一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法
【專利摘要】本發明公開了一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法，包括如下步驟：(1)將醫療垃圾焚燒飛灰與輔料充分混合，混合物中加入少量水并經成型機造粒成型；(2)造粒成型并干燥得到顆粒生料，在顆粒生料周圍填充微波耦合劑粉末；(3)將填粉后的顆粒生料進行微波燒結，燒結后冷卻至常溫得到多孔陶粒。本發明能夠借助飛灰中高含量活性炭在微波場中的“熱點”效應將飛灰中二惡英即時徹底分解，同時將大部分重金屬包裹固化在燒結產物網格中，并將飛灰快速燒結成多孔陶粒，該陶粒可用于建筑集料或廢水濾料，在實現醫療垃圾焚燒飛灰無害化處理的同時進一步將其資源化利用，一舉多得。
【專利說明】一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種環境污染治理方法，特別涉及一種醫療垃圾焚燒飛灰的處理方 法。
【背景技術】
[0002]醫療垃圾焚燒飛灰是醫療垃圾焚燒處理后的產物，主要成分為Si02、CaO、Al2O3及Fe2O3等無機物，因灰中富集相當量的二惡英、重金屬等毒性物質，危害極大，已被列入我國《國家危險廢物名錄》。與生活垃圾焚燒飛灰相比，醫療垃圾焚燒飛灰中含有相當量的活性炭和未燃殘碳，二者導致飛灰的熱灼減率高達30%以上，專利CN101797575B公開了一種醫療垃圾焚燒飛灰浮選去毒方法，同時證實飛灰中活性炭是二惡英等有機污染物的富集源。國內現有的醫療垃圾焚燒設施的年處理能力已超過60萬噸，按飛灰產生量3%~5%計算，我國每年有1.8~3萬噸的醫療垃圾焚燒飛灰亟需安全處置。國標GB16889-2008給出的暫行的處置方法(允許醫療垃圾焚燒飛灰經過穩定化、固化后進入生活垃圾填埋場共處置)只是權宜之計，無法從根本上消除其帶來的環境污染和環境安全問題。
[0003]垃圾焚燒飛灰的主要危害來自于其中含有的多種重金屬和二惡英等有機污染物，所以國內外關于垃圾焚燒飛灰安全處置研究主要圍繞這兩方面展開，逐步形成了水泥固化、化學藥劑穩定、溶劑浸取、催化降解、機械研磨、紫外降解、熔融和燒結等處理技術。相比較而言熔融和燒結兼顧兩大類毒害物的處理需求，更符合危廢處理的無害化、減量化、資源化原則。熔融是借助1300~1400°C高溫分解飛灰中二惡英并固化重金屬，但熔融技術能耗大且設備費用昂貴，不適合醫療垃圾焚燒飛灰產量相對較小的特點；另外，飛灰中高含量氯鹽會導致Pb、Zn、Cd等重金屬大量揮發引起二次污染、同時飛灰中高含量的活性炭和未燃殘碳會燒損電極。燒結是在低于飛灰熔點的溫度下(一般在900~1200°C )使其變成致密堅硬的燒結體并符合建材特性的要求，二惡英在陶粒燒成的最高溫度可分解99%以上，盡管燒結體內的重金屬沒有像熔融那樣被網狀結構所包裹，但其重金屬浸出效果同樣可以達到環保要求；由于飛灰燒結所需溫度低于熔融，因此燒結技術的能耗及成本明顯低于熔融。但傳統陶粒燒結窯需要依靠煤燃燒來維持窯溫，且會產生大量含有揮發性重金屬的煙氣，窯后需要配備復雜的尾氣凈化設施。
[0004]微波加熱是利用物體內部的分子相互摩擦發熱，具有加熱速度快、能源利用率高、加熱均勻、溫度梯度小等優點。“熱點”效應是微波加熱的重要特性，由該效應所產生的快速加熱效果是傳導和對流方式所達不到的，會出現局部過熱現象。20世紀40年代以來，該技術已經擴展到環境污染的治理領域，如有機污染土壤修復、污水處理、污泥熱解、放射性廢物玻璃化、醫療垃圾滅菌消毒及廢氣脫硫脫硝等。尤其在如下幾方面值得關注:(I) “活性炭一微波輻射”應用于土壤中有機污染物的高溫分解和重金屬的固定已成為研究熱點。活性炭是環境友好的吸波材料，在微波燒結下可快速獲得較高反應溫度，同時活性炭還具有較強的還原能力和催化作用，從而達到分解吸附在活性炭孔隙內部或與活性炭共存于同一體系中的污染物的目的。(2)微波輻射技術應用于污泥、飛灰中重金屬的固定。例如臺灣駱尚廉等通過在Cu污染污泥添加Fe粉后進行微波燒結，發現微波功率800W下燒結30min變為堅硬的燒結體且浸出濃度低于限值。專利CN101318189A公開了一種微波加熱解毒垃圾焚燒飛灰的方法，證實粉末狀的生活垃圾焚燒飛灰在微波下加熱900~1100°C、燒結時間30min左右后，飛灰中6種重金屬的浸出濃度均達標。(3)微波燒結技術具有能源利用率高、加熱效率高、對環境友好等環保節能的優勢，微波燒結技術近年來應用于粉煤灰及飛灰燒制玻璃陶瓷。例如，粉煤灰在800~1000°C下微波燒結10~20min后，可得到晶相為莫來石的玻璃陶瓷，其產品性能優于同溫度下傳統燒結陶瓷。
【發明內容】
[0005]本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種安全有效的醫療垃圾焚燒飛灰的處理方法，該方法能夠借助飛灰中高含量活性炭在微波場中的“熱點”效應將飛灰中二惡英即時分解，同時有效固化大部分重金屬，安全有效地實現飛灰的無害化處理，并將飛灰低溫快速燒結成多孔陶粒，該陶粒可作為建筑集料或廢水濾料，從而實現垃圾焚燒飛灰的材料化利用，一舉多得。
