垃圾焚烧飞灰熔融过程中重金属挥发特性研究进展

熔融固化技术具有减容化、无害化和资源化的优点,被认为是目前最稳定、最安全的垃圾焚烧飞灰处理方法。但飞灰熔融过程中,低沸点的重金属易挥发至气相产生二次飞灰,造成二次污染。概述了垃圾焚烧飞灰组成和重金属含量、熔融过程中重金属挥发影响因素、飞灰熔融特性的调控等,为飞灰熔融固化过程中抑制重金属的挥发提供思路。     

熔融条件对聚醚醚酮结晶熔融行为的影响

用ＤＳＣ法研究了熔融温度和熔融时间对聚醚醚酮地晶熔融行为的影响。实验表明，聚醚醚酮的结晶峰随熔融延长向高温移动，且峰形变窄，峰的强度增大，继续延长熔融时间，结晶峰降低，峰形变宽；熔融时间延长时，聚醚醚酮的玻璃化转变温度和冷结晶峰温度均提高，熔融峰强度减弱。熔融温度升高时，聚醚醚酮的结晶峰强度减弱，峰宽增强；而冷结晶温度提高。     

城市生活垃圾焚烧飞灰组成特性及重金属熔融固化处理技术研究进展

近年来,我国城市生活垃圾清运量以每年5%左右的增速发展,垃圾焚烧处理能力不断提升,而垃圾焚烧过程会产生占焚烧总量3%~5%的垃圾焚烧飞灰。随着垃圾焚烧处理能力的不断提升,垃圾飞灰产量逐年增加,飞灰处置压力越来越大。城市生活垃圾焚烧飞灰作为一种高重金属浸出毒性的危险废弃物,对环境存在较大危害。论述了城市生活垃圾焚烧飞灰的组成特性及重金属的分布和性质,从飞灰熔融过程原理、重金属转化特性、重金属固化影响因素等方面阐述了熔融处理垃圾飞灰技术的研究进展,探究了飞灰组分和熔融条件对熔融过程及重金属固化效果的影响。论述了等离子熔融技术和熔融固化重金属的效果,最后对飞灰复配熔融及冷却过程优化处理给出参考性建议,并指出飞灰熔融处理技术未来发展方向。垃圾焚烧飞灰中重金属主要以其氧化物、氯化物、硫酸盐形式存在,熔融处理可以改变飞灰组分及相态,使飞灰发生多晶转变和熔融相变过程,重金属离子发生同晶置换反应,被固化在硅酸盐的Si—O四面体晶格结构中,很大程度上降低了飞灰的浸出毒性并实现熔渣资源化利用。熔融处理过程中,熔融气氛、时间及飞灰组分对过程特性和重金属的迁移转化影响较大,冷却方式不同会影响玻璃体熔渣的物理性质。根据重金属的熔点和沸点特性,在熔融处理后,烟气和二次飞灰中会携带部分挥发性强、沸点低的重金属。在今后研究中需要对烟气和二次飞灰进行冷却或二次捕集处理,并对烟气成分进行探究。由于熔融处理过程耗能大、投资高、关键设备研发难攻关,我国垃圾焚烧飞灰熔融处理技术仍处于技术研发阶段,尚无稳定化工业运行实例,但已有部分中试研究试验。熔融处理前,应先分析飞灰组成成分,根据飞灰组成进行预处理。通过添加助熔剂、调节飞灰碱度对飞灰进行复配熔融处理,降低熔融处理的能耗,高效稳定处理重金属。在实验室稳定有效试验的基础上,可以对等离子体熔融处理装置进行技术改进和创新,提高等离子火焰稳定性,实现熔渣的高效分离,提升装置耐久性。     

