垃圾焚烧炉渣特性分析及制备免烧砖技术研究

炉渣制备免烧砖的技术作为固废建材化利用的手段之一,具有广阔的应用前景.基于炉渣基本性质,本文探讨了炉渣预处理、原料配比及养护方式等工艺条件对炉渣免烧砖的抗压强度和环保性能的影响,并提出了优化的工艺条件和参数.结果表明:炉渣的热灼减率为1.2%,物相组成与天然骨料相似,但水溶性氯离子含量为GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》标准限值的8倍,且存在重金属超标风险,需要在固液比1:3的条件下水洗3次,使得水溶性氯离子含量削减87.5%;免烧砖原料配比较养护方式对抗压强度的影响更大,不添加炉渣的普通免烧砖的最终强度为全炉渣免烧砖的2.23倍;养护方式的影响体现在高温养护初期抗压强度增长速度较自然养护更快,但最终差异在±3%以内;选取全炉渣的免烧砖进行高温养护或者炉渣河砂配比1:1的免烧砖进行自然养护可使产品最终强度达到10 MPa或20 MPa的要求,且水溶性氯离子含量最终削减90%,重金属浸出浓度削减50%~60%,可满足不同用途对砖的标准要求.研究显示,在不同抗压强度的要求下选取适当的配比与养护条件,可以达到炉渣消纳量大且能源耗费少的目的,并削减水溶性氯离子含量与重金属浸出浓度,具有环保效益.      

响应曲面法优化镍转炉渣氧压选择性浸出工艺

为了优化镍转炉渣加压条件下H₂SO₄选择性浸出Co、Ni、Cu,抑制Fe浸出的工艺,采用响应曲面法的中心组合设计原理,建立影响选择性浸出率的二次多项式数学模型,研究浸出温度、c(H₂SO₄)及液固比及上述因素两两交互作用对提高Co、Ni、Cu浸出率及减少Fe浸出率的影响规律. 结果表明:浸出温度和c(H₂SO₄)对浸出率影响最显著,液固比次之. c(H₂SO₄)越高,Co、Ni、Cu和Fe的浸出率越高,而提高浸出温度有利于降低Fe浸出率. 响应曲面法优化获得的最佳工艺条件:浸出温度为210 ℃、c(H₂SO₄)为0.38 mol/L、液固比为4.25 mL/g,在该条件下,Co和Ni的浸出率均大于98%,Cu浸出率大于96%,Fe浸出率小于0.4%. 浸出控制参数优化后提高了有价金属的浸出率,同时也降低了Fe浸出率,实现了镍转炉渣中有价金属的回收及其与Fe的高效分离.      

垃圾焚烧炉渣的性质及其利用前景

通过对上海浦东新区垃圾焚烧发电厂炉渣的性质分析,研究了其物理组成和化学组成、浸出毒性、溶解盐含量及其形貌特征和矿物组成.结果发现,炉渣由熔渣、陶瓷/砖块碎片、石头、玻璃、铁和有色金属及极少量可燃物组成;以砾状颗粒为主(>2mm颗粒占60%以上);溶解盐含量≤1%;浸出毒性小;主晶相为SiO₂、CaAl₂Si₂O₈、Al₂SiO₅、CaCO₃、CaO和ZnMn₂O₄.炉渣适合于资源化利用.     

黄磷乳浊液脱硝及改性研究

采用黄磷乳浊液为吸收剂,考察了黄磷浓度、反应温度、搅拌速度、氧气浓度、烟气流量等影响因素对脱硝率的影响,并且通过添加碳酸钙进行改性,提高了体系的脱硝率。结果表明,脱硝率随黄磷浓度增大、反应温度升高、搅拌速度增大而升高;随烟气流量的增大而下降;加入碳酸钙改性可以明显提高体系脱硝效果;烟气流量400 m L/min,反应温度50℃,搅拌速度1 200 r/min,氧气浓度12%,黄磷浓度6 g/L,碳酸钙浓度2 g/L的条件下,处理NO浓度为0.06%的烟气,反应30 min体系脱硝率可达到84.76%。     

含磷酸的蚀刻废酸制备饲料级磷酸氢钙的工艺

以含磷酸的蚀刻废酸为原料,分别以碳酸钙和氢氧化钙作沉淀剂,采用分步沉淀法制备饲料级磷酸氢钙,考察pH值、Ca/P物质量比、反应时间、温度、搅拌速率对产率的影响,借助于红外光谱仪和X-射线衍射仪及紫外分光光度计对所制备产品表征,并采用国标《饲料级磷酸氢钙》(GB/T 22549-2008)检测标准对最终产品进行检测。结果表明,制备高纯度的饲料级磷酸氢钙的优化反应条件为搅拌速率400 r/min,pH 6,反应温度60℃,在此条件下,制得的磷酸氢钙产率为75%,产品达到饲料级磷酸氢钙的国家标准。     

