垃圾焚烧飞灰重金属热分离工艺及挥发特性研究
垃圾焚烧飞灰中重金属分布特征研究
Ａ ｔ ｅ Ｔ ｉ ａ ｅ ｏｄ ｃｓｓ ｄｅ ｎ ｔｅｐ ｄｅｓｚ ｉｔｂ ｔｏ ｈ ｒｃｅｉｔ ｓ ｅｖ ｂｓ￣ ｔ ｈｓｐ ｐ ｒｃ ｎ ｕ ｔ ｔ ｉｓＯ ｈ ｕ ｉｅｄｓｒ ｕｉｎｃ ａａｔｒ ｉ ，ｈ ａｙ—ｍｅａ ｏ ｔｎ ｎ ｅ ｖ ｉ ｓｃ ｔｌ ｎｅｔａ ｄ ｈａ ｙ—ｍｅ ｌｄｓｉｕｉｎ ｃ ｔ ｉｔｂ ｔ ａ ｒ ｏ
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标准。
关键词
垃圾焚烧飞灰
危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理
危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理危险废物焚烧飞灰是指在危险废物焚烧过程中产生的固体废物，其中含有大量的重金属元素。
这些重金属元素对人体和环境都具有很高的毒性和危害性，因此需要进行稳定化处理，以减少其对环境和人体的损害。
本文将介绍危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理方法。
一、重金属的稳定化处理方法1. 胶结法：将危险废物焚烧飞灰与胶结材料（如水泥、石灰等）进行混合，通过物理和化学反应，使重金属元素与胶结材料形成化合物或固体溶液，并使其变得稳定。
这种方法简便易行，成本低，处理效果较好。
2. 硫酸盐固化法：将危险废物焚烧飞灰与硫酸盐进行反应，生成稳定的硫酸盐沉淀物。
这种方法适用于重金属含量较高的飞灰，具有较好的稳定化效果。
4. 掩埋法：将危险废物焚烧飞灰直接掩埋在合适的地下场所，或与其他固体废物混合后进行掩埋。
这种方法能够有效地隔离和固化重金属，但存在着地下水和土壤污染的风险，需要严格控制和监管。
5. 电渗析法：利用电渗析技术分离和提取危险废物焚烧飞灰中的重金属元素，并将其沉积在电极上。
这种方法具有高效、环保的优点，但需要耗费较多的能源和设备。
1. 前处理：将危险废物焚烧飞灰进行分类、筛分和破碎，去除其中的杂质和有机物质，以提高后续处理的效果。
2. 稳定化处理：根据具体的处理方法选择合适的胶结材料或化学药剂，与危险废物焚烧飞灰进行混合反应，使重金属元素转化成稳定的化合物或溶液。
3. 固液分离：将稳定化处理后的危险废物焚烧飞灰与胶结材料或药剂通过离心、过滤等方法进行分离，得到稳定的固体废物和液体废物。
4. 固体处理：将稳定的固体废物进行填埋或其他合适的处理方法，以减少对环境和人体的危害。
5. 液体处理：对稳定的液体废物进行处理，例如中和、沉淀、过滤等，以达到排放标准或回收利用的要求。
1. 混合设备：用于将危险废物焚烧飞灰与胶结材料或化学药剂进行充分混合。
2. 反应器：用于进行胶结反应、硫酸盐反应或磷酸盐反应的设备。
生活垃圾焚烧飞灰重金属的受热特性
第一作者:张海英,女,1975年生,博士,讲师,主要从事环境工程的教学和科研工作。
3上海市科委2005年重大专项资助项目(No.05DZ12181)。
生活垃圾焚烧飞灰重金属的受热特性3张海英1,2赵由才2祁景玉3(1.上海应用技术学院环境与能源工程系,上海200235;2.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092;3.同济大学海洋学院,上海200092) 摘要研究了飞灰重金属在不同煅烧温度下的挥发情况及其存在形态。
结果表明:重金属挥发能力由强到弱依次为Hg >Pb >As 、Cd >Zn >Cr 、Ni 、Cu ;其中Hg 、Pb 、As 和Cd 属易挥发重金属,在1150℃时几乎全部挥发;Zn 属较易挥发重金属,1150℃时的挥发率在40%～50%;Cr 、Ni 和Cu 属难挥发重金属,在1150℃的挥发率不超过10%;在400～1150℃,随温度的升高,部分Zn 、Hg 、Cu 、Pb 、Cd 、Ni 和As 由可溶态向残渣态、铁锰氧化态转化;在400～900℃,随温度的升高Cr 可溶态比例减少,而在900～1150℃,随温度的升高其可溶态比例增加。
