焚烧飞灰热处理过程中重金属挥发特性研究

采用可控硅温控模式(708P)的高温熔融管式电炉,在650～1 350 ℃研究了热处理温度、时间以及载气种类(空气/氮气)对垃圾焚烧飞灰中重金属Pb,Cu,Cd和Zn挥发特性的影响,同时收集二次飞灰(凝结的挥发物及烟尘)并对其成分和物相进行了分析.结果发现:温度和时间对重金属挥发影响最为明显;在650～1 350 ℃,重金属Pb,Cd,Cu和Zn的挥发率均随着温度升高而增大,其挥发率从大到小依次为Pb,Cd,Cu,Zn,挥发率最大值出现在1 150～1 320 ℃的范围内;X射线衍射仪和X荧光光谱仪分析表明,二次飞灰成分以NaCl和KCl为主,重金属Pb以双金属氯化物KPb2Cl5形式挥发.     

水洗预处理对垃圾掺烧污泥焚烧飞灰中重金属高温挥发特性的影响

对某垃圾掺烧污泥焚烧厂焚烧飞灰进行采样,在研究重金属形态分布的基础上,重点研究飞灰水洗前后重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)高温处置过程中的挥发特性。研究结果表明:飞灰中重金属酸可交换态中Cd的比例最大,其次为Zn,而重金属Cr,Ni和Mn主要以残渣态存在。高温处置过程中,飞灰中Pb表现出最易挥发的特性,其挥发率超过80%,而Cu挥发性较小,其挥发率30%,4种重金属的挥发性从大至小依次为:Pb,Cd,Zn,Cu。水洗飞灰中Zn的挥发率最高,超过20%,而Cu挥发性最小,水洗飞灰中重金属的挥发性从大至小依次为:Zn,Pb,Cd,Cu。在受热时间为120 min、加热温度为900℃条件下,飞灰水洗后Zn,Pb,Cd和Cu的挥发率分别降低了6.87%,70.24%,34.73%和9.52%,其中水洗脱Cl是重金属挥发率降低的主要原因。     

温度对污泥流化床焚烧飞灰重金属迁移的影响

通过在城市污泥流化床焚烧炉炉膛出口及对流受热面处进行高温飞灰在线取样,以及对布袋除尘器飞灰在水平管式炉上进行不同温度下的煅烧试验,研究温度对焚烧飞灰中Cr,Mn,Ni,Cu,Zn,As,Cd和Pb8种重金属迁移富集特性的影响.试验结果表明,飞灰的主要化学成分为Si O2,Fe2O3,Ca O,Al2O3和P2O5.在流化床焚烧温度范围内,Mn,Cu,Cr,Ni和Zn没有经历挥发-冷凝,主要通过夹带富集于飞灰颗粒,它们在尾部烟道不同温度区域飞灰颗粒上的富集程度相当;在炉膛内挥发的Cd,As及其化合物在500~700℃和500~800℃之间大量富集于飞灰颗粒.Pb在焚烧炉内因生成氧化铅和铅酸盐等比较稳定的化合物而少量挥发.Zn的化合物与飞灰基体中的化合物发生反应,生成硅酸锌和铝酸锌等稳定的化合物,在一定程度上阻止Zn的挥发.     

基于加速碳酸化法稳固化垃圾焚烧飞灰中重金属实验研究

对垃圾焚烧飞灰(MSWI飞灰)与燃煤流化床锅炉飞灰(CFB飞灰)混合而成的混合飞灰中重金属进行加速碳酸化处理.研究不同碳酸化反应温度、碳酸化反应时间和初始液固比对混合飞灰中重金属铅(Pb)和镉(Cd)浸出特性的影响,考察不同加速碳酸化参数对CO_2的固定规律.结果表明:通过调节在混合飞灰碳酸化处理中的飞灰p H值及合成一定量的Friedel相、Ettringite相等自净化矿物可以降低重金属浸出浓度.在飞灰混合比为1∶1、碳酸化温度为20℃、碳酸化时间为0.5 h的条件下,当初始液固比为0.3 m L/g时,重金属Pb的浸出浓度为0.20 mg/L;当初始液固比为0.1 m L/g时,重金属Cd浸出浓度为0.11 mg/L,Pb和Cd的浸出浓度均达到了40 CFR261.24标准.在飞灰混合比为1∶1、反应温度为20℃、碳酸化时间为24 h、初始液固比为0.5 m L/g的条件下,单位质量飞灰可固定CO_2为43.6 mg/g.     

