本發明涉及一種垃圾飛灰的處理方法，具體涉及一種利用鐵礦燒結過程來協同處理垃圾飛灰的方法，特別涉及一種利用鐵礦燒結實現垃圾飛灰中二噁英等持久性有機物分解的方法，屬于垃圾飛灰處理技術領域。
背景技術：
垃圾飛灰是垃圾焚燒廠煙氣凈化系統和熱回收系統(如節熱器、余熱鍋爐等)中捕集的細顆粒物質，它是垃圾焚燒的必然產物，約占焚燒垃圾量的3～5％。在我國，由于垃圾焚燒前，未能進行有效分類，導致焚燒飛灰含易浸出的重金屬污染物和劇毒物質二噁英，根據我國2016年8月1日起施行的《國家危險廢物名錄》顯示，垃圾飛灰屬hw18類，為危險廢物，如果不對其進行有效處理，會對環境造成二次污染，對人類健康造成不利影響，因此選擇適宜的處理方式對人類生活的健康發展有重要意義。
目前，垃圾飛灰的主要處理方式及其存在缺點有：(1)水泥固化填埋。增容較大，侵占大量土地資源，cr6+、zn等金屬較難被穩定，仍有浸出風險，二噁英污染未被有效處理；(2)化學藥劑穩定技術。較難實現多種重金屬的穩定化；對二噁英及溶解鹽的穩定性較弱；(3)熱處理技術。目前主要為水泥窯協同處理法，其缺陷在于飛灰中cl的存在易對窯體產生腐蝕，同時影響水泥品質，從而限制水泥使用范圍，而單獨的高溫處理則存在能耗高、投資大等問題。
中國專利(cn101476032a)公開了一種城市生活垃圾焚燒飛灰冶金燒結處理的方法，其具體公開將垃圾飛灰、粘結劑、穩固劑及含鐵制粒物等制成含鐵料小球，含鐵料小球與鐵礦、溶劑及燃料等混合，再進行燒結。該方法能實現垃圾焚燒飛灰的固定，且對燒結礦性能有一定改善。但需要進一步在燒結過程對垃圾焚燒飛灰中的二噁英進行“解毒”，消除對環境的隱患。一般的鐵礦燒結礦原料在燒結過程是個逐步升溫的過程，飛灰中的部分二噁英在升溫過程來不及分解，易揮發到燒結煙氣造成二次污染，且飛灰中的cl、cu、殘碳等含量高，在燒結過程可以二次合成二噁英，如果處理不當，不但不能消除飛灰中二噁英的危害，還會增加二噁英的排放總量。因此，開發燒結工藝協同處置垃圾灰分的方法，其關鍵是使飛灰中的二噁英在燒結過程高效降解，同時控制燒結過程二噁英的二次形成，從而真正意義上實現飛灰的無害化處理，對推進垃圾焚燒發電產業的發展意義重大。
技術實現要素：
針對現有技術中對垃圾飛灰的高溫處理過程存在二噁英等有害物質揮發及二次生成，造成環境污染的缺陷，本發明的目的是在于提供一種利用鋼鐵生產過程中燒結工序來處理垃圾飛灰，在不影響燒結礦產量、質量的前提下，實現飛灰有效固結以及飛灰中二噁英的高效降解的方法，從而實現垃圾飛灰的清潔化處置。
為了實現上述技術目的，本發明提供了一種鐵礦燒結協同處理垃圾飛灰過程的二噁英釋控制方法，包括以下步驟：
1)將垃圾飛灰、石灰乳、固體燃料和污泥按質量比100:5～10:6～15:2～5混合造粒、干燥，得到含垃圾飛灰的小球；其中，石灰乳以cao計量，固體燃料著火溫度不高于450℃，污泥的水分不高于40％；
2)鐵礦燒結原料造粒后與所述含垃圾飛灰的小球混合，布料，在混合料料面點火，點火溫度為1050～1150℃，在混合料底部抽風條件下進行燒結，燒結最高溫度為1250～1350℃，控制混合料層透氣性和抽風負壓，使燒結過程中升溫速率不低于200℃/min。
本發明的技術方案利用鋼鐵生產過程中的高溫工序，在處理垃圾飛灰上有獨特優勢：一方面，燒結能將垃圾飛灰等細粒物料在高溫下條件下固結成塊，能夠有效實現垃圾飛灰的固定化處理，且防止有害氣體逸出。同時，垃圾飛灰球粒中包含了對鐵礦燒結有利燒結助劑組分，不會影響燒結礦的品質、產量。
