本发明涉及危险固废处理，具体为一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺。
背景技术：
1、生活垃圾焚烧飞灰有大量挥发性重金属元素，如pb、zn、cr、cu、cd和二噁英等有害物质，如果不妥善处理，将对环境造成重大危害。生活垃圾焚烧飞灰必须经过稳定化处理，将其中的有害成分(二噁英和重金属)降低到规定限值，才能进入填埋场进行安全填埋。熔融固化法是在飞灰中加入cao或sio2等添加物，1500℃以上的高温熔融，形成熔融玻璃体。熔融固化将重金属包裹在si-o晶格结构中，降低飞灰毒性浸出。同时，在高温下二噁英、呋喃等有毒有机物都会降解，具有良好的应用前景。
2、将垃圾飞灰经水洗后利用高温熔融处理实现垃圾飞灰无害化和资源化是一种新的处理技术。通过水洗不仅可以实现垃圾飞灰中可溶性盐的回收利用，还防止实现高温熔融处理的熔炼炉以及烟气处理系统的结焦和腐蚀问题。但垃圾飞灰比表面积大，又有较好的亲水性，脱水非常困难，因此飞灰滤饼的含水率很高，这将导致其洗涤效果降低，因此，降低飞灰滤饼的含水率是水洗技术的关键。此外，高温熔融虽然可以将垃圾飞灰中的二噁英、呋喃等有机物分解去除，但在烟气冷却过程二噁英又容易重新生成，导致后续处理成本的增加。
3、因此，为了降低处理成本，简化处理工艺，需要设计出一种新的处理工艺，能够在水洗过程实现降低滤饼含水率，去除有害有机物以及可溶性盐，将重金属固定在飞灰滤饼中，以便于协同高温熔融处理，实现资源化利用等效果。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，以解决背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，包括以下步骤：
4、步骤s1、按质量比为1:8-10:0.2-0.4混合垃圾飞灰、水和改性吸附剂，置于紫外光照射下，在55-65℃，180-200r/min的搅拌速率下，水洗处理10-15min，得到混合物；
5、步骤s2、将步骤s1中所得的混合物压滤处理，得到滤液和飞灰滤饼，然后将压滤所得的液体经过蒸馏处理后得到可回收利用的水以及可外售的混合盐，同时将飞灰滤饼与焦炭粉按质量比为1:0.3-0.4混合均匀得到飞灰物料；
6、步骤s3、将步骤s2所得的飞灰物料粉碎后，烘干至含水率≤5％，然后添加质量为飞灰物料质量的1-2％的复合助熔剂和飞灰物料质量的3-4％增粘组分混匀，再置于1100-1200℃下进行熔炼处理，将熔炼产生的废气经过净化处理后排出，并将熔炼后的物料进行提炼分离，即可得到熔融渣和金属合金。
7、进一步的，步骤s3中的复合助熔剂由电石渣和硼砂按质量比为2-3:0.5-1混合组成。
8、进一步的，改性吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
9、步骤a1、将微晶纤维素和饱和氢氧化钠溶液混合，在室温下搅拌2h，然后加入环氧氯丙烷，升温至65℃，继续搅拌5h，过滤，再加入5-氨基-2-巯基苯并咪唑和异丙醇，升温至80℃，继续反应3h，反应结束后，过滤，用乙醇洗涤2-4次，洗涤结束后，在60℃下干燥至恒重，得到巯基化纤维素，其中，微晶纤维素、饱和氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷、5-氨基-2-巯基苯并咪唑和异丙醇的用量比为0.8-1.2g：25-35ml：18-22ml：0.7-0.9g：15-25ml，在上述反应过程中，碱性条件下，微晶纤维素表面的羟基与环氧氯丙烷发生取代反应，被取代的微晶纤维素表面的环氧基继续与5-氨基-2-巯基苯并咪唑上的氨基发生开环反应，得到巯基化纤维素；
10、步骤a2、在氮气保护条件下，将巯基化纤维素加入高碘酸钠溶液中，用盐酸调节ph值为3，在45℃下避光搅拌2h，反应结束后，加入乙二醇终止反应，静置过滤，用丙酮沉淀，经过过滤干燥，得到醛基化纤维素,其中，巯基化纤维素、高碘酸钠溶液、乙二醇和丙酮的用量比为1g：70ml：0.4-0.6ml：6-8ml，高碘酸钠溶液的浓度为0.3m，高碘酸钠具有选择性氧化的特性，可以将微晶纤维素中葡萄糖环中的邻二醇氧化成二醛基，即在高碘酸钠的作用下发生氧化反应，得到醛基化纤维素；
