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燃煤飞灰热处理过程中汞的迁移特性研究

刘青  
【摘要】: 燃煤飞灰现已被广泛应用于建材、农业、冶金、环保和其它领域,这些燃煤飞灰综合利用的工艺几乎都有对飞灰进行热处理的过程。燃煤飞灰中高度富集了痕量元素汞,而汞又具有易挥发特性和较强的毒性,在热处理的过程中汞极易逸出,造成二次污染,所以对燃煤飞灰再利用行业的热处理过程中汞的迁移特性的研究就具有重要的意义。 实验选取珠江电厂(1#)、广州石化总厂电除尘设备的第一电场(2#)和第二电场(3#)和贵州某电厂(4#)四种飞灰样品。首先分析了燃煤飞灰的粒径分布、比表面积、未燃尽炭量及形貌特征等物化性质。前三种飞灰呈灰白色,1#飞灰粒径最小,2#和3#仅粒径分布不同,适合用于分析燃煤飞灰粒径与汞逸出量的关系,4#飞灰未燃尽炭量最大,呈黑色。接着采用安大略水法(Ontario Hydro Method)对飞灰在热处理过程中逸出的汞进行吸收采集;然后采用王水水浴消解的方法对热处理后飞灰进行消解;最后选用形态分析法将在不同温度和时间下热处理的飞灰分为水可浸出态、可交换态、碳酸盐-表面氧化物结合态和残渣态这四种形态分别提取。样品汞的测试则是通过F732-S测汞仪测定。 实验成果如下: (1)在实验室内建立了利用安大略水法(Ontario Hydro Method(OHM))在管式炉上对飞灰热处理过程中逸出的汞(Hg0/Hg2+)进行吸收采集和测试的方法; (2)讨论了热处理温度、热处理时间、飞灰粒径、未燃尽炭量等对汞(Hg0/Hg2+)的逸出和王水可溶出总汞的影响,四种飞灰样品中汞(Hg0/Hg2+)的逸出情况跟温度和时间的关系各有不同。2#和3#飞灰中,粒径较小的Hg0逸出量较大,飞灰粒径较大的Hg2+逸出量较大。1#、2#和3#飞灰中,未燃尽炭含量高的飞灰,其汞的逸出量较大。王水可溶出总汞量随着热处理温度和时间的增大而减小; (3)采用形态分析法对实验选取的燃煤飞灰中汞的形态进行分别提取测定,结果表明实验选取的四种飞灰中汞主要以残渣态存在,占所有汞含量的84%~98%,经焙烧后水浸态所占的比例由1%~2%提高到4%~7%,平均提高了4.5%; (4)利用扫描电镜观察热处理后的飞灰,其球状的原貌有所破坏,出现了孔洞、孔隙、裂纹和颗粒粘附、聚集现象。且热处理温度越高,加热时间越长,粘附和聚集现象越明显; (5)实验多选用的四种飞灰热处理前飞灰中硅铝质主要为石英、莫来石和氧化铝,钙质主要是以亚硫酸钙和与硅、铝结合的形式存在,铁质则主要是以磁铁矿和赤铁矿的形式存在。经1000℃热处理后,硅铝质和铁质主要成分基本保持不变,以亚硫酸钙形式存在的钙质被氧化为硫酸钙。


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