关键词 生活垃圾焚烧飞灰受热特性重金属形态分析Therm al property of heavy metals in MSWI fly ash Zhang H ai y ing 1,2,Zhao Youcai 2,Qi J ing y u 3.(1.De partment of Envi ronmental and Energ y Engineering ,S hanghai I nstitute of Technolog y ,S hanghai 200235;2.T he S tate Key L aboratory of Poll ution Cont rol and Resource Reuse ,Tong j i Universit y ,S hanghai 200092;3.College of M arine ,Tong j i Universit y ,S hanghai 200092)Abstract : Volatility and specification of heavy metals from MSWI fly ash were analyzed in this work.It is concluded that the volatility of heavy metals decreases by the following sequences of Hg >Pb >Cd ,As >Zn >Cr ,Ni ,Cu.It is found that Hg ,Pb ,As and Cd can volatilize completely at 1150℃,Zn to volatilize around 40%～50%volatilization at 1150℃,and Cr ,Ni and Cu to volatilize of below 10%.Between 400℃and 1150℃,increase of temperature is conducive to stabili 2zation of Zn ,Cu ,Pb ,Cd ,Ni ,As and Hg.As temperature increases from 400℃to 900℃,partial soluble Cr is conversed into oxideas residual forms andthe proportion of soluble Cr decreasesfrom 900℃to 1150℃.K eyw ords : MSWI fly ashThermal propertyHeavy metals Specification analysis 生活垃圾焚烧飞灰是一种公认的危险废物,其中浓缩了大量的重金属以及一些二噁英类有机化合物[1]。
垃圾焚烧发电厂飞灰处理与重金属分离技术
垃圾焚烧发电厂飞灰处理与重金属分离技术垃圾焚烧发电作为一种高效的固废处理方式，不仅能够显著减少垃圾体积，还能转化产出电能，是解决城市垃圾问题的重要途径之一。
然而，这一过程中产生的副产品——飞灰，因含有大量重金属和其他有害物质而成为处理难题。
本文将围绕垃圾焚烧发电厂飞灰处理与重金属分离技术，从六个方面进行深入探讨。
一、飞灰的生成与特性垃圾焚烧过程中，燃烧不完全的残留物随烟气一同排出，经过除尘设备捕捉后形成飞灰。
飞灰成分复杂，主要包含硅、铝、铁等矿物质以及镉、铅、汞等重金属。
这些重金属具有毒性，若未经妥善处理直接排放，会对土壤、水源造成严重污染，影响生态安全和人类健康。
因此，飞灰的无害化处理与重金属的有效分离至关重要。
