生活垃圾焚烧飞灰的物理化学特性研究

为进一步研究飞灰在建材中的可利用性,采用XRF(X射线荧光光谱仪)、SEM(环境电子扫描电镜)、XRD(X射线衍射仪)、IR(红外光谱仪)、ICP(电感耦合等离子体原子发射光谱仪)、激光粒度分析仪等先进仪器,分析了生活垃圾焚烧飞灰的粒径、微观形貌及组成.结果表明98%～99%的飞灰颗粒粒径在4～100 μm之间,颗粒分布比较均匀;玻璃相含量高达59%,其中的玻璃微珠使得飞灰具有较大的活性;主要化学成分是CaO、SiO2、Al2O3,含量分别35.8%、20.5%、5.8%,构成SiO2-Al2O3-金属氧化物体系;主要矿物成分是SiO2、CaCl2、Ca3Si2O7、Ca2SiO4·0.35H2O,Ca9Si6O21·H2O,K2Al2Si2O8·3.8H2O和AlCl3·4Al(OH)3·4H2O等硅酸盐及铝硅酸盐.指出飞灰是一种有用材料.     

生活垃圾焚烧飞灰的物理化学特性

分析了生活垃圾焚烧飞灰的粒径、微观形貌及组成。结果表明:98%～99%的飞灰颗粒粒径在4～100μm之间,颗粒分布比较均匀;玻璃相含量高达59%,其中的玻璃微珠使得飞灰具有较大的活性;主要化学成分是CaO、SiO2和Al2O3,含量分别35.8%、20.5%、5.8%,构成SiO2-Al2O3-金属氧化物体系;主要矿物成分是SiO2、CaCl2、Ca3Si2O7、Ca2SiO.40.35H2O、Ca9Si6O21.H2O、K2Al2Si2O8.3.8H2O和AlCl3.4A(lOH).34H2O等硅酸盐及铝硅酸盐,因此飞灰是一种有用材料。     

CO_2流体相在紫苏花岗岩形成中的作用

紫苏花岗岩是产在麻拉岩相地体中的一种含有紫苏辉石的特殊花岗岩。与一般花岗岩相比较，它的形成条件除具有高温（750～1000℃）、中高压（（6～12）×108Pa）外，更重要的是具有贫H2O富CO2流体相的特征。紫苏花岗岩矿物中大量的贫H2O富CO2高温液态包裹体的存在肯定了这一事实。五相体系Mg2SiO4－KAlSiO4－SiO2－H2O-CO2中富SiO2部分的部分熔融实验表明，在高温条件下，（750°～1200℃），其高CO2／H2O比值的体系在低压下（＜3×108Pa）熔出的熔体成分类似于一般花岗岩成分；高压下（（8～15）×108Pa），则熔出类似紫苏花岗岩成分的熔体。该体系在富CO2流体时，当温度超过1000℃，压力大于15×108Pa也熔出类似紫苏花岗岩的熔体。     

城市混合垃圾组分及其燃烧产物特性分析

对混合垃圾自然组分、物性及燃烧产物特性进行了实验研究。结果表明 :城市混合垃圾中无机物、水分、灰分含量较高 ,热值较低 ;燃烧产物中烟气的主要成分是 N2 、CO2 、H2 O、O2 ,以及少量 CO、HCl、NOx、SOx、H2 S等 ;灰渣的主要成分是 Si O2 、Al2 O3、Ca O、Ca SO4等。随着过量空气系数的增大 ,呈现 CO、HCl、SOx、H2 S减少 ,NOx 增加的趋势 ;随着温度的升高 ,CO、H2 S逐渐减少 ,HCl、SOx、NOx 增加 ;适宜的城市混合垃圾燃烧温度应在 80 0～ 1 0 0 0℃     

