城市垃圾焚烧飞灰熔融实验研究

论文摘要

垃圾焚烧处理并回收烟气显然是城市垃圾无害化、减量化、资源化处理的一种有效方式,是目前国内外广泛采用的城市垃圾处理方式。垃圾焚烧发电厂产生的焚烧飞灰,由于富含高浸出毒性的重金属及其化合物而被列为危险废物,必须进行特殊处理。论文针对重庆市同兴垃圾焚烧发电厂飞灰,开展了飞灰熔融分离工艺基础研究。对飞灰物理化学特性、物理特性、微观形貌、矿物组成特性、浸出毒性等进行了系统分析。焚烧飞灰外观松散,呈球状、椭圆状、片状层叠在一起,比表面积大,化学成分十分复杂,其主要成分为CaO、SiO2、Al2O3,并有少量重金属Cr、Mn、Cu、Zn、Pb、Hg、Cd等,浸出液中Cr、Zn、Pb、Cd的浓度超出国家固体废物浸出毒性鉴别标准。采用高温熔融分离方法对焚烧飞灰进行直接熔融固化处理,研究了熔融温度、熔融时间、飞灰碱度等因素对飞灰试样熔融特性以及重金属在气、液相的迁移规律和影响。结果表明:飞灰直接熔融过程中重金属的迁移特性因元素不同呈较大差异。Cr、Mn、Cu属于难挥发金属,而Zn、Pb、Cd、Hg容易挥发,固化效果较差。飞灰直接熔融最佳工艺条件为:熔融温度1350℃,熔融时间25min,球团碱度1.1。采用铁浴法对焚烧飞灰进行熔融分离,研究飞灰中各金属元素在渣铁间的迁移分配规律。Cr、Mn、Fe、Cu等高沸点元素主要分配在铁相中,其中Fe、Cu在铁相中的分布分别超过90%和70%,Mn、Cr约60%进入铁相中。当在实验条件为:熔融温度1350℃,熔融时间25min,球团碱度1.1,铁渣比为1:1时,熔融分离效果最明显。焚烧飞灰通过直接和铁浴熔融后,灰渣减容效果明显,微观结构更为紧凑致密,其重金属浸出毒性浓度也远远低于浸出标准,都能达到稳定化、无害化的处置效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 我国城市生活垃圾的特点
• 1.2 国内外垃圾处理的方式及现状
• 1.2.1 国内外垃圾处理的方式
• 1.2.2 国内外垃圾处理现状
• 1.3 城市垃圾焚烧飞灰的特性
• 1.4 焚烧飞灰的处理技术现状
• 1.4.1 水泥石灰固化
• 1.4.2 熔融固化法
• 1.4.3 化学药剂固化
• 1.4.4 酸或其它溶剂洗提法
• 1.4.5 垃圾焚烧飞灰处理方法比较
• 1.4.6 国内外垃圾焚烧飞灰熔融处理研究
• 1.5 课题的目的、意义和内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究意义
• 1.5.3 研究内容
• 2 飞灰基本特性研究
• 2.1 飞灰样品的采集和预处理
• 2.1.1 飞灰样品的采集
• 2.1.2 飞灰样品的预处理
• 2.2 飞灰的物理特性
• 2.2.1 飞灰的湿度
• 2.2.2 飞灰的吸水性
• 2.2.3 飞灰的微观性质研究
• 2.2.4 飞灰粒径测量
• 2.3 飞灰的化学性质
• 2.3.1 元素组成
• 2.3.2 飞灰的矿物组成
• 2.3.3 飞灰中重金属含量
• 2.3.4 飞灰中重金属物质的形成机理探讨
• 2.4 飞灰的浸出毒性
• 2.4.1 飞灰样品的配备
• 2.4.2 实验方法
• 2.4.3 实验结果和讨论
• 2.5 重庆市焚烧飞灰与深圳、上海飞灰的性质对比研究
• 2.6 本章小结
• 3 城市垃圾焚烧飞灰直接熔融分离实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 飞灰熔融特性及碱度
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 实验装置
• 3.3.3 实验方案设计
• 3.3.4 分析测试仪器和方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 飞灰试样差热分析
• 3.4.2 不同因素对飞灰直接熔融过程中重金属行为的影响
• 3.4.3 熔融灰渣微观形貌分析
• 3.4.4 熔融灰渣矿相组分分析
• 3.4.5 熔融灰渣浸出毒性分析
• 3.4.6 飞灰的损失率
• 3.4.7 实验室条件下熔融分离飞灰中重金属元素的最佳工艺参数
• 3.5 本章小结
• 4 城市垃圾焚烧飞灰的铁浴熔融分离实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法设计
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 实验装置
• 4.2.3 实验方案
• 4.3 实验结果分析讨论
• 4.3.1 不同因素对飞灰铁浴熔融分离重金属迁移规律的影响
• 4.3.2 铁浴熔融灰渣微观形貌分析
• 4.3.3 铁浴熔融灰渣矿相成分分析
• 4.3.4 铁浴熔融灰渣浸出毒性研究
• 4.4 FactSage 软件模拟计算
• 4.4.1 计算方法
• 4.4.2 计算结果分析讨论
• 4.4.3 计算结果与实验结果相比较
• 4.5 飞灰铁浴熔融双模理论分析
• 4.5.1 模型建立
• 4.5.2 模型分析
• 4.6 飞灰铁浴熔融与直接熔融无害化效果比较
• 4.7 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录