预处理垃圾焚烧飞灰作为碱胶凝材料混合材的研究

试验分析了垃圾焚烧飞灰的主要化学成分及矿物组成,探讨了预处理垃圾焚烧飞灰作为碱胶凝材料混合材的可能性.研究表明,垃圾焚烧飞灰主要由黏土类矿物组成,飞灰直接作为混合材参与水化过程会产生明显膨胀现象,加入30%(质量分数)飞灰制成的矿渣/飞灰试块在成型1 d脱膜时膨胀率达到15.7%,标准养护28 d后无侧压抗压强度只有12.4 MPa.对飞灰进行热活化预处理,900℃条件下活化效果最佳,同样的飞灰掺量下,试块在标准养护28 d后无侧压抗压强度达到46.0 MPa,膨胀现象消失,且碱胶凝材料中重金属稳定性良好.     

碱熔融法合成NaA和NaX型粉煤灰沸石的品质表征

以粉煤灰为原料采用碱熔融法合成了2种单一沸石矿物种的NaA和NaX型沸石,并对产物的结构、性能和应用指标进行了详细表征.经x射线衍射和IR光谱分析,表明合成产物是无杂晶生成的NaA和NaX型沸石相;在扫描电镜观察下,产物分别具有NaA和NaX型沸石的立方体和八面体晶体骨架结构.DTA分析表明了合成产物中沸石水的存在,且产物热稳定性较好.通过对比,粉煤灰合成的NaA和NaX型沸石的比表面积达到了相应商品沸石的66.9%和83.6%;孔容为41.1%和70.2%;阳离子交换容量(CEC,cation exchange capacity)为82.93%和84.31%.通过比较化学组成表明,大规模应用合成产物不会对环境造成危害.     

燃煤飞灰负载型碱基CO2吸收剂再生试验研究

采用热重分析方法研究了燃煤飞灰负载型碱基吸收剂脱除CO2的再生反应特性,同时介绍了燃煤飞灰负载型碱基吸收剂的制备方法,即向燃煤飞灰中添加KHCO3和黏结剂制备得到CO2干式吸收剂.针对不同升温速率和反应终温对吸收剂再生反应特性的影响规律进行试验分析,采用热分析动力学方法确定了吸收剂再生反应特性参数.结果表明:KHCO3负载于燃煤飞灰后,有利于提高颗粒的比表面积;在氮气气氛下,再生反应表观活化能为24～60 kJ/mol;反应速率和终温是再生反应的重要影响因素;当升温速率为10℃/min时,所需活化能最低,为24.8 kJ/mol,再生性能最好;再生反应的起始温度为100～ 150 ℃,终止温度为225～275℃.     

水泥灰三相泡沫的形成机理与稳定性试验研究

针对高硫矿石容易发生氧化自燃的危险,通常的灌浆、注砂、注惰气和喷洒阻化剂等技术还存在一些不足,提出一种以水泥灰为基料的三相泡沫来预防硫化矿石自燃的新技术。该技术是将水泥灰和水按一定的比例混合,同时加入一定比例的发泡剂和稳泡剂后,经物理机械方式发泡形成,集固、液、气三相材料的防灭火性能与一体。理论分析了水泥灰三相泡沫的形成与衰变机理,并通过正交试验,对三相泡沫的发泡倍数与半衰期进行研究,最后采用单因素实验,定量分析灰水质量比,发泡剂和稳泡剂浓度对三相泡沫稳定性能的影响,得到最佳泡沫配方。结果表明:当灰水质量比为1:5,发泡剂浓度为5g/L,稳泡剂浓度为8g/L时,制得的三相泡沫发泡倍数达到6倍,半衰期达到6h以上。     

工业燃煤锅炉烟气循环方式下飞灰的汞吸附特性

为探究燃煤锅炉烟气循环方式下飞灰汞的吸附特性,利用固定床汞吸附装置,对立式煤粉沉降炉不同模拟烟气循环工况条件下形成的飞灰汞吸附特性进行了研究,重点考察了烟气循环比例、煤种、关键燃烧气体组分等因素的影响.结果表明:①烟气循环工况条件下形成的飞灰汞吸附能力明显优于非烟气循环工况（空气燃烧）条件下形成的飞灰,并且随烟气循环比例的增加,飞灰汞吸附量呈逐渐增加趋势.褐煤在净烟气循环比例为60%、40%、20%的条件下形成的飞灰汞吸附量分别是非烟气循环条件下的3.0、2.3和1.6倍.②烟气循环引起燃烧气体氛围中ρ（SO₂）与ρ（NO）的变化会影响飞灰的物化特性及其汞吸附性能.随燃烧氛围中ρ（SO₂）的提高,飞灰汞吸附量先增后减.烟气循环比例为40%且燃烧气体氛围中ρ（NO）为803 mg/m3条件下,ρ（SO₂）为2 857 mg/m3时褐煤与烟煤燃烧形成的飞灰汞吸附量较高（分别为0.45和0.75 μg/g）,分别较ρ（SO₂）为1 428和4 286 mg/m3时提高了25%~300%和53%~78%.随燃烧氛围中ρ（NO）的提高,飞灰汞吸附量呈逐渐增加趋势.烟气循环比例为40%且燃烧气体氛围中ρ（SO₂）为2 857 mg/m3条件下,ρ（NO）为1 205 mg/m3时褐煤和烟煤燃烧形成的飞灰汞吸附量较高,分别较ρ（NO）为803和402 mg/m3时提高了1.2~3.6和1.1~1.6倍.③飞灰中UBC（未燃尽碳）、CaO、MgO及Fe₂O₃可促进飞灰对汞的吸附.与褐煤飞灰相比,烟煤飞灰表现出更优的汞吸附性能,与UBC、CaO、MgO及Fe₂O₃在飞灰中的含量存在一定的正相关性.研究显示,烟气循环方式下飞灰汞吸附特性发生明显变化,煤质的合理选择、烟气循环比例、循环气体成分及浓度参数的优化控制可显著改善燃煤锅炉烟气中汞的排放控制效果.      