矿物演化行为对垃圾焚烧飞灰熔融特性的影响

以焚烧飞灰为主要原料,采用灰熔点测试、差示扫描量热法、X射线衍射、扫描电子显微镜等方法,研究了掺加SiO₂(以w计)对焚烧飞灰熔融特性的影响,并利用CASTEP模块模拟计算生成矿物的反应活性. 结果表明,当w(SiO₂)为29.14%时,焚烧飞灰流动温度为1 355 ℃,比原灰降低了近200 ℃,熔融特征温度随w(SiO₂)增加而上升. 将焚烧飞灰熔融并热处理后得到微晶玻璃,其矿物质组成为硅灰石、假硅灰石、钙铝黄长石、钙铁榴石、硬石膏和三型钾霞石等. 分子模拟计算结果表明,假硅灰石、钙铝黄长石和钙铁榴石形成能高,属耐熔矿物,而硅灰石、硬石膏和三型钾霞石等助熔矿物的低共熔会导致灰熔融温度降低. SiO₂/CaO(质量比,下同)<1时,过量的Ca2+易与活性氧发生集聚反应,形成热稳定性好的假硅灰石;SiO₂/CaO接近于1时,生成以硅灰石为主晶相的助熔矿物,硅灰石形成能为-41.67 eV,低于其他矿物,并且晶体氧原子中活性氧比例达到77.78%;当SiO₂/CaO>1时,大量无定形SiO₂及方石英(非活性氧)的存在致使灰熔融温度升高. 硅酸盐矿物熔体中非活性氧(Si—O—Si)和活性氧(Si—O,自由氧)占氧原子比例的变化是焚烧飞灰熔融特性改变的内因.      

生活垃圾焚烧飞灰制陶瓷砖表征

为了探索生活垃圾焚烧飞灰资源化利用途径,在对飞灰化学组成及矿物成分分析的基础上,利用飞灰、黄陶土、耐火砂及长石研制陶瓷砖,最佳配比方案为:飞灰20%,黄陶土60%,长石10%,耐火砂10%,分析了最佳配比制品的吸水率、抗压强度、微观结构及水平振荡浸出毒性。结果表明:飞灰属SiO2-Al2O3-金属氧化物体系,主要矿物成分是钙硅酸盐及铝硅酸盐等,可用于制陶瓷砖;最佳配比制品达MU15强度等级,满足抗风化的要求;随煅烧温度的升高,制品结构不断密实化,960℃烧成的制品显示出完全烧结的特点,960~1 000℃烧成的制品中出现明显的晶化、玻璃化过程。最佳配比制品重金属浸出毒性完全达标,重金属的浸出率与坯体相比大大降低。     

Material conversion from paper sludge ash in NaOH solution to synthesize adsorbent for removal of Pb^2＋, NH^4＋ and PO4^3- from aqueous solution

Material conversion from paper sludge ash (PSA) in NaOH solution was attempted to synthesize the adsorbent for removal of inorganic pollutants, such as Pb2+, NH4 + and PO4 3?? from aqueous solution. PSA of 0.5 g was added into 10 mL of 3 mol/L NaOH solution, and then heated at 80, 120, and 160°C for 6–48 hr to obtain the product. PSA mainly composed of two crystalline phases, gehlenite (Ca2Al2SiO7) and anorthite (CaAl2Si2O8), and amorphous phase. Hydroxysodalite (Na6Al6Si6O24 8H2O) was formed at 80°C, and anorthite dissolved, whereas gehlenite remained una ected. Katoite (Ca3Al2SiO4(OH)8) was formed over 120°C, and hydroxycancrinite (Na8(OH)2Al6Si6O24 2H2O) was formed at 160°C, due to the dissolution of both gehlenite and anorthite. Specific surface areas of the products were almost same and were higher than that of raw ash. Cation exchange capacities (CECs) of the products were also higher than that of raw ash, and CEC obtained at lower temperature was higher. Removal abilities of products for Pb2+, NH4 +, and PO4 3?? were higher than that of raw ash.With increasing reaction temperature, the removal e ciencies of Pb2+ and NH4 + decreased due to the decrease of CEC of the product, while removal e ciency for PO4 3?? was almost same. The concentrations of Si and Al in the solution and the crystalline phases in the solid during the reaction explain the formation of the product phases at each temperature.     

