Effect of Water Washing Pre-treatment on the Properties of Glass-ceramics from Incinerator Fly Ash Using Electronic Arc Furnace

Production of glass-ceramics by sintering the molten slag obtained from electric arc furnace treatment of fly ash was investigated. The effect of washing pretreatment prior to melting the fly ash on the microstructure and properties of the glass-ceramics was examined. The results show that washing pretreatment of fly ash can decrease alkali metal chloride and increase network former in fly ash, which results in the increase of peak crystallization temperature of parent glass and strengthening of properties of bending strength and chemical stability of the glass-ceramics. The optimal heat treatment temperature for parent glass of washed fly ash is 1 173 K, at which the crystalline phase of glass-ceramics is composed of gelignite （Ca2A12SiO7） and akermanite （Ca2MgSi207）. Glass-ceramics produced at optimal heat treatment temperature are excellent in term of the physical and chemical properties and leaching characteristics, indicating attractive potential as substitute of nature materials.

水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯技术研究

垃圾焚烧技术因其具有减容、减量、无害化程度高的优势,已成为生活垃圾的主流处理技术之一。但焚烧过程中产生的飞灰含有重金属和二噁英等有毒有害物质,属于危险废物,需进行无害化处置。近年来,水泥窑协同处置技术成为飞灰资源化处置的热点,但飞灰中富含的氯盐在处理过程会产生危害,需进行脱氯处理。对生活垃圾焚烧飞灰的特性、水洗脱氯处理工艺的流程和局限性进行总结,以期为垃圾焚烧飞灰的资源化处置提供参考。

水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰过程中二噁英的迁移和降解特性

为了解生活垃圾焚烧飞灰中的二噁英在水泥脱氯预处理过程中的迁移特性以及在水泥窑内的热降解特性,依托北京市琉璃河水泥有限公司的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置示范线,开展了生活垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯预处理和水洗后飞灰向水泥窑投加的工程试验研究.结果表明:烘干烟气中和水泥窑窑尾烟气中二噁英排放浓度低于GB 30485—2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》中所规定的标准限值(以I-TEQ计)为0.1 ng/m^3,结晶氯盐中二噁英含量(以I-TEQ计)仅为2.8 ng/kg;以每h进入水洗罐的原飞灰中所含二噁英量为100%计,经过水洗处理后,99.97%的二噁英仍留在脱氯飞灰中,仅有0.08%和0.14%的二噁英分别通过烘干废气和结晶盐排出;以每h投入水泥窑窑尾烟室的飞灰所含二噁英为100%计,仅有0.82%、0.13%和0.002%的二噁英分别随窑灰、熟料、烟气排出,飞灰中的二噁英在水泥窑内的消减率达到了99%以上,实现了较为彻底的降解.

水洗及酸洗过程对焚烧飞灰中Cu,Zn和Pb洗脱率影响的试验研究

以垃圾焚烧的一次飞灰为研究对象,比较了水洗,酸洗以及水洗结合酸洗工艺对飞灰中重金属元素Cu,Zn和Pb的洗脱率的影响,并应用XRD,SEM/EDS等研究了飞灰在水洗和酸洗过程中颗粒形态和矿物相组成的变化。结果表明:单独水洗和单独酸洗均不能实现Cu,Zn和Pb的分离;酸洗结合水洗时,Cu和Zn洗脱率均较单独水洗和单独酸洗大幅提高,Pb基本沉淀在酸洗后的残渣中。经水洗后酸洗阶段的酸灰比是影响金属洗脱效果的主要因素。分离Cu和Zn和Pb的最佳工艺参数为:水洗(水灰比为3∶1)+10%H2SO4酸洗(酸灰比为6∶1)。XRD结果表明,水洗过程易溶于水的物质其峰形基本消失;酸洗过程中,生成了含Pb的矿物质和Zn的结晶化合物。SEM/EDS分析结果表征了飞灰在水洗、酸洗过程中主要晶相的生成以及主要元素Ca,Si,O和Al的变化规律。