二、飞灰稳定化/固化技术稳定化/固化技术是将飞灰与特定化学药剂混合，通过物理或化学反应，使飞灰中的有害物质转化为不易溶解或迁移的形态，从而减少其对环境的潜在危害。
常见的稳定化方法包括水泥固化、石灰稳定、熔融固化等。
水泥固化是最广泛应用的一种，通过水泥的碱性环境与重金属反应生成不溶性沉淀，增加飞灰的稳定性，便于安全填埋。
三、热处理技术热处理技术，如高温烧结和熔融，可有效破坏飞灰中的有机污染物，并促使重金属固化或挥发去除。
高温烧结通过加热飞灰，使其部分熔融形成玻璃态物质，包裹住重金属，减少其生物可利用性。
熔融技术则是在更高温度下将飞灰完全熔化，金属与其他物质彻底分离，之后通过冷却回收得到的金属和无害化的玻璃体。
这些技术虽然处理效果好，但能耗高，成本相对较大。
四、化学淋洗技术化学淋洗技术利用特定化学溶液与飞灰中的重金属发生反应，将其溶解出来，再通过后续处理步骤回收或固化。
该技术的关键在于选择合适的淋洗剂和优化淋洗条件，以提高重金属的提取效率并减少化学试剂的使用量。
常见的淋洗剂有酸性溶液、碱性溶液及螯合剂等，选择时需考虑经济性、安全性及对环境的影响。
五、吸附/解吸技术吸附技术利用吸附剂（如活性炭、沸石、改性粘土等）表面的物理化学性质，捕获飞灰溶液中的重金属离子。
CaSi对焚烧飞灰中重金属高温挥发特性的影响研究的开题报告
CaSi对焚烧飞灰中重金属高温挥发特性的影响研究的开题报告一、选题背景焚烧飞灰中的重金属是一种有害物质，其高温挥发可通过大气输送而污染环境，对人体健康和生态环境造成威胁。
因此，探究焚烧飞灰中重金属的高温挥发特性是非常必要的。
研究表明，CaSi是一种在钢铁生产过程中广泛使用的添加剂，它具有良好的还原性和还原能力，能够有效地促进焦渣还原。
因此，本研究拟以CaSi为对象，探究其对焚烧飞灰中重金属高温挥发特性的影响。
二、研究目的1.分析焚烧飞灰中重金属的组成和高温挥发特性。
2.研究CaSi对焚烧飞灰中重金属高温挥发特性的影响，探究其还原机制。
3.为研究焚烧飞灰中重金属的高效去除提供理论依据。
三、研究方法1.收集含有重金属的焚烧飞灰样品，并进行元素分析。
2.利用热重分析仪（TGA）对焚烧飞灰样品进行高温挥发实验，探究不同温度下焚烧飞灰中重金属的挥发特性。
3.采用X射线衍射分析（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对焚烧飞灰样品进行表征，分析重金属在焚烧飞灰中的形态和结构。
4.添加不同质量分数的CaSi，再次进行高温挥发实验，考察其对焚烧飞灰中重金属高温挥发特性的影响。
5.利用X射线荧光光谱（XRF）分析焚烧飞灰中重金属的剩余量，确定CaSi的还原率。
四、预期成果1.明确焚烧飞灰中重金属的高温挥发特性。
2.探究CaSi对焚烧飞灰中重金属高温挥发特性的影响机制。
3.为焚烧飞灰中重金属高效去除提供理论依据。
4.形成一篇具有实际指导意义的学术论文。
五、研究意义本研究旨在探索CaSi对焚烧飞灰中重金属高温挥发特性的影响机制，有助于深入理解焚烧飞灰中重金属的挥发过程和还原机理，并为治理焚烧飞灰中重金属污染提供新的思路和技术支持。
城市垃圾焚烧飞灰熔融过程中物质挥发的研究
１ 研 究过程 与方 法
１１ 飞 灰 的成 分分 析 ．
本研究所用 飞灰来 自上海浦东御桥垃圾焚烧 厂，用 ｘ射线荧 光分 析法测定 飞灰 的化学 组成 ，
Ｓ Ｏ 等 ，有利于以飞灰为 主要原料在较低温度下 ｎ 制备高附加值 的微晶玻璃。 １２ 飞 灰烧 失量分 析 ． 本 研 究 从 １０ ｏ 开 始 ，然 后 是 １０ ｏ １０Ｃ ２０ Ｃ。 １０ ｏ ３０Ｃ。１０ ｏ ４０Ｃ，１０ ，在 每 个 温 度 上 停 留 ３ ， ５０ ｈ
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环境 科 学导刊
（ 刊） ０ 增 ：１７—１０ １
Ｃ５ Ｎ ３—１０／ ＩＳ １７ ９５ ２５ Ｘ Ｓ Ｎ ６３— ６５