11、步骤a3、将醛基化纤维素和改性壳聚糖加入dmf中，超声分散均匀，用1m磷酸水溶液调节ph至3，升温至85-90℃，继续搅拌反应2-4h，反应结束后，抽滤，滤饼用无水乙醇和去离子水分别洗涤2-4次，冷冻干燥，得到改性吸附剂，其中，醛基化纤维素、改性壳聚糖和dmf的用量比为0.2-0.4g:0.2-0.4g:25-35ml，醛基化纤维素上的醛基与改性壳聚糖上的羧基发生席夫缩合反应，得到改性吸附剂。
12、进一步的，改性壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：
13、将羧甲基壳聚糖、改性纳米氧化锌、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三唑加入去离子水中，超声分散均匀，氮气保护下，升温至75-85℃，搅拌反应12-16h，反应结束后，静置4-6h，抽滤，滤饼用无水乙醇和去离子水分别洗涤3次，冷冻干燥，得到改性壳聚糖，其中，羧甲基壳聚糖、改性纳米氧化锌、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三唑的用量比为0.3-0.5g:0.15-0.17g:0.08-0.1g:0.06-0.08g，1-羟基苯并三唑为催化剂，1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐为脱水剂，羧甲基壳聚糖上的氨基和改性纳米氧化锌上羧基发生酰胺化反应，得到改性壳聚糖。
14、进一步的，改性纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
15、将纳米氧化锌超声分散于去离子水中，用1m醋酸溶液调节ph至6.5，再加入乙烯基三乙氧基硅烷和无水乙醇的混合液，水浴升温至80-90℃，搅拌反应1.5-2.5h，再加入腐植酸钾、过硫酸钾和亚硫酸氢钠溶液，继续搅拌反应3-4h，反应结束后，冷却至室温，用蒸馏水离心洗涤2-4次，冷冻干燥得到改性纳米氧化锌，其中，纳米氧化锌、去离子水、混合液、腐植酸钾、过硫酸钾和亚硫酸氢钠溶液的用量比为2-3g：55-65ml：7-8ml：1.6-2.6g：0.02g:5ml，混合液中，乙烯基三乙氧基硅烷和无水乙醇的用量比为2-3ml:5ml,亚硫酸氢钠溶液由亚硫酸氢钠和水按照用量比0.02-0.03g：5ml组成；在上述反应过程中，纳米氧化锌表面的羟基先与乙烯基三乙氧基硅烷上的硅氧烷基发生化学偶联，得到的物质上的不饱和双键在过硫酸钾的引发下继续与腐植酸钾发生接枝共聚反应，得到含羧基的改性纳米氧化锌。
16、进一步的，增粘组分的制备方法，包括以下步骤：
17、将磷酸二氢铝加入去离子水中配制成质量分数50％的磷酸二氢铝溶液，将磷酸二氢铝溶液转移至高速分散机中，加入硅溶胶和聚乙烯醇，转速1000-1500r/min下搅拌1h，得到增粘组分，其中，磷酸二氢铝溶液、硅溶胶和聚乙烯醇的用量比为15-25ml：3-5ml：0.5-1.5ml。
18、进一步的，所述聚乙烯醇为低粘度低聚合物聚乙烯醇，醇解度在86-90％。
19、进一步的，硅溶胶粒径为800-1000nm，si2o含量为20-30％。
