脫硫粉煤灰元素釋放動(dòng)力學(xué)特征與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).pdf

1、粉煤灰是燃煤電廠的副產(chǎn)物,為了控制SO2的排放,大部分電廠均實(shí)行了脫硫技術(shù);但硫等元素被固化在粉煤灰中并排放在貯灰場(chǎng)后,在堆放甚至利用過(guò)程中,仍再次釋放到環(huán)境中,造成環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。本文依托Europe-AsiaLink項(xiàng)目,以徐州地區(qū)主要的燃煤電廠的脫硫粉煤灰為研究對(duì)象,充分利用掃描電子顯微鏡/能量色散儀、X射線衍射儀、電感耦合等離子質(zhì)譜儀等現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù),全面地研究了脫硫灰渣的理化性質(zhì)、釋放規(guī)律和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn);為了減少粉煤灰中硫等元素再次釋

2、放的風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)行穩(wěn)定化試驗(yàn)研究,建立了穩(wěn)定化動(dòng)力學(xué)模型。
　　研究工作與成果如下:
　　(1)各電廠脫硫粉煤灰粒徑分布總體上相似,以煤粉爐燃煤的電廠形成的粉煤灰顆粒粒徑較均勻,以循環(huán)流化床鍋爐燃煤的電廠形成的粉煤灰顆粒粒徑差異較大;微觀形態(tài)上,煤粉爐高溫燃燒產(chǎn)生的粉煤灰,主要以規(guī)則的圓球形、表面附著晶體的球形顆粒、多孔的球形顆粒和不呈規(guī)則圓球形的顆粒四種形態(tài)存在,而煤粉在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)屬中溫燃燒,產(chǎn)生的粉煤灰多為不規(guī)則顆粒。

3、由于脫硫工藝的影響,循環(huán)流化床粉煤灰中可以見(jiàn)到脫硫產(chǎn)物,主要為石膏晶體。所有的脫硫粉煤灰樣品中均含有一定量的不同燃燒程度的殘?zhí)?殘?zhí)汲示W(wǎng)狀、層狀、球狀等多種外形。
　　(2)各電廠灰渣中主要的結(jié)晶礦物有石英、莫來(lái)石,另外還含有一些伊利石、長(zhǎng)石、方解石、石膏、赤鐵礦等礦物。硅、鋁和鐵的氧化物是構(gòu)成燃煤灰渣的主要化學(xué)成分,含量超過(guò)80％?；以泻卸喾N微量元素,它們?cè)诓煌姀S產(chǎn)生的灰渣中的含量具有明顯的差異性,多數(shù)元素在粉煤灰中的含量

4、高于底渣中的含量,元素在粉煤灰中具有富集的趨勢(shì)。
　　(3)燃煤電廠脫硫粉煤灰的顆粒物排放因子比較接近,研究結(jié)果表明使用煤粉爐的燃煤電廠產(chǎn)生的粉煤灰的顆粒物排放因子較使用循環(huán)流化床鍋爐的電廠要高;同時(shí)研究的脫硫粉煤灰中10種元素的排放因子,以Mn元素的排放因子最大,Cd元素的排放因子最小;建立了在已知煤中元素含量、灰分和相應(yīng)的顆粒物排放因子的情況下相應(yīng)元素排放因子的函數(shù)關(guān)系:,指數(shù)b的取值范圍分別是:煤粉爐為0.26-1.51,循

5、環(huán)流化床鍋爐為0.23-1.52。
　　(4)利用Meij提出的相對(duì)富集因子()揭示了反應(yīng)不同元素在脫硫粉煤灰上的富集特征,并根據(jù)其數(shù)值大小確定元素?fù)]發(fā)性的難易程度:相對(duì)富集因子數(shù)值大的元素?fù)]發(fā)性較差,相對(duì)富集因子數(shù)值小的元素屬于易揮發(fā)性元素。采用質(zhì)量平衡法獲得了燃燒產(chǎn)物中各元素在粉煤灰、底渣和煙氣中的分配比例,大部分元素燃燒后主要以脫硫粉煤灰和底渣的形式存在,但是部分元素(如V和Cu)在煙氣中所占的比例較大。
　　(5)為

6、了揭示脫硫粉煤灰中元素的釋放特征,進(jìn)行了靜態(tài)浸出實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)淋濾實(shí)驗(yàn)。在兩種釋放實(shí)驗(yàn)中,都以Mo元素的釋放濃度為最高,Hg和Mn元素最低。各元素的釋放特征有一定的差異,動(dòng)態(tài)淋濾實(shí)驗(yàn)更接近粉煤灰自然狀態(tài)下接觸降水或其他液體的情況,其釋放規(guī)律更具有參考價(jià)值。釋放實(shí)驗(yàn)后脫硫粉煤灰的微觀形態(tài)和礦物組成都發(fā)生了一定的改變,顆粒粒徑在一定程度上有所變小,球形顆粒表面多發(fā)現(xiàn)粘連晶體或者出現(xiàn)小孔,部分樣品中方解石含量有所增加。
　　(6)對(duì)動(dòng)態(tài)淋濾

7、實(shí)驗(yàn)相關(guān)元素的累積含量進(jìn)行非線性回歸擬合,得到元素的釋放動(dòng)力學(xué)方程:,其中d是與脫硫粉煤灰樣品表面積、體積、其中某一元素含量和淋出液體積有關(guān)的一個(gè)常數(shù)。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,該方程可以很好的模擬粉煤灰中元素向水體釋放的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。
　　(7)脫硫粉煤灰浸出毒性評(píng)價(jià)確定了采樣電廠粉煤灰并不是具有浸出毒性的危險(xiǎn)廢物,但是對(duì)通過(guò)食入、皮膚接觸和吸入三種暴露途徑進(jìn)入人體的粉煤灰進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明,華美和徐塘兩家電廠都存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)危害,所以在粉煤灰