城 市垃 圾 焚 烧 飞 灰 熔 融 过 程 中物 质 挥 发 的研 究
林祖 苍 ，刘 云根 。庞云 平
（．马 龙县 环境 监测 站 ，云南 １ 云南
物质 含量
物质
Ｆ
含 量 物质
４ Ｋ Ｏ ４ ３ Ｐ Ｏ ０ ４ ２ ａ ５ ３ ２ ４ ｂ ． ９ ＳＯ２ １ ． Ｆ ２ ３ ６ ｉ ８２ ｅ ０３ ．５
．
１０ ｏ ４０Ｃ，１０ ｏ ５０Ｃ，在每 个 温 度 上 停 留 ３ ，在 这 ３ ｈ ｈ
在这 ３ ｈ中取 ４个 点 ，即 ０５ 、１ 、２ 、３ ，对 这 ．ｈ ｈ ｈ ｈ ４个点 进行 烧失 量 的测定 。飞灰 烧 失量 定 义 为 ：飞 灰烧 失量 ＝ （ 烧 前 干 飞 灰 的质 量 一灼烧 后 干 飞 灼 灰 的质量 ）／ 灼烧前 干 飞灰 的质量 。 １３ 高 温下 飞灰 中重金 属 的挥 发性 研究 ． 以 Ｐ 、Ｃ 、Ｃ ｂ ｒ ｄ为代 表金 属 元 素 ，对 其 进 行挥 发 过程 的研究 。实 验 方法 ：从 ８０Ｃ开 始 ，然 后是 ０ｏ
污泥焚烧飞灰重金属提取的实验研究
污泥焚烧飞灰重金属提取的实验研究污泥焚烧减量率高、可以破坏有机微生污染物、回收能量,是一种彻底的污泥处置方法。
焚烧过程会产生大量含有较高浓度重金属和持久性有机污染物的飞灰,如何处置飞灰也是一个重要问题。
本文采用嘉兴某热电厂污泥焚烧飞灰,研究了在实验室提取污泥飞灰中重金属的方法。
本文使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)以及激光粒度仪对飞灰表征、全元素含量、以及重金属元素含量进行测试。
并使用BCR连续提取法分析飞灰中重金属形态。
通过飞灰性质的分析得出：飞灰的的主要元素为C、O、Ca、Fe、Al、S、Na、K,飞灰中含量较高的重金属是Cu、Zn、Pb,并且Cu、Zn、Pb、Cd化学性质活泼容易逸出。
通过测试确定目标提取元素为Cu、Zn、Pb。
本文采用水洗对污泥飞灰进行预处理,目的是洗脱飞灰中的可溶性盐,减少浸取剂的用量。
分别研究了水洗温度、水洗时间、水洗液固比对预处理效果的影响。
研究表明使用去离子水浸洗飞灰液固比L/S=7mL/g、水洗时间为40min时,可以滤除75%的K、76%的Na、42%的Ca,并且对重金属的浸取能力很低。
本文采用“碱酸两步浸取”分别浸取目标重金属元素Pb、Cu、Zn。
研究了浸取剂浓度、反应温度、浸取时间、反应液固比对NaOH浸取Pb和H2SO4浸取Cu、Zn的影响。
结果表明温度70℃、L/S=25mL/g、反应时间1h、NaOH浓度4mol/L时,Pb的浸出率可以达到60%。
反应时间为20min、L/S=8mL/g、H2SO4浓度为lmol/L 时、Cu、Zn的浸出率分别达到72%和70%。
本文采用调节pH的方法对H2SO4浸取液进行Fe3+离子除杂,除Fe率在pH=3.4时可以达到96%,除杂的过程生成胶体Fe(OH)3,会吸附目标元素并且较难过滤。
1.3倍理论用量Zn粉可完全置换浸取液中Cu2+离子。
垃圾焚烧飞灰中重金属高温挥发影响因素分析
填埋 、 堆 肥和 焚烧 等三 类 ＿ １ ］ ， 其 中焚 烧是 世界 上 一些 经济 发达 国家广 泛采 用 的一种 城市 生 活垃圾 处 理技 术。 因垃 圾成 分复 杂并且 含有 大量 的重金属 ， 在燃 烧 的过程 中这些重 金属成分会 以灰渣 、 飞灰 甚至 烟气为 载体排 入周边环境 ， 从 而形成 重金属 的二次污染 ＿ ２ ］ 。
现挥 发 ， 在离开燃 烧 区域后 冷凝 。 但 Ｈ ｇ 例外 ， 因为在 整个燃烧过程 中， Ｈ ｇ 只停 留在气相 中 ， 不会 出现冷凝 。
３ ． ２ Ｓ， ＣＩ 及碱 金属 的影 晌
２ 焚 烧 飞 灰 中重 金 属 的 主 要 来 源
垃圾 焚烧 飞灰 中含 有 多种 重 金 属 ，如 Ｐ ｂ ， ｃ ｄ ，