針對垃圾飛灰中包含大量二噁英的特點，本發明的技術方案主要進行以下改進，實現垃圾飛灰中二噁英的高效分解，防止其揮發和二次生成。一方面采用適量的石灰乳、固體燃料和污泥等與垃圾飛灰混合造粒，石灰乳的加入提高了含垃圾飛灰的小球的cao含量，使得小球在高溫狀態下可生成充足的液相而被固結，同時過量的cao能夠有效將高溫下生成的氯化氫反應消耗，減少二噁英的生成；采用著火點低、燃燒速度快的固體燃料，可以快速提高飛灰小球的升溫速度，從而使得飛灰中的二噁英迅速高溫降解，同時燃料易于與co2反應而也提供了一定量的還原氣氛co，而快速升溫和還原性氣氛均有利于二噁英的降解和抑制生成；污泥富含c、氨基等有機質，其能夠作為二噁英生成的阻滯劑，進一步抑制二噁英的生成。因此，通過特殊的造球配方，能有效降低二噁英的揮發及二次生成，從而實現垃圾飛灰中二噁英的高效降解，并抑制燒結過程二噁英的生成。另一方面，改變燒結過程中的燒結制度，通過提升燒結過程中的升溫速率以及從混合料底部抽風的方式，加快了燒結過程中高溫帶從料面向下部料層傳遞速率，從而可以減少二噁英的揮發與二次生成。
優選的方案，所述石灰乳的顆粒粒度小于0.1mm。所述石灰乳指的是經過磨細處理，使得cao充分消化所得產物。經過磨細處理的石灰顆粒在燒結過程中能實現液相的快速生成，有利于抑制燒結過程中酸性氣體揮發及促進垃圾飛灰的固定。
優選的方案，污泥主要是市政污泥，指的是城市污水處理廠處理污水過程中產生的含水固體廢棄物，保證其合適的含水量有利于造粒，污泥中還包含了大量的有機質。
優選的方案，所述的固體燃料為生物質碳。生物質碳的著火點低，有利于提高垃圾飛灰小球內部的升溫速率和增強還原性氣氛。
優選的方案，所述含垃圾飛灰的小球的粒徑為4～6mm。有效降低了垃圾飛灰與燒結原料的接觸點，即減少了催化二噁英生成的激發點，起到降低二噁英生成概率的作用。
優選的方案，所述垃圾飛灰小球干燥至含水量低于5％。大量研究表明，當含水量較高的含垃圾飛灰的小球在300℃～700℃易爆裂，將含水率高的含垃圾飛灰的小球在低溫熱風條件下進行干燥處理至適當的含水量，有效避免了含垃圾飛灰的小球在燒結迅速升溫過程中，含垃圾飛灰的小球所含水分迅速蒸發引起小球爆裂，再次產生粉末激發二噁英生成的作用。
較優選的方案，所述干燥過程為在80～150℃溫度下干燥20～60min。
優選的方案，將鐵礦燒結原料進行造粒3～6min，在鐵礦燒結原料完成造粒前1min內，均勻摻入鐵礦燒結原料質量1～3％的含垃圾飛灰的小球，使含垃圾飛灰的小球和鐵礦燒結原料球粒混合均勻，再進行布料，點火，燒結。
較優選的方案，所述鐵礦燒結原料包括鐵礦石、石灰石和/或生石灰、焦粉和/或無煙煤及返礦。
本發明的造粒過程通過圓盤造球機實現。其直徑ф＝1000mm，轉速23r/min，邊高h＝150mm，傾角α＝47°。垃圾飛灰、石灰乳、固體燃料和污泥混合造粒的時間控制為10～15min，一般為12min。
本發明將含垃圾飛灰的小球加入到鐵礦燒結原料混中的具體方法：在鐵礦燒結原料完成制粒的最后1min時沿圓筒制粒機軸線方向均勻加入干燥的含垃圾飛灰的小球，使含垃圾飛灰的小球和燒結原料混合均勻，加入的含垃圾飛灰的小球量為燒結原料質量的1～3％。
本發明的技術方案采用抽風燒結的方法，首先在1050～1150℃溫度下對燒結料面進行點火，將燒結原料中的燃料點燃，在抽風的作用下，燃料燃燒產生的高溫帶從料面逐步向下部料層傳遞，依次完成燒結過程，要求燒結最高溫度為1250～1350℃，燒結過程升溫速度大于200℃/min。
本發明是在現有技術的基礎上，針對垃圾飛灰在高溫處理過程中易產生二噁英的特點，旨在提出一種改進的處理垃圾飛灰的方法，使得最終排放的燒結煙氣中的二噁英含量符合國家要求。
與現有技術相比，本發明的技術方案帶來的有益效果：
(1)本發明的技術方案利用鐵礦的高溫燒結過程來處理垃圾飛灰，實現兩者的協同處理，不但實現了鐵礦的正常燒結，同時使垃圾飛灰得到有效固定，特別是能夠有效防止垃圾飛灰高溫處理過程中二噁英的揮發和二次生成。具體優勢在于：①在不影響燒結指標前提下使得細粒垃圾飛灰在燒結過程的高溫條件下固結成塊；②垃圾飛灰的加入，不會新增燒結過程的污染物種類，不用改變現有的燒結煙氣凈化工藝；③在燒結過程充分分解了垃圾飛灰中的二噁英。