危险废物焚烧炉渣中重金属的快速浸出与水洗处理

以某危险废物焚烧炉渣中钼、铜、钡、锑的浸出毒性为分析对象,评价快速浸出法(10min短时浸出、无需破碎预处理)判别浸出毒性的可行性,并探讨简易水洗法处理钼的效果。结果表明:炉渣粒径对重金属浸出毒性无显著影响,炉渣经破碎后不改变其重金属浸出浓度;快速浸出法与标准浸出法所测得的钼、铜、钡、锑浸出浓度呈显著线性相关,可利用实验得到的校正系数结合快速浸出法浸出结果判别重金属浸出毒性;对超标的高钼浓度炉渣采用水洗的方法进行预处理,可达到填埋场进场标准。

城市生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯实验研究

城市生活垃圾焚烧飞灰中高含量氯盐的脱除是其资源化利用预处理的重要过程.以华北地区某垃圾焚烧发电厂的布袋除尘灰为样品,在对飞灰化学组成、重金属含量、浸出毒性等基本特性研究的基础上,考察了液固比、水洗次数、水洗时间以及水洗温度等工艺参数对氯离子洗脱率的影响;同时对水洗前后飞灰的微观形貌和晶相组成进行了表征.结果表明,水洗脱氯的最佳工艺参数为:常温条件下,液固比8∶1,水洗10,min,1次水洗;在此条件下,飞灰中氯离子可达91.13%的洗脱率.液固比是影响氯离子洗脱率最主要的因素,水洗时间、水洗温度和水洗次数对其影响相对较小.

垃圾焚烧飞灰与废玻璃制备陶粒研究

垃圾焚烧飞灰经二段水洗,可去除可溶性氯盐及重金属。以水洗飞灰为原料,添加废玻璃、高岭土、花生壳粉制备多孔陶粒(垃圾焚烧飞灰∶废玻璃∶高岭土∶花生壳粉质量比为1∶7∶1∶1),在预热温度为500℃,预热时间30 min,焙烧温度为1100℃,焙烧时间为30 min的工艺条件下制备陶粒。结果表明,所制备的陶粒重金属浸出值远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)限值。

水洗磷酸盐预处理后飞灰中重金属的热稳定性

探讨了磷酸盐对城市生活垃圾焚烧(MSMI)飞灰中重金属在常温下的稳定作用以及高温挥发抑制作用.结果表明,经水洗磷酸盐预处理后,常温下,飞灰中重金属Pb,Cd,Zn,Cr在毒性浸出程序(TCLP)中的浸出浓度低于美国EPA标准限值;高温下,飞灰中重金属Cd,Pb,Zn的挥发率分别由未处理参比样的97.2%,94.3%和79.3%降低至10.2%,23.5%,13.5%,均小于25%.

垃圾焚烧飞灰水洗液纯化及无机盐分离

使用沉淀剂对垃圾焚烧飞灰水洗液中的重金属进行去除实验,并对去除重金属后水洗液中的无机盐进行分离回收。考察了无机、有机沉淀剂单独使用以及无机-有机沉淀剂联用对水洗液中重金属的去除效果,对纯化后的水洗液进行蒸发结晶分离,对不同沸点温度分离得到的无机盐的纯度进行分析。结果表明,无机沉淀剂碳酸钠与硫化钠相比硫化钠去除重金属的效果较好,在硫化钠与重金属物质的量比为1.5时重金属的总去除率可达89.02%;有机沉淀剂TMT-102、MT-103、RS-2568中去除重金属效果最好的是MT-103,在其添加量为400 mg/L时重金属的总去除率可达99.49%。将无机-有机沉淀剂联用,先以硫化钠与重金属物质的量比为1.5加入硫化钠,再加入40 mg/L的MT-103,飞灰水洗液中重金属的总去除率可高达99.60%。将纯化后的水洗液中的无机氯盐进行蒸发分离,蒸发沸点为114℃时一次蒸发结束,分离后的盐浆在不低于80℃条件下洗涤提纯,得到氯化钠的纯度在95%以上;将母液继续蒸发至沸点温度为126℃,然后降温结晶,粗钾按照液固质量比为1.5进行水洗,得到氯化钾的纯度在96%以上;最后的氯化钙母液蒸发至134℃,然后降温结晶,可得六水合氯化钙。