垃圾焚烧飞灰冶金性能研究

垃圾焚烧飞灰是危险废物因而必须进行处理.用冶金高温熔融分离来处理飞灰是一个新的无害化处理方法.在了解飞灰特性的基础上,研究了飞灰的冶金性能.对飞灰进行冷固结造球,并分析了球团的强度和浸出毒性;测试了球团的粘度和熔化性温度;进行了飞灰球团高温熔融分离实验,分析了熔渣中的重金属和浸出毒性.实验结果表明,飞灰的矿物组成主要是CaO、SiO2等氧化物;选择7%消石灰,添加1%糖浆进行飞灰冷固结,并养护18d,单个球团平均抗压强度可达到1005 N,球团的浸出毒性没有超标.飞灰的熔化性温度范围为1250～1290℃,此时的熔渣粘度较低;飞灰高温熔融分离的适宜工艺参数为:熔融温度1400℃,熔融时问10min,球团碱度1.8,金属熔池与飞灰球团配比为5:4,金属熔融分离效果很好;飞灰经过1300℃以上的高温熔融,熔渣远远低于浸出毒性标准.     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出污泥中的重金属离子

为研究氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At. f)对污泥中重金属的浸出机制,进行了空白、直接浸出(At. f)、加亚铁浸出(At. f +Fe2+)、加亚铁和硫酸浸出(At. f+Fe2++H2SO4)4组生物淋滤实验,分析淋滤前后污泥的成分和物相变化.结果表明加亚铁和硫酸浸出淋滤后Cu、Zn、Ni、Pb和Cr的去除率可分别达到90.8%、100%、87.5%、51.6%和83.3%,高于其他3种体系;定量计算和动力学拟合结果表明,5种金属在直接-间接(加亚铁)浸出中的质量含量和速率常数(k)均高于直接浸出.EDS和XRD证实污泥浸出前后样品组分主要是C(26.2%~37.5%)、O(32.5%~45.7%)和一些无机化合物(如铝盐和SiO2),生物淋滤后会造成营养元素(P和Ca)的部分流失.此外,ICP-MS分析表明其他金属(如Cd、Fe、Mn)也能同时被溶出.基于结果分析,提出FeSO4·7H2O和H2SO4的加入有助于生物淋滤系统的启动,其中Cu、Pb、Cr和Ni主要以间接浸出为主,而Zn是直接和间接浸出共同作用.     

HCl-CuCl_2-NaClO湿法浸取手机元器件中的钯、金

通过HCl-Cu Cl2-Na Cl O湿法浸出体系对手机元器件中金属钯(Pd)、金(Au)进行浸出实验,研究不同因素对于Pd、Au浸出率的影响.结果显示,在2mol/L HCl、体积分数5%Na Cl O、0.075mol/L Cu Cl_2、固液比1%,反应温度60℃条件下,2h后Pd、Au浸出率均可达85%;结果表明,Cu~(2+)、Cl-、温度对于Pd的浸出率起很大作用,Na Cl O的加入可加快Pd浸出反应达到平衡速率;Na Cl O、温度对于Au的浸出率起关键作用,HCl、Cu~(2+)的加入可促进Au的浸出.因此,HCl-Cu Cl_2-Na Cl O湿法浸出体系对于Pd、Au具有良好的浸出效果.     

碱激发固化垃圾焚烧飞灰的重金属研究

利用飞灰的活性,在碱激发条件下可发生胶凝固化反应并辅以重金属混合稳定剂,可稳定固化其中的重金属,进而达到生活垃圾填埋场进场要求。实验考察了激发剂种类、用量、加热温度、重金属稳定剂种类及其用量、养护时间等因素对固化强度和浸出毒性的影响,确定了最佳条件为激发剂为等量的NaOH和Na2SiO3混合物,激发剂用量为3%~5%,加热温度为80℃,飞灰重量2%的等量Na2S+NaH2PO3重金属混合稳定剂,养护7 d后,飞灰试块的含水率30%以下,抗压强度0.9 MPa以上,浸出毒性均小于国标限值,完全满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)规定的飞灰无害化处理后生活垃圾填埋场进场要求。     