熔渣中Zn、Pb挥发行为的对比分析

熔融工艺是目前处理工业粉尘及飞灰的有效方法.为了能够有效控制熔融工艺中Zn、Pb等重金属资源的分离回收,对比分析了Zn、Pb在含Cl的FeO-CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系中的挥发行为.首先通过热力学计算分析了Zn、Pb在该渣系中可能的挥发气体种类,以及各因子如温度、熔渣成分、氧势和Cl含量等的影响.同时,对以上问题进行了实验研究.最终明确了分别提高Zn、Pb挥发分离效率的不同的技术措施和优化参数.     

钢铁厂含锌铅粉尘配碳球团的直接还原工艺

对钢铁厂含锌铅粉尘配碳球团直接还原工艺进行了研究.结果表明：生球碱度及还原时间对球团中铅挥发率和铁的金属化率有显著影响，而还原温度则对球团中锌、铅挥发率和铁的金属化率均有显著影响.在此基础上确定的最佳工艺参数为：生球碱度～0.9，还原温度和还原时间分别为1250℃和25min.     

水洗及酸洗过程对焚烧飞灰中Cu,Zn和Pb洗脱率影响的试验研究

以垃圾焚烧的一次飞灰为研究对象,比较了水洗,酸洗以及水洗结合酸洗工艺对飞灰中重金属元素Cu,Zn和Pb的洗脱率的影响,并应用XRD,SEM/EDS等研究了飞灰在水洗和酸洗过程中颗粒形态和矿物相组成的变化.结果表明: 单独水洗和单独酸洗均不能实现Cu,Zn和Pb的分离;酸洗结合水洗时,Cu和Zn洗脱率均较单独水洗和单独酸洗大幅提高,Pb基本沉淀在酸洗后的残渣中.经水洗后酸洗阶段的酸灰比是影响金属洗脱效果的主要因素.分离Cu和Zn和Pb的最佳工艺参数为: 水洗(水灰比为3∶1)+10% H2SO4酸洗(酸灰比为6∶1).XRD结果表明,水洗过程易溶于水的物质其峰形基本消失;酸洗过程中,生成了含Pb的矿物质和Zn的结晶化合物.SEM/EDS分析结果表征了飞灰在水洗、酸洗过程中主要晶相的生成以及主要元素Ca,Si,O和Al的变化规律.     

不同氯化物作用下垃圾焚烧飞灰中重金属挥发特性研究

以深圳市某垃圾焚烧厂飞灰为原料, 考察高温条件下不同氯化物(NaCl, CaCl₂和 FeCl₃)对飞灰中重金属气化特性的影响规律。结果表明: 3种氯化物均不同程度地促进飞灰中重金属的气化; 对于不同的重金属, 氯化物的影响效果各不相同。在未添加氯化物的情况下, 飞灰中Pb和Cr几乎全部气化。Zn和Cu的气化率受氯化物影响最大, 当添加量均为10% 时, 3种氯化物对Zn和Cu的影响效果为FeCl₃ ≈ CaCl₂ > NaCl。飞灰二次气化的最佳条件: 以0.6 L/min N₂做载气, 添加15%的CaCl₂, 1000℃下高温处理2小时。二次气化过程可减小飞灰毒性, 回收重金属。     

CaO-SiO_2-FeO-Cl体系中Zn、Pb挥发物的热力学研究

应用FactSage热力学软件对不同温度下的FeO-CaO-SiO2-Cl体系中Zn、Pb挥发行为进行分析,采用气流携带法对FeO-CaO-SiO2-Cl体系中Zn、Pb挥发物的饱和蒸气压进行测定,并通过试验分析了温度对其体系中Zn、Pb挥发率的影响.结果表明,温度为970～1 030 K条件下FeO-CaO-SiO2-Cl体系中Zn、Pb主要以氯化物形式存在,氯化物的饱和蒸气压均随着温度的升高而增加,且lnP～1/T呈较好的线性关系,其体系中Zn、Pb挥发率亦随着温度的升高而增加.     