混合飞灰熔融对灰熔融炉用耐火材料损毁的影响

介绍了处理城市垃圾焚烧炉焚烧灰和飞灰用灰熔融炉及其耐火材料的损毁机理，灰熔融炉用耐火材料的损毁主要是在接触高碱度炉渣部位和接触飞灰发生气体部位，在还原气氛和强氧化气氛下，一般使用SiC砖，C－SiC砖和Al2O3-SiC砖。在氧化气氛下，一般使用MgO-Cr2O3砖，Al2O3-Cr2O3砖和Al2O3-Cr2O3-ZrO2砖，另外，在灰熔融炉炉盖部位通常使用水泥结合浇注料和化学浇注料，但化学结合浇注料的性能比水泥结合浇注料好。     

硅铝矿物组分对垃圾焚烧飞灰熔融特性与重金属固化的影响

熔融法是无害化处置垃圾焚烧（MSWI）飞灰的有效方法。本文开展了硅铝添加剂与飞灰的共熔实验研究,分析了不同硅铝矿物组分对飞灰熔融特性及重金属固化效果的影响。研究发现,硅铝组分和热处理温度对飞灰熔融和重金属的氯化挥发影响较大,其中,SiO₂的加入可有效降低飞灰的熔融温度,且添加量为20%时,产物中开始大量出现无定形玻璃体,适量Al₂O₃的加入有助于重金属的固化,但对飞灰的熔融无明显促进作用;高温和硅铝组分的加入有利于促进重金属的直接或间接氯化反应,使其以氯化物形式挥发,同时生成碱金属硅铝酸盐;此外,蒙脱土在促进飞灰熔融以及固化重金属等方面均优于高岭土,且热处理产物的多次浸出毒性均满足国标限值。     

熔融条件对TPU/尼龙1010共混体系中尼龙1010熔融行为的影响

本文利用差示扫描量热仪DSC研究了熔融温度与熔融时间对聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/尼龙1010共混体系中尼龙1010熔融行为的影响。不同的熔融温度和熔融时间对TPU/尼龙1010的熔融行为的影响表明,在熔融温度为195℃时,尼龙1010的熔融峰为双峰;在熔融温度为210 oC和225 oC时,熔融峰为单峰;在熔融温度为230 oC时,尼龙1010的熔融双峰逐渐靠拢,TPU含量达到80%时,尼龙1010的熔融峰消失。随着熔融时间的延长,在TPU含量为20%时,尼龙1010的熔融双峰逐渐靠拢变为单峰,在TPU含量为40%和60%时,尼龙1010的熔融峰为单峰,熔融峰位置向低温方向移动,熔融峰温度大幅度降低;当TPU含量达到80%,尼龙1010的熔融峰消失。     

熔融条件对尼龙612TPU共混物中尼龙结晶行为的影响

用DSC研究了熔融温度与熔融时间对尼龙612(PA612)/聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混体系中PA612结晶行为的影响。不同的熔融温度和熔融时间对PA612/TPU的结晶行为影响表明,在相同的熔融温度条件下,PA612的结晶峰温度随着熔融时间的延长向低温方向移动,结晶峰温度和结晶焓值逐渐降低,结晶峰逐渐变宽;在相同的熔融时间条件下,PA612的结晶峰温度随着熔融温度的提高向低温方向移动,结晶峰温度按200℃220℃240℃降低。     

复合助熔剂对垃圾焚烧飞灰熔融温度与物相的影响

高温熔融玻璃化是危险废物垃圾焚烧飞灰最安全的无害化处置技术.以高钙飞灰为研究对象,引入SiO2、H3BO3和CaF2助熔剂进行飞灰低温熔融处置,采用X射线衍射仪、灰熔点测定仪及电感耦合等离子体原子发射光谱仪表征飞灰熔融温度、物相变化及重金属浸出.结果表明,利用SiO2(27.9％,质量分数)将飞灰碱度调整至1.10时,形成低熔点的CaSiO3矿物,飞灰熔点由1 400℃以上降至1 300 ℃.引入H3BO3(4.5％,质量分数)、CaF2(7.0％,质量分数)作为助熔剂时,可进一步将熔融温度降至1 200 ℃,但导致SiO2超掺;经优化,复合助熔剂配方为SiO2(20.0％,质量分数)、H3BO3(4.5％,质量分数)与CaF2(7.0％,质量分数)时,飞灰最低熔融温度为1 124 ℃,熔融产物玻璃体含量达到87％(质量分数),酸浸出有害物质低于限值,满足GB/T 41015-2021标准对玻璃化处理产物的技术要求.     