煤化学链燃烧钙铁双氧载体竞争还原反应平衡分析

采用Ca SO4和少量Fe2O3所组成的混合物作为化学链燃烧的复合氧载体,对水蒸汽气化介质条件下煤气化-复合氧载体还原反应展开热力学分析,探讨了双氧载体在燃料反应器中的竞争还原反应机理及铁氧化物与气体硫化物、与煤灰反应的可能性.铁基氧化物主要是起到载氧的作用,其加入有利于提高燃料燃烬度,且不会被过度还原成Fe O或Fe.在850~1050℃反应温度范围,铁氧化物不会与SO2和H2S反应而转化成Fe S或Fe S2.Ca SO4还原副反应生成的Ca O容易与煤灰中Si O2和Al2O3反应,生成钙的硅酸盐和铝酸盐.     

铝型材碱洗废液闭路循环工艺研究

铝型材表面处理工艺中产生大量碱洗废液,其主要成分为NaOH与Al(OH)3,如不能有效回收,会造成严重环境污染与资源浪费。故针对含有“长寿碱蚀剂”的废液提出了生石灰处理工艺。此工艺简单,效果好,铝去除率最高可达97%,碱回收率可在80%左右,完全可以实现工业化生产。同时,该法原料价格低廉易得,实现闭路循环,而且其副产品CaCl2·2H2O、Al2(SO4)3·18H2O、CaSO4·2H2O等均有较高利用价值。     

煤粉炉联产贝利特-Q相水泥熟料及其水化性能试验

选用长广煤为试验煤种,分析纯CaO、MgO为添加剂,在两段多相反应实验台开展联产Q相水泥熟料试验.同时,对熟料样品矿物组成进行XRD、SEM和EDS分析,并对联产获得的Q相水泥熟料样品开展水化强度、膨胀性、安定性、凝结时间和水化性能等测试.结果表明,熟料样品矿物组成主要为2CaO·SiO2、Q相和3CaO·3Al2O3.CaSO4等;Q相水泥熟料样品砂浆试样各龄期抗压强度和抗折强度接近于32.5强度等级普通硅酸盐水泥标准,当Q相水泥熟料中掺加30%的硅酸盐水泥熟料时,其砂浆试样各龄期抗压强度和抗折强度达到32.5强度等级普通硅酸盐水泥标准要求;Q相水泥熟料样品膨胀性、安定性和凝结时间符合国家水泥相关标准;除2CaO·SiO2外,联产Q相水泥熟料水化3d就出现2CaO·Al2O3·8H2O、3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O、xCaO·SiO2·yH2O和Al2O3·3H2O水化产物,且随着水化龄期的延长,2CaO·Al2O3·8H2O、3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O、3CaO·Al2O3·6H2O等水化产物逐渐增多,显示出良好的水化性能.     

二次飞灰理化特性及其Pb和Cu赋存形态

利用高温管式电炉，分别收集了1000，1150和1250℃条件下的二次飞灰，并利用XRF、EDX、XRD等手段对二次飞灰的理化特性及其重金属Pb和Cu的赋存形态进行了分析.结果表明：二次飞灰主要由重金属氯化物组成，重金属Pb和Cu的质量百分比分别为8.92%~10.11%和3.74%~5.73%；二次飞灰微观形貌分为不规则形状聚合体和多孔团絮集合体2种；二次飞灰极易吸潮，干燥的二次飞灰呈棕黄色，吸潮后逐渐变为黄色，最后变为糊状的蓝色浆体.     

