工業(yè)窯爐共處置危險廢物過程中重金屬高溫揮發(fā)特性研究——以燒結(jié)機共處置為例.pdf

1、隨著我國工業(yè)的發(fā)展及經(jīng)濟的快速增長，危險廢物的數(shù)量也正不斷地增加。對此，近十年來正逐步發(fā)展起來的高溫工業(yè)窯爐特別是水泥窯共處置已日益成為危險廢物無害化、資源化處理處置的方式之一。與此同時，同樣作為高溫工業(yè)窯爐之一的燒結(jié)機，其內(nèi)部的高溫特性及穩(wěn)定的工作狀態(tài)等特點也為共處置時廢物的分解提供了可能，然而，在廢物的共處置過程中，由原料和廢物等引入的重金屬揮發(fā)逸散進而引起的環(huán)境安全性問題也會成為人們關(guān)注的焦點。
　　本文的課題來源是環(huán)保公益

2、性行業(yè)科研項目“工業(yè)窯爐共處置危險廢物環(huán)境風險控制技術(shù)研究”。實驗中選擇Pb、Zn、Cd三種重金屬的三種化學形態(tài)化合物以及As2S3來代替危險廢物，依次開展了重金屬化學試劑的熱重分析實驗，將其按一定的比例均勻摻入到燒結(jié)礦原料中后進行的共處置煅燒實驗以及煅燒產(chǎn)物燒結(jié)礦的消解實驗，采集并分析了煅燒煙氣和煅燒所得燒結(jié)礦中重金屬的總量，以此研究它們在燒結(jié)機共處置煅燒過程中的揮發(fā)特性，最后結(jié)合化學反應動力學知識對重金屬的揮發(fā)規(guī)律進行了動力學模擬，

3、得到了如下結(jié)果:
　　(1)熱重分析實驗結(jié)果表明，Pb、Zn、Cd三種重金屬的三種化學形態(tài)化合物以及As2S3之間的熱重分析實驗結(jié)果差異較大，大部分化學試劑開始出現(xiàn)急劇揮發(fā)的溫度都與其熔點相接近，但整個急劇揮發(fā)的溫度區(qū)間并不是該種化學試劑從熔點到沸點的溫度區(qū)間，且每種化學試劑的急劇揮發(fā)溫度區(qū)間也不盡相同。
　　(2)燒結(jié)機共處置煅燒實驗結(jié)果表明，As的揮發(fā)率則是隨著溫度的升高以及時間的增加而逐漸減小，當溫度為1200℃時共處

4、置30分鐘后其揮發(fā)率僅為6.28％，研究表明這是由于As與燒結(jié)礦原料中Ca發(fā)生反應生成了更難揮發(fā)的Ca3(AsO4)2而固化下來所致，且溫度越高越有利于固化反應的進行。對Pb、Zn、Cd三種重金屬，無論其初始形態(tài)是氯化物、氧化物或是硫化物，其揮發(fā)率都是隨著溫度的升高以及時間的增加而逐漸增大。
　　(3)煅燒產(chǎn)物燒結(jié)礦的消解實驗結(jié)果表明，共處置煅燒時As以固化反應為主，溫度越高固化率越大，這與其揮發(fā)規(guī)律相符，1200℃條件下共處置煅

5、燒30分鐘后其固化率達93.72％，最終的結(jié)果是As被有效地固定在產(chǎn)品燒結(jié)礦之中。而Pb、Zn、Cd三種重金屬，無論其初始形態(tài)是氯化物、氧化物或是硫化物，在共處置過程中其固化率都是隨著溫度的升高及時間的增加而逐漸減小，并與揮發(fā)規(guī)律相符。
　　(4)對Pb、Zn、Cd三種重金屬在燒結(jié)機共處置過程中的揮發(fā)規(guī)律進行動力學模擬，模擬結(jié)果較好。從化學反應活化能E大小的角度來判斷可知，在燒結(jié)機共處置過程中，就揮發(fā)性而言有:PbO＞PbS＞ P