ICP—MS法测定粉煤灰中痕量重金属的研究

研究了微波消解样品 ,试液用ICP MS法同时测定样品中Pb、As、Cd、Cr、Ni等重金属元素。对影响测量的各种因素进行了探讨 ,确定了实验最佳测定条件。研究结果表明 ,该法检出限为 0 .0 0 1～ 0 .0 0 8μg/L ,回收率为92 .98%～ 10 9.12 % ,RSD小于 2 .89% ,用于测定粉煤灰中的重金属元素准确、快速、简便。     

低等级粉煤灰活化技术试验研究

本文采用单独机械磨细和机械磨细与化学激发剂（NaOH、Na2SO4）相复合的方法来提高低等级粉煤灰的活性.研究时,用活化后的粉煤灰以超量取代部分水泥并掺加高效减水剂的方法配制C30～C50混凝土.研究结果表明：掺入一定量的粉煤灰配制的混凝土,其抗压强度与基准混凝土相比,早期抗压强度普遍有所降低,后期抗压强度可以接近基准混凝土;在取代率为15%～25%时,粉煤灰混凝土抗压强度可以超过基准混凝土的抗压强度;与原状粉煤灰相比,单独机械磨细和使用机械磨细与化学激化剂复合激发均能够提高粉煤灰混凝土的早期强度和后期强度,其中单独机械磨细的激发效果最明显,使用机械磨细与Na2SO4共同激发亦有较好的效果.     

粉煤灰合成沸石对混合重金属离子的吸附研究

利用粉煤灰合成沸石吸附混合重金属离子Cu^2＋、Ni^2＋、Pb^2＋、Zn^2＋,考察初始浓度对沸石吸附4种混合重金属离子的吸附效果影响。结果表明：初始浓度对沸石吸附重金属离子的效果影响显著,当混合重金属离子初始浓度不同时,沸石对其去除率也不同。当初始浓度为50mg／L与100mg／L时,重金属离子去除顺序为Cu〉Pb〉Ni〉Zn。当初始浓度提高为200mg／L与300mg／L时,去除顺序变为Cu≈Pb〉Zn〉Ni。沸石对Pb^2＋与Cu^2＋两种重金属离子的吸附性能较强,而对Zn^2＋与Ni^2＋两种重金属离子的吸附能力较弱。     

不同粒径城市垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出规律研究

集中焚烧法已经逐渐成为我国城市生活垃圾处理的主要方式,但其中的重金属在焚烧过程中不会被破坏,最终主要集中在垃圾焚烧飞灰中排出。在垃圾焚烧飞灰的安全填埋过程中由于受到环境因素的影响,例如酸雨,其中的重金属会逐渐的发生迁移,从而影响环境。文章对不同粒径的垃圾焚烧飞灰中的重金属浸出特性进行了研究,实验结果表明：小粒径垃圾焚烧飞灰所占比例较大。不同粒径对重金属的浸出特性比较复杂,浸出浓度均不相同,其中除尘器飞灰中的重金属浸出浓度远高于其他三种飞灰,属于有浸出毒性的危险废物。     