我国14座生活垃圾焚烧厂飞灰的物化特性分析

对我国东北、华北、华东和华南地区14座城市生活垃圾焚烧厂的飞灰进行了组分、热灼减率和熔融特性分析。结果表明:我国炉排炉飞灰中CaO含量最高,其质量分数达到40%~60%;Cl含量次之,质量分数为20%~30%;同时富集大量易气化的重金属。飞灰的热灼减率随温度升高而显著增加,当温度达到1200℃以上时趋于稳定,最高可达40%以上。飞灰的流动温度受SiO₂的含量影响最显著,流动温度分布在1100~1500℃内。     

超细粉煤灰对甲基橙的吸附性能和机理研究

以粉煤灰为原料,通过球磨制得超细粉煤灰,研究了其对水中偶氮染料甲基橙的吸附性能和机理。结果表明,在25℃,pH值为2,投加量为0.7g,反应时间为120min时,粉煤灰对甲基橙的去除率为79.4%,超细粉煤灰对甲基橙的去除率可达93.8%。随温度升高,吸附量降低,证明该吸附为放热过程,并计算不同温度下各热力学参数△G,△H和△S。对实验数据运用相关数学模型拟合,显示等温吸附平衡符合Freundlich吸附等温式,吸附过程动力学更适合二级吸附动力学模型。     

烧结条件对垃圾焚烧飞灰中重金属固定率的影响

研究了烧结试验条件的变化对焚烧飞灰中重金属分布的影响规律,并进一步探讨了焚烧飞灰烧结过程中重金属的固定途径和固定效应。结果表明:烧结温度的升高会导致重金属挥发率的升高,Pb的挥发率从1 050℃的97.1%升高到1 180℃的99.7%;而Zn的挥发率从1 050℃的35.5%升高至55.2%。通过降低焚烧飞灰中氯盐含量,能够降低Zn与Pb的挥发速率。对原飞灰和水洗灰,延长烧结时间会造成Zn与Pb的挥发率升高而固定率下降。磷酸灰的变化情况与原飞灰及水洗灰不同,Zn与Pb的固定率随烧结时间的延长出现了小幅度的增加。     

PDAC改性粉煤灰处理印染废水的试验研究

采用高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDAC）和粉煤灰为原料,利用水溶液吸附的方法合成改性粉煤灰,并应用于印染废水的处理。通过正交试验和单因素影响试验,考察了改性的最佳工艺参数。结果表明,在吸附反应时间2h,反应温度40℃,改性荆PDAC浓度50g／L,pH值3．4的最佳条件下,改性粉煤灰对废水色度和COD的去除效果最好。     

粉煤灰基催化臭氧处理亚甲基蓝催化剂的制备

以粉煤灰作为载体,用等体积浸渍法负载NiO,CuO,Fe2O3等不同的活性组分,制备出不同单组分和双组分的催化剂,从中选择出最佳的催化剂为NiO/粉煤灰。通过正交试验确定制备NiO/粉煤灰催化剂的最佳条件为:负载量为1wt%,浸渍时间为15 h,煅烧温度为300℃,煅烧时间为2 h。将NiO/粉煤灰催化剂投加到臭氧氧化处理亚甲基蓝模拟废水体系中,处理效果有显著的提高,去除率由单独臭氧处理的88.04%提高到99.12%。     

垃圾焚烧飞灰熔融固化处理过程特性分析

为研究熔融固化过程中飞灰主要成分的迁移转化规律,在有温控的高温实验熔融炉中对垃圾焚烧飞灰进行了动态熔融固化实验研究,对处理后的飞灰进行了XRF、XRD分析检测,分析了飞灰熔融过程中熔融渣的主要成分、物相组成、碱度、挥发率和减容率的变化规律.试验结果表明:①飞灰中主要成分CaO、Al₂O₃和SiO₂的质量分数随着温度的升高而增加,而主要成分Cl元素和SO₃则从原来的20.59%和10.74%分别降低到0.15%和0.22%,可见高含量Cl元素和S元素是引起飞灰熔融固化挥发率高的主要原因,并且可能主要以氯化物和硬石膏的形式分解挥发,XRD的测定结果也进一步证明了这一点.②飞灰熔融前,碱度随温度的升高而显著降低,但当温度达到流动温度后,碱度值随温度的变化很小,基本保持在0.95左右.③飞灰中盐类分解挥发主要发生在1150℃～1260℃之间,在飞灰熔融温度前约100℃的范围内.     