生活垃圾焚烧飞灰在饰面砖中资源化应用技术

分析了飞灰的性质,利用飞灰、红泥及缸砂研制饰面砖,研究了飞灰对饰面砖性能及微观结构的影响,并对其安全性进行了评价。结果表明:飞灰主要化学成分是CaO、SiO2、Al2O3,构成SiO2-Al22O3-金属氧化物体系,可用作饰面砖的原材料;当飞灰掺加量为20%时,饰面砖表现出良好的性能:抗压强度19·2MPa,吸水率7·2%,表观质量达到一等品要求;与飞灰相比,饰面砖中重金属浸出能力大大降低:As、Pb、Ni、Cr、Cu、Hg、Cd水平振荡浸出毒性未检测出,Zn的水平振荡浸出值下降到飞灰中的0·014倍,Hg、Cd有效浸出毒性未检测出,As、Pb、Ni、Cr、Cu、Zn的有效浸出毒性分别下降到飞灰中的0·056、0·001、0·067、0·058、0·056、0·029倍。     

城市生活垃圾焚烧炉渣的特性分析

以从北京、山东、河南采集的生活垃圾焚烧炉渣样品为研究对象,对其形态特征、物理组成、粒径级配等基本性质进行测定,并通过SEM电镜扫描、XRD和EDS能谱分析、重金属浸出实验等分析了其微观形态、化学组成和毒性等特征。结果表明:垃圾焚烧炉渣是由玻璃、陶瓷、熔渣、未燃尽物质等组成的非均质混合物,呈现为由不规则状的小粒子黏结而成的大颗粒团聚体。焚烧炉渣的化学组成主要为SiO_2及CaCO_3等结晶矿物。焚烧炉渣中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn等浸出浓度均低于GB 5085. 3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》标准限值,属于一般固体废弃物。有效磷含量为66. 4～107 mg/kg、速效钾含量为2290～4590 mg/kg,有机质含量为8～16 g/kg,均高于DB11/T 864—2012《园林绿化种植土壤理化指标》3级指标。炉渣可溶性盐含量为0. 5%～1. 3%,为盐土范围值。     

SiO2对垃圾焚烧飞灰熔融固化特性的影响

研究了在飞灰中添加不同比例的SiO2对熔融处理的影响,分析了熔融温度、挥发率、重金属固定率的变化规律.研究表明SiO2添加量为1%和10%的飞灰熔融温度相差大约70℃,挥发率相差20.7%;处理温度较高时,大量添加SiO2对挥发量影响很小;飞灰中添加SiO2可以增加重金属Pb的固定率,对Cu和Cd的影响不显著,反而使得Zn的固定率降低.结果表明,在较高的处理温度下,温度是影响重金属固定率的主要因素之一,此时大量添加SiO2既不能增强重金属固化效果,也不能达到减少挥发率的目的.     

清淤底泥处置中添加粉煤灰/炉渣对重金属生物有效性及毒性的影响

在清淤底泥中添加碱性粉煤灰、燃煤炉渣进行钝化处理后,通过浸出毒性实验、重金属形态分级实验及植物生长实验对底泥基质中重金属的活性及生物有效性进行了研究.结果表明:清淤底泥中添加粉煤灰、燃煤炉渣等碱性物质后显著降低了底泥基质中可溶态重金属含量,其中,交换态、有机结合态Pb、Zn所占比例显著降低;碱性物质的加入缓解了重金属的浸出危害,钝化底泥基质中粉煤灰、炉渣对Cu的稳定率可达90.34%~96.88%;与此同时也抑制了底泥中重金属在植物体内的富集与迁移,降低了重金属的生物有效性.相关性分析表明,底泥基质中交换态重金属含量、浸出浓度、植物茎叶中重金属含量及植物根伸长抑制率之间存在显著正相关关系(p0.01).     