(2)本發明的技術方案將未經任何預處理的垃圾飛灰粉末制成小球，再與鐵礦燒結原料混合有效降低了垃圾飛灰與燒結原料的接觸點，即減少了催化二噁英生成的激發點，起到降低二噁英生成概率的作用。且將垃圾飛灰小球進行干燥處理，起到避免垃圾飛灰小球在燒結迅速升溫過程中，垃圾飛灰小球所含水分迅速蒸發引起小球爆裂，再次產生粉末激發二噁英生成的作用。
(3)本發明利用石灰乳、生物質炭和市政污泥對飛灰小球組成進行調控，使各組成能高效配合：石灰乳的加入提高了飛灰小球的cao含量，使得小球在高溫狀態下可生成充足的液相而被固結，同時過量的cao能夠有效將高溫下生成的氯化氫反應消耗，減少二噁英的生成；生物質炭的加入，由于生物質燃料著火點低、燃燒速度快，可以快速提高飛灰小球的升溫速度，從而使得飛灰中的二噁英迅速高溫降解，同時生物質燃料易于co2反應而也提供了一定量的co，而快速升溫和還原性氣氛均有利于二噁英的降解和抑制生成；市政污泥富含c、氨基等有機質，其能夠作為二噁英生成的阻滯劑，進一步抑制二噁英的生成，因此，從小球組成、高溫氣氛、阻滯劑等多方面優化燒結過程飛灰的反應條件，從而實現飛灰中二噁英的高效降解，并抑制燒結過程二噁英的生成。
綜上所述，本發明從垃圾飛灰的自身特性以及燒結過程特性出發，開發了垃圾飛灰通過燒結造塊將其固化和清潔處置的方法，可使小球在高溫過程中被有效固化，同時有效降解飛灰中的二噁英；且不會對燒結礦的產量、質量指標以及排放污染物造成不利影響，從而達到鐵礦燒結協同處置垃圾飛灰的目的。
具體實施方式
為了便于理解本發明，下文將結合較佳的實施例對本發明作更全面、細致地描述，但本發明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。
除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發明的保護范圍。
除有特別說明，本發明中用到的各種試劑、原料均為可以從市場上購買的商品或者可以通過公知的方法制得的產品。
實施例1
將垃圾飛灰與占飛灰質量5％的石灰乳、15％的生物質炭和2％的市政污泥(含水率約為30％)混合均勻，制成粒度為4mm的小球，并在80℃干燥60min(干燥至含水率小于5％)；再將常規燒結原料混合后制粒，在燒結原料完成制粒的最后1min時沿圓筒制粒機水平軸線方向均勻加入，使飛灰小球和燒結原料混合均勻，飛灰小球量為燒結原料質量的2％，所得混合料經布料后進行點火、燒結，控制點火溫度約1100℃、燒結最高溫度1300℃、升溫速率220℃/min，燒結指標和煙氣中二噁英含量如表1所示，可知，將垃圾飛灰制粒干燥后添加進入燒結可獲得與基準相當的燒結指標，飛灰所含二噁英降解率為91.25％。可以看出，相比飛灰直接添加(將飛灰以單一組分直接添加)到燒結或者飛灰與含鐵原料制成小球添加到燒結，通過本發明的技術措施，可大幅提高燒結過程飛灰的二噁英降解率。
實施例2
垃圾飛灰與占飛灰質量10％的石灰乳、6％的生物質炭和5％的市政污泥(含水率約為35％)混合均勻，制成粒度為6mm的小球，并在150℃干燥20min(干燥至含水率小于5％)；再將常規燒結原料混合后制粒，在燒結原料完成制粒的最后1min時沿圓筒制粒機水平軸線方向均勻加入，使飛灰小球和燒結原料混合均勻，飛灰小球量為燒結原料質量的1％，所得混合料經布料后進行點火、燒結，控制點火溫度約1100℃、燒結最高溫度1320℃、升溫速率240℃/min，燒結指標和煙氣中二噁英含量如表1所示，可知，將垃圾飛灰制粒干燥后添加進入燒結可獲得與基準相當的燒結指標，飛灰所含二噁英降解率為94.38％。可以看出，相比飛灰直接添加到燒結(將飛灰以單一組分直接添加)或者飛灰與含鐵原料制成小球添加到燒結，通過本發明的技術措施，可大幅提高燒結過程飛灰的二噁英降解率。
表1不同實施例燒結指標及飛灰二噁英降解率