生活垃圾循环流化床焚烧锅炉飞灰中二噁英热解析特性研究

实际垃圾焚烧系统中飞灰会在尾部烟道堆积并在受热后发生二噁英的再生成、热降解及向烟气解析等协同作用.本文研究了半干法脱硫塔前生活垃圾焚烧飞灰在受热过程中二噁英的质量变化及其气固相分布情况,重点研究了反应温度、含氧量及硫胺基复合阻滞剂的添加等对飞灰中二噁英热解析特性的影响.试验结果表明,250℃时飞灰析出的气相二噁英很少,而450℃时气相二噁英的比例高达99.7%;氧含量对飞灰中二噁英的热解析特性影响较大,当氧含量为6%时,气相二噁英的析出量最大,达到2.87 ng·g-1;350℃时添加硫胺基复合阻滞剂后二噁英总量明显下降,表明阻滞剂能够抑制二噁英再合成,但气相中二噁英的比例从47.69%上升到87.50%.     

粉煤灰合成沸石同步脱氨除磷特性的研究

利用粉煤灰合成沸石,研究其在同步去除氮、磷方面的特性.合成沸石对氨氮和磷酸盐的吸附净化均随时间增加而变化,但均在24h后基本达到平衡.随合成沸石投加量的增加,同步去除污水中氮磷的效果越好,但在投加量为8 g·L^-1以上时去除率的增加明显放慢.在pH为7～9时氨氮去除率最高(约60%),超过此pH范围时去除率降低.在pH 7～9范围磷去除率达最低(约为85%),超过此pH范围时去除率增加(最高达到近100%).合成沸石对氨氮的吸附为放热反应,对磷的吸附为吸热反应.不同阳离子饱和的合成沸石对氨氮的吸附顺序依次为:Al>Mg>Ca>Na>Fe,对磷的吸附顺序则为:Al>Fe>Ca>Mg>Na.合成沸石的氨氮吸附机理为阳离子交换作用,对磷的去除除化学沉淀作用外尚有吸附机制.     

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。     

粉煤灰和活性污泥对好氧填埋渗滤液组分的影响

通过在好氧反应器中添加粉煤灰和活性污泥来加速固体废物的降解。实验结果表明,添加粉煤灰不但改善了氧气扩散,而且增强了反应器对各种污染物的去除能力,对渗滤液中COD、NH4+、NO3-的去除率分别达到75%、68%和65%以上;添加活性污泥引入了一定量的微生物,也有利于固体废物的降解,渗滤液中COD、NH4+、NO3-的去除率分别达到了90%、65%和77%。因此,通过添加粉煤灰和活性污泥来加速固体废物降解是可行的。     

多种固废协同处理电解锰渣固锰除氨的最优配比及效果分析

为降低电解锰渣中Mn²⁺和NH₄⁺-N的污染,实现多种固体废物减量化处理,采用锰渣、赤泥、粉煤灰3种大宗固废协同处理,并加入少量生石灰,制备无害化固结体,利用水浸法评估无害化效果,并通过BCR提取、XRD和SEM对最佳处理固结体固锰除氨机理进行分析。结果表明,通过正交实验和单因素优化实验,当固结体中锰渣、赤泥、粉煤灰、生石灰的质量分数分别为30%、44%、24%、2%时,浸出液中可溶性Mn²⁺质量浓度降至5.23 μg·L⁻¹,固化率达99.99%;NH₄⁺-N质量浓度降至0.70 mg·L⁻¹,去除率达到99.93%,pH=8.86,能够满足《污水综合排放标准》 (GB 8978-1996) 最高允许排放浓度和一级标准限值;同时浸出液中Mn²⁺、NH₄⁺-N的质量浓度均满足《锰渣污染控制技术规范》 (HJ 1241-2022) 中锰渣利用污染控制要求,可以作为替代原料用于生产除水泥之外的其它建筑材料产品。赤泥、生石灰为处理体系提供碱度,粉煤灰增加胶凝作用,使得无害化处理效果良好。本研究结果可为大宗固废协同无害化、减量化处理提供参考。