20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明先利用制备得到的改性吸附剂对垃圾飞灰进行水洗处理，然后再将低含水率的飞灰滤饼添加复合助熔剂和增粘组分进行熔炼，不仅能够有效地降低熔炼温度，降低成本，提高熔炼效率，而且能够很好的螯合飞灰中的重金属离子，从而更好地实现重金属的回收再利用，工艺简单合理，能够达到很好的处理效果，其中，改性吸附剂由表面接枝有苯并咪唑结构和巯基的醛基化纤维素和接枝由改性纳米氧化锌结构的改性壳聚糖经席夫缩合反应制得，纤维素和壳聚糖不仅具有高表面积，而且其上还具有多个含氧活性基团和席夫碱结构，能够通过通过静电作用和范德华力与飞灰上重金属阳离子发生螯合作用，苯并咪唑环的存在，不仅能通过分子链间的氢键和π-π堆积作用,进一步螯合飞灰中的金属离子,改性纳米氧化锌由纳米氧化锌先与疏水性的乙烯基三乙氧基硅烷发生化学偶联，再与亲水性的腐植酸钾发生接枝共聚反应，制得，得到的改性纳米氧化锌类似于润湿剂，它不仅能够提高水对垃圾飞灰表面的润湿效果，从而降低水洗用水量，并提高可溶性氯盐在水中的溶解速度，提高水洗效率，而且还能通过腐植酸腐植酸钾结构上的羧基和酚羟基螯合飞灰中的重金属离子，此外，纳米氧化锌的存在能够在紫外光照射下发挥光催化剂的作用，实现高级氧化作用，有效地分解处理垃圾飞灰中的二噁英、呋喃等有害有机物质，将其分解为无害的小分子物质，使其在水中无法实现再生成；复合助熔剂中含有电石渣，它不仅能够起到助熔作用，还能与飞灰物料和增粘组分中的铝硅酸盐分解物继续反应生成类似陶瓷连接，将重金属和难溶盐包裹在si-o晶格结构中，降低飞灰毒性浸出；增粘组分中的磷酸二氢铝具有高温粘结特性，硅溶胶在高温下脱水形成无机硅氧链网状大分子，聚乙烯醇在高温烧结下会裂解形成碳网络结构，通过它们的共同作用，能够进一步螯合飞灰物料中重金属和难溶盐，减少有害废物的排出。
1.一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于：所述改性吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于：所述改性壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于：所述改性纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于：所述增粘组分的制备方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于：所述步骤s3中的复合助熔剂由电石渣和硼砂按质量比为2-3:0.5-1混合组成。
7.根据权利要求2所述的一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于：所述步骤a1中，微晶纤维素、饱和氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷、5-氨基-2-巯基苯并咪唑和异丙醇的用量比为0.8-1.2g：25-35ml：18-22ml：0.7-0.9g：15-25ml，步骤a2中，巯基化纤维素、高碘酸钠溶液、乙二醇和丙酮的用量比为1g：70ml：0.4-0.6ml：6-8ml，高碘酸钠溶液的浓度为0.3m，步骤a3中，醛基化纤维素、改性壳聚糖和dmf的用量比为0.2-0.4g:0.2-0.4g:25-35ml。
8.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于：所述羧甲基壳聚糖、改性纳米氧化锌、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三唑的用量比为0.3-0.5g:0.15-0.17g:0.08-0.1g:0.06-0.08g。
9.根据权利要求4所述的一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于：所述纳米氧化锌、去离子水、混合液、腐植酸钾、过硫酸钾和亚硫酸氢钠溶液的用量比为2-3g：55-65ml：7-8ml：1.6-2.6g：0.02g:5ml，混合液中，乙烯基三乙氧基硅烷和无水乙醇的用量比为2-3ml:5ml,亚硫酸氢钠溶液由亚硫酸氢钠和水按照用量比0.02-0.03g：5ml组成。
10.根据权利要求5所述的一种垃圾焚烧飞灰高温熔融无害化处理工艺，其特征在于：磷酸二氢铝溶液、硅溶胶和聚乙烯醇的用量比为15-25ml：3-5ml：0.5-1.5ml。
