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低压条件下垃圾焚烧飞灰碳酸化固碳脱毒实验研究

雷俊  
【摘要】:垃圾焚烧处理技术已广泛用于我国城市固体废弃物的处理,然而固体废弃物的焚烧会产生大量的有毒飞灰。飞灰由于含有较高的二噁英,可溶性盐及重金属,填埋处理之前必须进行稳定化处理。同时焚烧过程还会产生部分CO_2气体,成为温室气体的一个重要排放源。飞灰碳酸化处理一方面能够吸收部分的CO_2形成碳酸盐矿物质,另一方面飞灰中的重金属可被困在新形成的矿物质中而减少浸出,实现以废治废的思想,具有较好的应用前景。 本文通过选取上海地区某垃圾焚烧电厂,武汉地区某两垃圾焚烧电厂等三个电厂的飞灰样品(分别记为SH、WH1、WH2),对其进行CO_2碳酸化处理,全面考察了液固比,反应温度,反应时间等对飞灰碳酸化吸收固定CO_2效果的影响,同时对碳酸化处理前后飞灰中主要的九种重金属(Pb、Cu、Zn、Cr、Cd、Co、Ni、As、Hg)浸出特性进行了实验研究,考察了碳酸化处理对飞灰的稳定作用。其中借助XRD,SEM对三种飞灰样品碳酸化前后的矿物相,微观形貌进行了分析,借助TG-DSC分析了碳酸化过程所吸收的CO_2量。此外,针对进一步的动态碳酸化实验研究进行了鼓泡流化床冷态实验台架的初步设计。 经过碳酸化处理之后上海飞灰样品中的Ca(OH)2和CaClOH峰消失,而CaCO3峰增多,且峰值明显增强。武汉灰样品经过碳酸化处理后其CaCO3的峰值有所增强。 对不同液固比碳酸化处理下吸收CO_2的量进行分析发现,SH以及WH2灰样品在液固比为0.2ml/g处理时具有最大的CO_2吸收固定量,分别为54.95L/kg和9.89L/kg,而WH1灰样品则在0.3ml/g时具有最大的吸收固定量为9.63L/kg。且SH灰样品的液固比重复实验也得出相当的结论。对比不同灰样对CO_2的吸收量可以发现灰中Ca(OH)_2和CaClOH等易于与CO_2反应生成CaCO_3物质的含量多少对飞灰碳酸化吸收CO_2具有较大影响。在本文实验条件下,SH飞灰碳酸化吸收CO_2的量随着反应时间的增长而增加,最后趋于一个稳定值。同时在本文所选的四个反应温度条件中,100℃时碳酸化具有更好的CO_2吸收效果。 对飞灰进行碳酸化处理可以有效降低飞灰中Pb、Cr、Co、Ni、Cu、As、Hg的浸出浓度,但是增加了重金属Cd的浸出。WH1、WH2两种灰样的Zn在经过碳酸化处理之后,浸出浓度增加,而上海灰样则有增加有减少。此外,在以最佳液固比条件对飞灰进行碳酸化处理之后,Pb、Cr、Co、Ni、Cu、As、Hg的浸出通常都能降低至最低。


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