稻壳灰制备条件对稳固化垃圾飞灰重金属的影响

为了实现稻壳的资源化利用以及垃圾飞灰的无害化处理,以不同煅烧条件制得的稻壳灰作为中温热处理垃圾飞灰稳固化重金属的添加剂.采用X射线衍射、扫描电子显微镜以及BCR逐级提取法,探究不同的煅烧温度和时间下制得的稻壳灰对飞灰重金属稳固化的影响.研究结果表明:煅烧温度为500℃时,处理样中Pb和Zn的浸出质量浓度均随稻壳煅烧时间的延长逐渐降低;当煅烧温度在600～800℃时,Pb和Zn的浸出质量浓度均随着稻壳煅烧时间的延长先降低后升高.稻壳煅烧条件对稻壳灰的反应活性以及稳固化重金属效果有重要影响.经稻壳灰热处理后新生成Fluorellestadite相(Ca_(10)(SiO_4)_3(SO_4)_3F_2)和Ca_3SiO_5等,此类晶体结构有利于实现对重金属的包裹;热处理后飞灰的重金属中不稳定的酸溶态转化为稳定的可氧化态和残渣态,从而实现飞灰重金属的稳固化.     

城市垃圾焚烧飞灰理化性质及处理技术

焚烧法处理城市垃圾已在世界先进发达国家广泛采用,而城市垃圾焚烧处理引起的二次污染问题已引起人们的高度关注,特别是垃圾焚烧飞灰的安全有效处置成为急需解决的环境和社会问题．通过分析垃圾焚烧飞灰的物理化学性质,对目前国内外城市垃圾焚烧飞灰处理技术进行了系统分析和讨论,归纳出目前国内垃圾焚烧飞灰处理的主要方式为安全填埋、固化稳定化和重金属提取,提出适合于中国垃圾焚烧飞灰无害化处理的途径和方式：开发先进的焚烧炉,加强对入炉垃圾的控制：研究稳定效果好、处理成本低的化学稳定剂以及有效的重金属分离提取方法,以减少垃圾焚烧飞灰中重金属造成的二次污染．     

磷酸洗涤对垃圾焚烧飞灰热稳定性和重金属固定的影响

为抑制垃圾焚烧飞灰中重金属的溶出,研究了磷酸洗涤对重金属固定和飞灰热稳定性的影响。进行了水洗、磷酸洗涤、重金属的化学结合形态分析和焚烧飞灰的热分析试验。结果表明:水洗虽能有效去除焚烧飞灰中大部分可溶性氯盐,但会导致水洗液中Pb、Zn的浓度超标;磷酸洗涤后Zn的溶出率由水洗时的112.65mg/kg降低至2mg/kg左右,Pb的溶出浓度未检出,固留在灰样中重金属的残留态和有机态的比例都有不同程度的提高。结论是:磷酸洗涤不但能有效抑制重金属的溶出,还有助于改善重金属的化学稳定性和飞焚烧灰的热稳定性。     

磷酸洗涤对垃圾焚烧飞灰热稳定性和重金属固定的影响

为抑制垃圾焚烧飞灰中重金属的溶出,研究了磷酸洗涤对重金属固定和飞灰热稳定性的影响。进行了水洗、磷酸洗涤、重金属的化学结合形态分析和焚烧飞灰的热分析试验。结果表明:水洗虽能有效去除焚烧飞灰中大部分可溶性氯盐,但会导致水洗液中Pb、Zn的浓度超标;磷酸洗涤后Zn的溶出率由水洗时的112.65 mg/kg降低至2 mg/kg左右,Pb的溶出浓度未检出,固留在灰样中重金属的残留态和有机态的比例都有不同程度的提高。结论是:磷酸洗涤不但能有效抑制重金属的溶出,还有助于改善重金属的化学稳定性和飞焚烧灰的热稳定性。     

城市垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯与水泥固化技术

利用水洗脱氯和水泥固化对垃圾焚烧飞灰进行固化/稳定化处理,研究了液固比对焚烧飞灰中氯和重金属的脱除效果的影响,以及水泥添加量和养护时间对固化体密度、抗压强度和重金属浸出毒性的影响。结果表明：水洗过程对氯离子的脱除率为60.11-74.64%,当液固比L/S=20 mL/g时,氯离子的脱除率达到最高的74.64%,但重金属Cr、Cu、Ni 和Zn在水洗过程的脱除率都小于2%。随着水泥添加量和养护时间的增加,固化体密度和抗压强度呈逐渐增大趋势。当水洗焚烧飞灰含量为10-70%时,固化体中重金属Cr、Cu、Ni 和Zn的浸出浓度远低于GB5085.3-2007规定的浸出阈值。     