[0006]本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法，其特征在于包括如下步驟:(I)將醫療垃圾焚燒飛灰與輔料充分混合，混合物中加入少量水并經成型機造粒成型；(2)造粒成型后干燥得到顆粒生料，在顆粒生料周圍填充微波耦合劑粉末；(3)將填粉后的顆粒生料進行微波燒結，燒結后冷卻至常溫得到多孔陶粒。
[0007]所述的輔料是石英砂、廢玻璃粉等富含SiO2的輔助物中一種或幾種所組成的混合物。
[0008]所述醫療垃圾焚燒飛灰與輔料的質量比為5:1~1:1。
[0009]所述成型顆粒中含水量控制在5%~15%。
[0010]所述微波耦合劑是碳化硅、活性炭、四氧化三鐵等微波敏感介質中的一種或幾種所
[0011]組成的混合物。
[0012]所述微波燒結的溫度為900~1100°C，保溫時間5~60分鐘。
[0013]本發明具有的優點和積極效果是:(I)基于醫療垃圾焚燒飛灰中二惡英及活性炭含量高、二惡英在活性炭中富集、活性炭又是微波的強吸收材料等特性，將飛灰進行微波燒結，利用微波具有選擇性加熱的特點，在微波作用下活性炭會產生局部高溫(2000°C以上)，同時成型顆粒周圍放置的微波耦合劑也產生高溫，這樣可在極短時間內將二惡英徹底分解；(2)在醫療垃圾焚燒飛灰中添加了富含SiO2的輔助物，添加的輔助物作為成陶成分有利于在產物中形成S1-O-Si網格，這些網格有利于將大部分重金屬固結，與傳統陶粒燒結窯相比微波燒結過程中不需通入大量空氣，產生煙氣量少，極少量揮發性重金屬如Cd、Pb隨煙氣蒸發，可通過后續布袋除塵器及活性炭纖維捕捉收集，無需復雜的尾氣凈化設施；
(3)醫療垃圾焚燒飛灰灰中大量活性炭類似成孔劑，在燒結過程中活性炭隨著溫度的提高揮發而留下氣孔，微波燒結后可燒制出多孔、高比表面積孔隙結構的多孔陶粒。同時在微波燒結中，在成型顆粒周圍放置了介質損耗高的微波耦合劑有利于提高升溫速度和保溫，縮短燒結時間，形成穩定均勻的溫度場，解決了傳統陶粒燒結過程容易引起存在溫度梯度、受熱不均產品性能缺陷問題。該發明在將醫療垃圾焚燒飛灰無害化處理的同時燒制成多孔陶粒，直接實現了焚燒飛灰的資源化，符合廢物處理零排放的要求，降低了焚燒飛灰處理成
本，一舉多得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]為能進一步了解本發明的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下: [0016]請參見圖1。
[0017]實施例1:
[0018]某醫療垃圾焚燒化學成分見表1，飛灰的熱灼減率、重金屬、二惡英及氯含量見表
2。將醫療垃圾焚燒飛灰與石英砂按5:1的質量比放入混料器中充分混合，再加入的去離子水(總含水率控制5% )攪拌均勻，將混合物送入平模成型機擠壓成直徑0.8mm的條狀顆粒，將條狀顆粒放入干燥箱中干燥24h排除其中水分，干燥后顆粒生料放置在工業微波燒結爐中，用碳化硅粉進行埋粉燒結，微波燒結爐的工作頻率為2.45GHz，微波爐的功率調節到3.6kff,當微波燒結的溫度達到900°C，保溫60分鐘，燒結完畢后出爐冷卻至常溫得到多孔陶粒。陶粒的技術指標為:堆積密度625kg / m3，筒壓強度為4.llMPa，吸水率10.8%，陶粒中二惡英濃度降低到0.045ng TEQ / g，陶粒的重金屬浸出毒性測試結果見表3，浸出液中危害濃度低GB16889-2008中重金屬污染物濃度限值。
[0019]表1實施例1中醫療垃圾焚燒飛灰的化學成分)
[0020]
【權利要求】
1.一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)將醫療垃圾焚燒飛灰與輔料充分混合，混合物中加入少量水并經成型機造粒成型；(2)造粒成型并干燥得到顆粒生料，在顆粒生料周圍填充微波耦合劑粉末；(3)將填粉后的顆粒生料進行微波燒結，燒結后冷卻至常溫得到多孔陶粒。
2.根據權利要求1所述的一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法，其特征在于，所述的輔料是石英砂、廢玻璃粉等富含SiO2的輔助物中一種或幾種所組成的混合物。
3.根據權利要求1所述的一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法，其特征在于，所述醫療垃圾焚燒飛灰與輔料的質量比為5:1~1:1。
4.根據權利要求1所述的一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法，其特征在于，所述成型顆粒中含水量控制在5%~15%。
5.根據權利要求1所述的一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法，其特征在于，所述微波耦合劑是碳化硅、活性炭、四氧化三鐵等微波敏感介質中的一種或幾種所組成的混合物。
6.根據權利要求1所述的一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法， 其特征在于，所述微波燒結的溫度為900~1100°C，保溫時間5~60分鐘。
【文檔編號】C04B38/06GK103601526SQ201310642646
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】劉漢橋, 魏國俠, 孫磊, 張蕊 申請人:天津城建大學