在 温 度 不 高 的情 况 下 ， ｓ会 和 重 金 属形 成 稳 定 的金属 硫化 物 ，从 而在某 种 程度上 代 替 了重金 属 与
Ｃ ｌ 和 Ｏ的反应 。Ｄ ｉ ｒ ｋ Ｖ ｅ ｒ ｈ ｕ ｌ ｓ ｔ 等人 的研究表 明 ， 在
Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｓ ｅ ｔ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｓ ， ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｙ
中图分类号 ： Ｘ ７ ０ ５
文献标识码 ： Ａ
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垃圾焚烧飞灰重金属热分离工艺及挥发特性研究垃圾焚烧飞灰因含有高浸出浓度的重金属被视为危险废物,必须经水泥固化、化学药剂稳定化、熔融固化、高温烧结等技术将重金属固化后方可填埋或资源再利用。
从环境长期的安全性考虑,经这些方法处理后残留在飞灰产品中的重金属不但会对环境构成潜在的危害,而且也是一种金属资源的浪费。
为此,本文充分利用飞灰中重金属在高温处理过程中易挥发这一特性,对飞
灰中高含量的Pb、Cd、Cu、Zn等重金属进行高温热分离研究,重金属挥发物随烟气一起冷凝形成二次飞灰。
经高温热分离技术处理后的飞灰可作为普通废物填埋或建筑原材料,而二次飞灰中的重金属含量较高,相当于一种特殊的重金属富矿,可作为冶金原料。
通过热分离工艺参数优化,确定了温度和时间为焚烧飞灰高温热处理的主要影响因素,而气氛和进气流量对重金属的挥发影响不显著。
从重金属挥发效率和节能角度考虑,其最佳挥发温度和时间分别为1000℃和120min,此时重金属Pb
的挥发率高达99.7%,Cd和Cu的挥发率达89.7%和77.9%,Zn仅为53.2%;若提高温度和延长热处理时间,可使Pb的最大挥发率接近100%,Cd、Cu分别高达98%和95%以上,而Zn也能达到90%以上。
实验通过添加不同种类的氯制剂(CaCl2、MgCl2、AlCl3、FeCl3和NaCl)和“飞灰水洗预处理工艺”等研究方法,对重金属热分离的氯化反应机理进行了深入地探讨,并以氯制剂“平衡分压”和“反应的吉布斯自由能函数变”两种理论对氯化反应机理进行了解释。
为了进一步验证氯化反应机理的正确性和科学性,本文采用人工配灰模拟实验对氯化反应机理进行了验证,结果发现模拟实验曲线与飞灰实验曲线非常拟合,从而验证了氯化反应机理的正确性。
在飞灰“热重分析”实验数据的基础上,利用Friedman和Ozawa法对飞灰热重测试结果进行了分析,并采用三步连串反应模型:A --(Fn)--> B
--(Fn)--> C --(Fn)--> D对飞灰热力学进行模拟,得到模型
v=kcn=Ae-E/RTcn;并在氯化反应机理的基础上,建立了重金属热分离动力学模型C=Cg(1-e-kt/h)。
二次飞灰理化特性分析表明:在宏观上,干燥的二次飞灰为黄褐色粉末,吸潮后逐渐形成粘稠浆状体,颜色由黄色渐变为天蓝色,随着水分的增加变为蓝绿色或浅绿色;在微观上(SEM),二次飞灰颗粒形状大小不一,多以不规则块状、棒状体居多,不规则形状的大颗粒表面上附着了一些形状各异的小颗粒。
与原灰相比,二次飞灰中重金属Pb、Cu、Zn和Cd的含量大幅度提高,其中Pb的质量百分含量高达10%,是原灰的5倍;Cu和Zn的质量百分含量也高达5.7%和8.7%,与矿石的工业品位相近,说明二次飞灰可作为金属矿藏。
物相分析表明二次飞灰中主要由Cl、Pb、Cu、Zn、K组成,占总量的98.1%,其中Cl约占了40%左右;二次飞灰中还存在大量金属氯化物,如PbCl2,这进一步验证了飞灰中重金属在高温热处理过程中主要以氯化物形式挥发的反应机理。
总之,飞灰中重金属的高温热分离是可行的,可解决传统的飞灰处理方法给环境造成的隐患问题。