城市垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯与水泥固化技术

利用水洗脱氯和水泥固化对垃圾焚烧飞灰进行固化/稳定化处理,研究了液固比对焚烧飞灰中氯和重金属的脱除效果的影响,以及水泥添加量和养护时间对固化体密度、抗压强度和重金属浸出毒性的影响。结果表明:水洗过程对氯离子的脱除率为60.11%~74.64%,当液固比L/S=20 mL/g时,氯离子的脱除率达到最高的74.64%,但重金属Cr、Cu、Ni和Zn在水洗过程的脱除率都小于2%。随着水泥添加量和养护时间的增加,固化体密度和抗压强度呈逐渐增大趋势。当水洗焚烧飞灰含量为10%~70%时,固化体中重金属Cr、Cu、Ni和Zn的浸出浓度远低于GB 5085.3—2007规定的浸出阈值。

垃圾焚烧飞灰等离子熔融过程中二[口恶]英的控制技术

为了有效控制垃圾焚烧飞灰等离子熔融过程中的二[口恶]英排放,对飞灰中二[口恶]英的含量及分布特性进行了详细的分析,并在此基础上对二[口恶]英的分解控制技术进行了中试试验研究。结果表明,在熔融温度1400℃下,等离子体的高温和高能量能促使飞灰中的二[口恶]英分解率达到99.93%以上;添加10%Na_(2)CO_(3)/K_(2)CO_(3)能使熔融产生的二次飞灰和排放烟气中的二[口恶]英含量降低约40%和30%;熔融气氛对飞灰熔融过程二[口恶]英降解有一定影响,还原性气氛下二次飞灰和排放烟气中的二[口恶]英含量低于氧化性气氛;飞灰水洗预处理脱氯后,熔融产生的二次飞灰和排放烟气中的二[口恶]英含量分别降低了82%和80%以上;此外,飞灰水洗过程重金属污泥入炉熔融会增加二[口恶]英的二次合成。

垃圾焚烧电站低温烟气侧腐蚀环境中几种金属材料的耐蚀性

采用极化曲线、微区电化学测试和表面微观形貌观察等方法研究了两种双相不锈钢2205 DSS和2507 DSS、两种钛合金TA2和TA10在垃圾焚烧电站低温余热利用段换热器烟气侧灰水混合液中的腐蚀行为,比较了这4种金属材料的耐蚀性。结果表明:两种双相不锈钢的耐蚀性均随浸泡时间的增加而下降,浸泡3 d后表面均出现电流密度突增的活性位点,表面发生点蚀;2205 DSS在浸泡8 d后出现了全面腐蚀,其耐蚀性最差;在试验过程中,两种钛合金未见明显腐蚀,其耐蚀性能明显优于两种双相不锈钢。

水洗及酸洗过程对焚烧飞灰中重金属浸出特性的影响

以上海江桥和老港两家垃圾焚烧厂飞灰为研究对象,基于固体废物浸出毒性的醋酸缓冲溶液浸出法(HJ/T300-2007),研究了水洗和酸洗过程对焚烧飞灰中Cr、Cu、Cd、Pb等重金属元素浸出特性的影响,并结合XRD、SEM和EDS分析了飞灰在水洗和酸洗过程中矿物相组成和颗粒形态的变化,探索其与重金属浸出特性的关系。结果表明,水洗灰(GWF)和酸洗灰(AWF)中重金属含量的变化取决于重金属向液相转移以及在固相中浓缩这两种不同机制的共同作用。Pb向液相转移的作用大于浓缩作用,而Cr、Cu和Cd则相反。同GPF(原灰)和GWF(水洗飞灰)相比,AWF(酸洗飞灰)中产生了新的针状晶体;由于浓缩作用,水洗飞灰中元素硅明显增加,酸洗飞灰中Cu、Cr、Cd等重金属含量明显增加,Pb含量变化不大。决定重金属元素浸出能力的关键因素是各种重金属元素在飞灰中的存在形式,而不是其在飞灰中的绝对含量。pH值对飞灰中重金属的浸出具有较大影响,GWF的浸出毒性弱,AWF的浸出毒性强。水洗对飞灰中重金属的浸出特性有减弱作用,而酸洗对飞灰中重金属的浸出特性有增强作用。对于上海江桥和老港焚烧厂飞灰,水洗能够降低其Cr的浸出特性,酸洗处理后,Cd和Pb的浸出毒性超过卫生填埋标准。

