SiO2添加劑對城市垃圾焚燒飛灰熔融特性的影響
摘 要:在小型熔融實驗臺上,將不同比例的si02與焚燒飛灰均勻混合進(jìn)行熔融處理實驗,系統(tǒng)地研究了SiO2摻入量對熔融試樣的重金屬分布、浸出毒性等方面的影響。結(jié)果表明,飛灰SiO2摻入量對焚燒飛灰熔融特性有顯著影響,SiO2添加劑可有效控制焚燒飛灰重金屬污染物。當(dāng)Cr,SiO2摻入量為15%時,Cr的固溶率達(dá)到最高,為106.%3%;對于Ni,Cu和As,當(dāng)SiO2的摻入量低于15%時,有利于它們的圃溶率提高,但SiO2摻入量超過15%時,3種重金屬的固溶率與si02摻入量成反比。對于Cd、Pb、Zn,三者的揮發(fā)率均隨SiO2的添加量增加而減少,但SiO2對zn的揮發(fā)抑制作用較明顯,而對Pb,Cd的揮發(fā)有較弱影響;SiO2摻入量對Hg的揮發(fā)幾乎沒有影響。當(dāng)SiO2摻入量超過200時,熔渣斷面平整且結(jié)構(gòu)致密,呈細(xì)條紋狀,表面無任何孔隙。隨著SiO2摻入量的增加,試樣收縮率趨于線性增長,熔渣密度則緩慢減小,熔融體中重金屬的浸出率呈減少趨勢。
關(guān)鍵詞:焚燒飛灰;熔融;重金屬;SiO2添加劑
垃圾焚燒飛灰中含有高濃度的Cd、Pb、Zn、Hg、Cr等重金屬物質(zhì)和鹽類,由于重金屬不能被微生物分解且極易在生物體內(nèi)富集,從而形成毒性更強(qiáng)的化合物,這將對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成極大的潛在威脅。因此,焚燒飛灰的熔融處理不僅可以減少重金屬、鹽類的溶出,使飛灰轉(zhuǎn)變成物化性質(zhì)穩(wěn)定的熔渣,而且熔渣可作為路基材料、混凝土骨料、瀝青骨料等,達(dá)到資源化利用的目的。
添加劑在飛灰熔融過程中起重要作用,適宜的添加劑不僅可以降低熔融處理的難度和費用,而且可以抑制重金屬等污染物的排放。研究表 ,在焚燒飛灰中加入一些添加劑進(jìn)行玻璃化處理是可行的。Chirst 和Chan研究認(rèn)為1000℃高溫中加入CaCI2熔融飛灰3 h以上,可以降低飛灰中的重金屬含量,使其轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)的重金屬化合物,從而降低了熔渣中重金屬含量,致使熔渣中重金屬的溶出率降低。SiO2是飛灰熔融處理常用的添加劑,在爐內(nèi)高溫的條件下,SiO2與飛灰中的化合物會發(fā)生礦物相反應(yīng),形成新的礦物相,從而降低了重金屬的浸出。
近來國內(nèi)外研究者對焚燒飛灰熔融處理等方面進(jìn)行了較深入的研究 ,然而,這些研究中關(guān)于SiO2添加劑對飛灰熔融特性影響方面的鮮見報道,因此,對SiO2添加劑對飛灰熔融過程中重金屬遷移的影響在實驗方面有待于進(jìn)一步研究。本文針對摻入SiO2添加劑的焚燒飛灰進(jìn)行熔融實驗,并對不同比例SiO2添加劑對熔融試樣的重金屬分布、浸出毒性等方面的影響進(jìn)行了研究,為焚燒飛灰的無害化、資源化批量處理提供必要的依據(jù)。
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