氣氛對焚燒飛灰熔融過程中重金屬行為的影響

更新時間：2008-05-05 15:28 來源：作者: 王學濤，金保升，仲兆平，黨小劍閱讀：1255

摘要：在小型熔融爐上將焚燒飛灰進行熔融處理實驗，系統地研究了不同氣氛對幾種重金屬固溶、揮發行為的影響，并用掃描電鏡對試樣微觀結構進行了分析。結果表明，在氧化性氣氛下重金屬Cr、Ni、Cu、As的固溶率與其熔沸點呈正相關，固溶率依次為：Cr>Ni>Cu>As；低沸點重金屬Pb、Cd、Hg等在熔融過程中均有很高的揮發性，由于熔融時Zn易形成Zn₂SiO₄、ZnSiO₃和ZnAl₂O₄等不易揮發的化合物，故其揮發率較低。還原性氣氛有利于Ni、Cr、Cu 和As 的固溶，有助于Hg、Cd、Zn 的揮發，但對Pb 的揮發卻有抑制作用，Pb的揮發率在1100~1400 ℃范圍均小于50 %。還原性氣氛下飛灰的熔融效果明顯優于氧化性氣氛，低沸點重金屬的揮發率也高于氧化條件，熔渣斷面氣孔基本消失，且表面平整光滑，結構致密緊湊。

關鍵詞：熱能動力工程；焚燒飛灰；熔融；重金屬；氧化性氣氛；還原性氣氛

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焚燒飛灰中含有高浸出率和有毒的重金屬，為了減少飛灰對環境的危害，防止飛灰中的毒性重金屬對土壤、地下水造成污染，對焚燒飛灰進行無害化處理顯得尤為重要。近年來許多國內外研究者針對飛灰中重金屬的浸出特性做了大量研究：Kwinam在1450℃溫度條件下對焚燒飛灰和水玻璃制成的粒狀物進行玻璃化實驗，發現玻璃化處理可降低毒性重金屬的浸出，Zn、Pb、Cr、As、Cu、Mn、Cd 有效地固溶在SiO₂網狀結構中。Sarbak研究了不同焚燒飛灰的化學組成、差熱分析、比表面積孔隙率等特性。Cheng對臺灣焚燒飛灰進行高溫等離子玻璃化處理。然而關于不同氣氛下垃圾焚燒飛灰熔融處理過程中重金屬的固溶和揮發行為特性還缺乏系統研究。

本文通過對不同氣氛下垃圾焚燒飛灰進行熔融實驗，分別探討了熔融過程中氧化、還原性氣氛對試樣中重金屬（Ni、Cr、Cu、As、Cd、Pb、Zn、Hg 等）的固溶、揮發特性的影響，并借助于SEM對不同氣氛下熔渣進行分析，研究結果可為國內外垃圾焚燒飛灰的減容化、無害化、資源化批量處理提供重要依據和指導。

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