粉煤灰催化H_2O_2氧化水中对硝基酚研究

采用粉煤灰做催化剂,研究了在常温常压下对H2O2氧化对硝基酚(PNP)的催化性能.在分析粉煤灰理化性质的基础上,考察了粉煤灰种类,不同预处理方法以及粉煤灰投加量、pH、反应时间、H2O2浓度等因素对PNP去除率的影响.结果表明,比表面积大,未燃炭含量高的粉煤灰催化效果好;经过350℃预处理可以有效提高其催化性能;在pH=2,反应时间为60min,H2O2起始浓度为200mg/L,粉煤灰投加量为60g/L的条件下,热处理粉煤灰对PNP的去除率为62.38%.其中,粉煤灰的比表面积、未燃炭以及活性金属氧化物均是影响其催化活性的重要因素.在催化氧化对硝基苯酚过程中,吸附占有重要作用,为总去除率的65.97%.粉煤灰可以重复使用,随使用次数增加,粉煤灰催化性能提高.第2次、第3次对PNP的去除率分别为82.47%和98.72%,之后的9次实验中去除率均保持在99%左右,在使用12次后催化性能降低.     

垃圾焚烧中氯化物对重金属Cd迁移转化特性的影响

采用管式炉和模拟垃圾对垃圾焚烧中氯化物对重金属Cd迁移转化特性的影响进行了研究,使用ICP-AES(美国EPA消解方法)、SEM、EDS和XRD分析技术对重金属浓度、灰渣表面形貌、成分和灰渣X射线衍射物相等进行了分析.结果表明,氯化物的加入均使得97％以上的Cd分布于飞灰中,且随氯化物含量的增加在飞灰中的分布逐渐增加.有机氯PVC和无机氯NaCl含量的变化对Cd迁移分布的影响没有显著差别.PVC对Cd迁移分布影响受温度影响显著,550℃时Cd在飞灰中分布为80.51%,850℃时Cd在飞灰中的分布上升为97.91%,但在温度超过CdCl₂的熔点568℃后温度的影响较小.NaCl对Cd的迁移分布受温度影响不明显,加入NaCl后550℃时Cd在飞灰中分布为95.02%,1 000℃时在飞灰中的分布为96.58%.氯化物存在下停留时间对Cd迁移分布没有显著影响.底渣和飞灰的SEM/EDS和XRD分析表明,PVC和NaCl对Cd迁移转化作用机理不同.     

脱硝副产物硫酸氢铵在飞灰表面沉积与演化特性

空预器堵塞常来源于脱硝副产物硫酸氢铵（ABS）与飞灰的共沉积,通过模拟空预器内温度场,探究ABS与飞灰共存条件下的沉积与演化特性,以期为空预器堵塞防治提供指导.飞灰对烟气中生成的ABS存在捕集和吸附作用,提高了ABS沉积速率与初始生成温度.在100 μL/L SO₃与50 μL/L NH₃条件下,ABS的初始沉积温度在240~270℃之间.高温段反应篮内无明显的ABS液滴存在,飞灰存在结块现象;低温段反应篮壁面出现少量小液滴,飞灰呈现大颗粒状.ABS沉积将导致飞灰颗粒的积聚和粘附,并在飞灰表面转化为分解温度较高的各种硫酸盐类物质.与低温段硫酸滴在飞灰上演化形成的硫酸盐相比,ABS转化形成的硫酸盐具有较低的相对分解温度.