城市固体废物焚烧炉飞灰中重金属酸溶出研究

对城市固体废物(MSW)焚烧炉飞灰中Cu,Pb和Zn 3种重金属的酸溶出过程进行了研究,结果显示在选用的3种不同浓度的酸中,只有浓度为0.5 mol/L的酸对3种重金属的溶出较理想.研究表明采用0.5 mol/L的酸对飞灰溶解搅拌约3 h后便可溶出大约50%~80%的Zn、40%~55%的Pb和50%左右的Cu,同时一些易溶金属如Mg,Ca和Al也大量溶出,但Fe和Si在飞灰中相对稳定,溶出量相对较少.飞灰经过酸处理后基本上可以满足填埋要求.     

垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定化研究

以华中某垃圾焚烧发电厂产生的飞灰为研究对象,分别考察了乙基黄原酸钾（乙基黄药）、硫化钠、高分子重金属离子捕集沉淀剂DTCR、磷酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸锌（二乙氨基荒酸锌）以及磷酸钠与二乙氨基荒酸锌的混合药剂对飞灰进行稳定化处理的效果,运用X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和BCR三步提取法对飞灰中重金属的稳定化机理进行研究。研究结果表明：磷酸钠能有效稳定飞灰中重金属元素Pb、Cr,二乙氨基荒酸锌则对Cd、Ni等元素稳定化效果较好,采用8%磷酸钠和1%二乙氨基荒酸锌的混合药剂配伍方案添加处理飞灰,能满足国家的填埋标准。研究发现重金属与混合药剂反应没有生成晶体,而是在过程中与稳定化药剂反应生成絮状沉淀均匀地附着在飞灰颗粒表面及缝隙中,使其棱角变得模糊、表面变得致密,处理后的飞灰中重金属形态由不稳定态转化为稳定态,有效降低了飞灰中重金属的浸出浓度。     

焚烧飞灰水泥固化体的安全性评价

通过城市生活垃圾焚烧飞灰水泥固化体中重金属的浸出毒性以及表面浸出毒性等研究 ,对焚烧飞灰水泥固化体的安全性进行了评价 .研究表明 ,水泥稳定固化焚烧飞灰的效果良好 ,焚烧飞灰水泥固化体在实际使用环境中 ,重金属浸出是一个非常缓慢的过程 ,其释放量远远低于国家标准规定值 ,而且 ,环境对微量有害物质还有包容和稀释的作用 ,因此焚烧飞灰水泥固化体不会对环境造成危害 .焚烧飞灰水泥固化体资源化利用是安全可行的 .     

生物淋滤法脱除城市生活垃圾焚烧飞灰中的重金属:底物浓度的影响

通过接种嗜酸性硫杆菌复合菌株(氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌)并采用序批式试验，研究了底物浓度(硫粉投加比例)对城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属生物淋滤脱除效果的影响．结果表明，5g／L的硫粉投加比例对重金属的去除与底物利用最为有利．在此条件下淋滤处理飞灰15d，Cd、Zn、Cu、Pb的去除率分别可达到89．7％、81．8％、72．6％、29．3％，硫粉的利用率达到65．2％．TLCP毒性试验表明，飞灰的重金属毒性被有效脱除．飞灰中重金属的去除或溶出主要依赖于硫杆菌生物氧化S^0所导致的浆液酸化．     

我国典型垃圾焚烧飞灰物化特性对比

对我国不同地区生活垃圾焚烧厂焚烧飞灰的物理、化学特性进行了分析研究,探讨了飞灰中总氯、可溶氯含量以及重金属分布与原始垃圾组分的相关性,结果表明,飞灰中重金属的含量与进厂原始垃圾的组成及垃圾收集方式密切相关;飞灰中所含氯的质量分数高达5.21%～14.49%,其中可溶氯占总氯质量的40.60%～83.96%;不同城市焚烧飞灰中氯的含量差异较大,经济发展水平较高的城市焚烧飞灰中氯的含量也相对较高,厨余垃圾所占比例是影响飞灰中氯(特别是可溶氯)含量的重要因素.