水洗和烧结法去除飞灰氯离子的实验研究

采用水洗和烧结相结合的方法对垃圾焚烧飞灰进行预处理实验,结果表明:水洗和烧结方法的协同对氯离子含量有显著的去除效果,先以固液体积比为1∶3的蒸馏水常温水洗15 min后,在马弗炉中1 200℃烧结至恒质量,可以将飞灰中氯离子含量从11.04%降低到0.018%,达到GB/T 17431.2—2010中规定的轻集料氯离子标准。通过单独的水洗处理可以将飞灰中的以Pb为代表的重金属清洗达到GB 5085.3—2007的危险废物鉴别标准。这种方法有利于实现飞灰的建材化利用。

垃圾焚烧飞灰水洗过程模拟及洗失率计算

生活垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧的烟气净化系统收集的颗粒物,含重金属和二英等污染物,被列入《国家危险废物名录(2021版)》。在对飞灰进行熔融或者水泥窑协同等处置前需要进行水洗预处理以除去氯和其他可溶性盐。对垃圾焚烧飞灰进行水洗小试试验,得到飞灰水洗液并检测其成分。根据检测结果计算飞灰中可溶解性盐含量和飞灰水洗后的洗失率。结果表明,飞灰中可溶性盐含量为54.6%,主要为氯盐。水洗液中氯离子含量约为40 g/L,水洗可去除飞灰中大部分氯盐,但重金属去除效果较差。在液固比为6.5∶1.0(mL/g)的条件下,飞灰水洗洗失率达到40%以上。通过水洗前后干基飞灰质量对比和利用水洗液组成两种方法计算所得洗失率结果吻合,证明了在工程实践中,利用水洗液组成估算飞灰洗失率从而为工程设计提供依据的方法可行。

生活垃圾焚烧飞灰水洗技术优化实验研究

通过分析垃圾焚烧飞灰中氯的含量和存在形态,进行不同水洗液固比、水洗次数和多级逆流水洗实验研究,分析脱氯效率,获取最佳节水液固比,以降低耗水量;同时进行碳中和耦合实验,达到飞灰深度脱氯效果,提升飞灰无害化、减量化、资源化利用的能力,并将研究结果应用于实际工程获取效益。

基于危险废物填埋新形势下焚烧产生飞灰处置技术研究

固体废物焚烧产生的飞灰属于危险废物,其中富含水溶性盐,而在新的《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598—2019)实施后,危险废物水溶性盐含量要求在10%以下,否则要进入刚性填埋场进行填埋,大大的增加了固体废物焚烧处置的成本。因此,以焚烧飞灰为研究对象,通过单因素实验分析了水固比、搅拌时间、搅拌温度、搅拌速率对飞灰水洗中可溶性盐溶出的影响。通过优化飞灰的水洗工艺,建立水洗参数与飞灰水洗后滤饼的水溶性盐含量的关系。结果表明,当水固比为4∶1(mL∶g)、水洗搅拌时间为3 min、搅拌温度为30℃、搅拌速率为1200 r/min时,滤饼中的水溶性盐含量降低最为明显,为3.98%,可以进入柔性填埋场安全填埋。同时,飞灰经一级水洗后的质量和体积分别减少了约为52.48%和33.85%,明显达到了降本增效的目的。水洗液可经资源化利用后进入三效蒸发进行水盐分离,盐分进入刚性填埋场处置。

水洗生活垃圾焚烧飞灰在沥青混合料中的应用研究

为了缓解焚烧飞灰中可溶氯盐对沥青混合料水稳定性的影响,采取水洗方式对焚烧飞灰进行预处理。设计12组水洗方案,对每组方案的水洗滤液中氯离子、水洗飞灰中氯离子分别进行滴定试验,并对每组方案下的水洗飞灰/沥青混合料进行冻融劈裂试验。综合氯离子洗脱效率、混合料水稳定性与水洗经济性,确定了室内试验中水洗飞灰的最佳水洗参数:水洗固液比为1∶3、水洗次数为2次。同时测试出在AC-20C型级配、SK 70号沥青条件下,水洗飞灰中最大容许氯离子含量为3.33%,并且在沥青混合料中应用时容许水洗飞灰含有一定量的水分。