以炉渣为载体处理重金属废水的吸附研究

通过对昆明危险废物处理处置中心高温焚烧车间的焚烧炉渣进行筛选、毒性浸出检测及预处理,将其用于处理重金属废水研究中。结果表明,经过预处理的炉渣对含砷、铬、锌的重金属有较好的吸附效果,粒径10mm的炉渣,加入最佳比例为13.33%,对砷、铬、锌的去除率分别达到87.09%、99.31%和99.99%。     

高炉渣和粉煤灰制备矿渣纤维试验研究

根据CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-FeO-Na₂O-K₂O多元体系的液相线温度和黏度的计算结果,以高炉渣和粉煤灰为原料,用喷吹法转型制备了矿渣纤维。热力学计算结果表明,混合熔体制备矿渣纤维是可行的。经过1450℃时的喷吹实验,高炉渣比例为80%~60%时获得了细长、均匀的棉絮状高质量矿物棉纤维。系统研究了高炉渣配比、喷吹温度、喷吹压力等因素对纤维直径的影响。1450℃时,当高炉渣比例从20%增加至60%时,纤维平均直径从18.08 μm降低至6.03 μm;当高炉渣比例从60%增加到80%时,纤维平均直径为5~7 μm,单纤维平均拉伸强度约为1085 MPa;但是当高炉渣比例>80%时,喷吹产品以玻璃球为主。喷吹温度越高,喷吹压力越大,获得的纤维直径越小。从实际生产的角度出发,控制高炉渣比例为60%~80%,喷吹温度控制在1400~1500℃可以获得高质量的矿物棉纤维。     

锑矿采选固废与冶炼废渣的化学特性及重金属溶出特性

对锑矿区采选固废和冶炼废渣的化学成分及在模拟酸雨不同pH值下的溶出特性进行研究。结果表明,采矿废石、浮选尾矿渣、鼓风炉炉渣及鼓风炉燃烧残渣都含有Sb、V等重金属污染物,其中鼓风炉炉渣Sb含量最高,达1.22 g/kg,溶出率为0.355%;采矿废石中Sb的含量最低,为0.34 g/kg,溶出率最高达到10.391%,说明锑矿区废渣和冶炼固废中的重金属释放与固废的重金属含量不成正比。浸出实验表明,锑矿采矿废石浸出液Sb浓度达到3.55 mg/L,超过贵州省环境污染物Sb的排放标准(0.5 mg/L)7.11倍;锑矿鼓风炉燃烧残渣浸出液Sb浓度为3.11 mg/L,超过标准6.23倍。因此锑矿区露天堆放的固体废物,经酸雨淋溶浸泡产生的废液会污染周边水体,可能对周边生态和居民造成危害。     

焙烧活化对煤矸石中硅元素浸出的影响

煤矸石是采煤和洗煤过程中排出的固体废物,会对环境造成危害,但是煤矸石中含有大量硅元素,其质量分数在45%以上,如果加以适当的处理和利用,仍是一种有用的资源。以煤矸石为硅源焙烧活化制备白炭黑,焙烧过程对煤矸石的活性影响较大,对焙烧过程中的粒度、配料比、温度和时间等影响因素进行讨论,实验结果表明:将煤矸石粉磨至180~250μm,煤矸石与复合碱按照m(煤矸石):m(复合碱)=4∶1的比例混匀,700℃下焙烧120 min,经酸浸、碱溶、二次酸化后,再烘干、焙烧即得纯度在99%以上,SiO2的浸出率达88%以上。     

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。     

城市生活垃圾焚烧飞灰中钾盐浸出研究

通过物理化学表征手段和多因素水浸试验对城市生活垃圾焚烧飞灰的性质和飞灰中钾盐浸出规律进行研究.结果表明,飞灰的主要成分为CaO、KCl和NaCl,平均粒径为12.599μm,水洗后的飞灰颗粒粒径会变大,而比表面积变小.粒径范围0.037~0.075 mm飞灰中的金属元素含量对飞灰金属总量贡献率全部在60%左右.浸出过程中,在pH=12的条件下,搅拌强度为400 r·min~(-1),浸出温度为90℃,采用液固质量比为5∶1能使氯化钾的浸出率达到90%以上.浸出液中含有大量的可溶性氯化钾表明飞灰中的钾盐可以通过水洗、过滤、纯化、分布结晶的方式收,氯化钾晶体纯度可达到90%.     

城市生活垃圾水蒸气催化热解的实验研究

采用自行设计的外热式催化热解实验装置,以城市生活垃圾为原料,对温度(600℃～900℃)、物料的组分、加热方式、水蒸气以及白云石催化剂等影响垃圾热解的因素进行了分析。结果表明,气化温度、水蒸气、催化剂对垃圾热解性能影相显著。随热解温度的升高,产气量不断上升,H2和CO的含量增加,当温度为900℃时,产气量达到0.96m3/kg,H2和CO含量分别达35.1%和31.8%;催化剂使用、水蒸汽通入显著改善产品气质量,特别是H2含量,可达45%左右;挥发分含量较高的物料热解性相对较好;快加热方式有利于提高产品气质量。