垃圾焚烧飞灰熔制微晶玻璃固定化与资源化研究

垃圾焚烧飞灰因含有重金属和二恶英等物质而被列为危险固废。在研究广东省某垃圾焚烧厂产生的飞灰的化学组成和矿物组成的基础上,制备了飞灰基础玻璃和微晶玻璃。通过DSC、XRD、SEM等手段研究了飞灰基础玻璃的晶化特性、微晶玻璃样品的矿物组成和显微结构,并对飞灰样品、水泥固化体及玻璃固化体的浸出毒性进行了对比研究。结果表明:飞灰的主要化学组成为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3和MgO,它们都是制备玻璃所需的化学成份,外加少量石英砂和添加剂可熔制出性能稳定的基础玻璃和微晶玻璃。基础玻璃的转化温度Tg为700℃,在700℃核化2 h,不同晶化温度下热处理获得微晶玻璃样品。随着晶化温度的升高,部分晶粒明显粗化,且晶体组织变疏松。飞灰微晶玻璃的主晶相为透灰石体系[Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6]。飞灰浸出液中重金属Cd严重超标,水泥固化体和玻璃固化体重金属浸出毒性均符合安全标准,且玻璃固化体浸出毒性较水泥固化体低一个数量级。     

粉煤灰活性激发影响因素研究

研究了碱、石膏、石灰和温度对粉煤灰火山灰活性的激发作用.结果表明,粉煤灰不具有自硬性,碱、石膏和石灰对粉煤灰火山灰活性有很强的激发作用.     

粉煤灰中痕量重金属质谱分析的研究

研究了微波消解样品,试液用ICP-Ms法同时测定样品中Pb、As、cd、Cr、Ni等重金属元素。对影响其测量的各种因素进行了较为详细的研究,确定了实验的最佳测定条件。结果表明,方法的检出限为0．001．0．008μs／L,回收率为92．98％-109．12％,RSD小于2．89％。该法准确、快速、简便,应用于粉煤灰中重金属元素的测定,结果满意。     

粉煤灰吸附剂的最新研究进展

概述了近几年国内外粉煤灰吸附剂研究情况,讨论了粉煤灰吸附剂在去除水体中氮、磷、重金属离子,净化烟气中SO2、NOx、Hg等有毒有害污染物的应用,此外,还阐述了粉煤灰负载壳聚糖和制备沸石分子筛的应用研究,分析总结了粉煤灰吸附剂目前存在的问题,为粉煤灰吸附剂未来的发展方向和资源化利用奠定了理论基础.     

粉煤灰合成沸石对重金属铅与镍的吸附性能研究

利用粉煤灰合成的沸石吸附混合重金属Ni~(2+)与Pb~(2+),考察吸附剂量、初始p H、反应温度与反应时间对其竞争吸附效果的影响,探讨沸石吸附Ni~(2+)与Pb~(2+)的吸附动力学。结果表明:随着吸附剂量的逐渐增大,沸石对Ni~(2+)与Pb~(2+)的吸附去除率不断提高,而单位质量吸附剂对Ni~(2+)与Pb~(2+)的吸附容量不断下降。在整个吸附过程中两种离子竞争吸附去除顺序是PbNi。初始p H值对沸石吸附Ni~(2+)与Pb~(2+)去除效果影响显著。酸性环境中沸石对混合重金属中Pb~(2+)的吸附抑制了其对Ni~(2+)的吸附。随着反应温度的上升与反应时间的延长,沸石对Ni~(2+)与Pb~(2+)的吸附去除率不断提高。沸石对Pb~(2+)的吸附去除率在各个反应温度均高于其对Ni~(2+)的去除率。沸石对混合重金属Ni~(2+)与Pb~(2+)的吸附动力学均符合准二级动力学模型。     

燃煤电厂脱硫粉煤灰单颗粒研究及元素组成

研究电厂脱硫粉煤灰以粒径在3～45μm的颗粒为主,数量占80%以上,并多是表面光滑的球形微珠,主要的矿物成分是莫来石和石英,它的排放因子达到了2.45 kg/t。脱硫粉煤灰的元素组成选取了Mn、Zn、Cr、Cu、Pb、Ni、Cd七种元素,其中Mn在脱硫粉煤灰中的含量最高,但Mn元素的相对富集因子则小于Zn元素的相对富集因子,说明元素含量高其相对富集因子不一定大,还需要考虑电厂燃烧的煤种中的元素含量,从而来确定元素的富集行为。