论文部分内容阅读
目前,危险废物共燃烧技术因其具有减量化、无害化和资源化的优势而发展迅速,但是重金属含量高的危险废物,在其共燃烧过程中重金属会富集在烟气、飞灰和炉渣中而产生二次污染。本文选取了酸洗污泥和烟煤为研究对象,借助高温管式炉和FactSage软件开展了酸洗污泥和煤共燃烧过程中10种重金属(As、 Cd、Gr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sb、Se、Zn)迁移分布规律的实验和热力学平衡模拟研究,获得了温度、污泥掺混比对共燃烧过程中重金属迁移分布的影响并对熔融态炉渣的能谱、XRD及浸出毒性进行了分析。本文首先通过实验研究了共燃烧温度对重金属迁移分布的影响,结果显示,Cd、Se、Zn是易挥发重金属,其在烟气中的分配率占主导。As、Cu、Pb、Sb是半挥发重金属。随着温度的升高,4种重金属在烟气、飞灰和炉渣中的变化不尽相同。Cr、Mn、Ni属于难挥发重金属,绝大部分分布于炉渣中,在烟气和飞灰中的含量很少。其次利用FactSage软件开展了温度对重金属迁移分布影响的热力学平衡模拟,研究发现As主要以Ca3(AsO4)2、AS4O6的形式存在；Cd、Sb、Se完全以气态形式存在；CuO与Fe203结合生成CuO·Fe2O3(s),当温度继续升高,CuO·Fe2O3(s)开始分解并生成CuCl(·g)、(CuCl)3(g)和Cu(g); Pb主要以Pb2Fe2Si209(s)、PbO(g)、 PbCl2(g)的形态存在;600～1000℃时,Zn主要以ZnAl2O4的形式赋存在炉渣中,1200℃时,ZnAl2O4完全分解并转化成Zn(g)。Cr、Ni在炉渣中主要以FeCr2O4、 FeNi2O4的形式存在,Mn在炉渣中会和Al2O3、SiO2结合成硅铝酸盐。接着通过实验研究分析了污泥掺混比对重金属迁移分布的影响,结果表明,As、Cd、Cu、Pb、Se、Sb、Zn在烟气的分配率均随污泥掺混比呈下降的趋势,而在炉渣中的分配率则不断增加,但这7种重金属在飞灰中的分配率变化略有不同。Cr、Mn、Ni在烟气和飞灰中的分配率都很小,而在炉渣中的分配率则随污泥掺混比的增加而增大。最后对熔融态炉渣进行了能谱、XRD晶相和浸出毒性分析,结果得出,炉渣能谱中的主要元素种类没有发现大的变化,但氧含量逐渐增加,重金属Cr、Ni的含量有所下降；分析XRD谱图可知,1300℃时Cr、Ni主要以NiO、NiFe2O4、 NiCr2O4、Cr2O3的形式存在于炉渣中,而1400℃和1500℃时只检测到SiO2和Fe2O3；大体上10种重金属在浸出液中的浓度随着污泥掺混比的增加而呈现减小的趋势。