沸腾流化床进行；

一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理装置的具体连接方式为：

所述飞灰储罐1和盐酸储罐2与中和反应釜3进口连接；

所述中和反应釜3出口与第一过滤装置4进口连接；

所述第一过滤装置4滤液出口与ph调节装置5进口连接；

所述ph调节装置5出口与第二过滤装置6进口连接；

所述第二过滤装置6滤液出口的连接方式采用以下两种方案之一：

方案一：

所述第二过滤装置6滤液出口与第二蒸发浓缩装置13进口连接；

方案二：

所述第二过滤装置6滤液出口与蒸发结晶装置7进口连接；

所述蒸发结晶装置7滤液出口的连接方式采用以下两种路径之一：

路径一：

所述蒸发结晶装置7滤液出口与第一蒸发浓缩装置8进口连接；

所述第一蒸发浓缩装置8出口和结片装置9进口连接。

结片装置9出口和干燥装置10进口连接；

路径二：

所述蒸发结晶装置7滤液出口与稀释装置11进口连接，

所述稀释或浓缩装置11出口与沸腾造粒装置12进口连接。

利用一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理装置进行的一种垃圾焚烧飞灰与盐酸反应母液的资源化处理工艺，包括以下步骤：

步骤一：盐酸反应的母液可采用以下两种方案之一进行处理：

方案一：垃圾焚烧飞灰与盐酸加入到中和反应釜3中，控制ph在9-12之间，反应得到酸洗后母液；

酸洗后母液在第一过滤装置4中过滤，得到第一滤液，第一滤液中含大量的氯化钙、部分氯化钠、氯化钾，以及少量的氢氧化钙、硫酸钙；

第一滤液在ph调节装置5中加入盐酸，调节ph到4-8之间，得到第二母液；

第二母液在第二过滤装置6中过滤，得到第二滤液，第二滤液作为飞灰盐酸洗后母液。

方案二：垃圾焚烧飞灰与盐酸加入到中和反应釜3中，控制ph在9-12之间，反应得到酸洗后母液；酸洗后母液用盐酸调节ph到7.5～11，过滤除杂后，在第二蒸发浓缩装置13中蒸发浓缩，蒸发浓缩到氯化钙含量40％，浓缩液可作为液体氯化钙外售；结束。

步骤二：

步骤一中的方案一所得的飞灰盐酸洗后母液先与蒸汽冷凝水预热，预热到70-99℃，再加入到蒸发结晶装置7中蒸发结晶，蒸发结晶绝压在0.02-0.7mpa之间，蒸发温度在80-170℃之间，蒸发到氯化钙含量在42-50％之间，大部分的氯化钠与氯化钾结晶析出；然后过滤得到以氯化钠为主的混盐(其中含部分的氯化钙)以及过滤母液，混盐去后处理进行分盐分别得到氯化钠和氯化钾盐。

步骤三：步骤二所得的过滤母液可采用以下两种路径之一进行处理：

路径一：步骤二所得的过滤母液用单效常压或负压条件下，绝压控制在0.02-0.1mpa之间，温度控制在120-180℃之间，蒸发浓缩到氯化钙含量在65-70％之间，然后去结片机冷却结晶，得到二水氯化钙结片，再在流化床干燥装置中干燥得到片状二水氯化钙，可作为干燥剂或融雪剂外售。

路径二：如果步骤二所得的过滤母液的氯化钙浓度低于40％，则蒸发浓缩到质量浓度在40％左右；如果步骤二所得的过滤母液的氯化钙浓度超过45％，则加入适当质量的水稀释氯化钙质量浓度在45％左右，控制氯化钙含量在40-45％之间；

然后通过沸腾造粒塔得到颗粒无水氯化钙外售。

在本实施例中均可使用范围值中的中间值。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

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