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危险废物焚烧飞灰处理处置技术

时间:2020-03-12 13:29

来源:《广东化工》

作者:徐文彬,朱军强,徐梦兰

摘要:针对危险废物焚烧飞灰的来源和危害,对目前的处理处置技术进行了介绍和比较,本文分析了各项技术的优缺点,就当前技术存在的问题,提出了今后改进和发展的方向。

1危险废物焚烧飞灰的来源及其危害

1.1飞灰的来源

危险废物焚烧飞灰是焚烧炉尾气处理过程中所产生的。飞灰的数量和特性因不同的焚烧废物、焚烧工艺和焚烧设备而有所不同。图1是典型回转窑焚烧危险废物过程中所产生飞灰。根据工序可以分为锅炉灰、急冷塔灰、布袋灰等,其中比较典型的为布袋灰。

典型回转窑焚烧工艺的焚烧飞灰一般占整个焚烧废物的10 %左右,其锅炉灰约占5 %,急冷塔飞灰约占15 %,布袋飞灰约占80 %。目前,危险废物焚烧所产生的飞灰并没有官方统计。仅东江环保股份有限公司每年产生的飞灰量约为2万。

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图1回转窑焚烧工艺尾气处理原则工艺流程

1.2飞灰的危害危险

废物焚烧飞灰属于危险废物,其危害主要来自三个方面:(1)水溶性盐,(2)重金属,(3)二噁英。

1.2.1水溶性盐

飞灰中含有大量水溶性钠盐、钾盐、钙盐,其本身虽然没有毒性,但是水溶性盐的存在,会对飞灰的无害化、资源化处理造成极大的危害。在无害化填埋处置后,固化体中的水溶性盐会慢慢浸出,一方面造成固化体崩塌,致使重金属也会浸出;另一方面,可溶性盐进入渗滤液中,会造成渗滤液处理难度增大,且得到杂盐又无出路。在高温固化过程中,虽然飞灰经过玻璃化后可以作为建筑材料,但是水溶性盐作为氯化挥发试剂,在高温玻璃化过程中,不仅严重影响重金属的固化,而且会严重腐蚀设备和侵蚀耐火材料。因此,在无害化、资源化之前,一般要将飞灰中的水溶性盐分离出来。

1.3.2重金属

飞灰中含有大量的重金属及其化合物,主要有Cr6+、Pb2+、Zn2+、Cu2+等。重金属不仅严重污染土壤、水源等,而且对人体也有极大的毒性。对人体的危害主要表现为慢性中毒、脑病变、贫血、慢性肾衰竭和致癌等。

1.3.3二噁英

飞灰中含有二噁英类物质,主要包括多氯二苯并二噁英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs),是一种剧毒物质,是氰化物的130倍,是砒霜的900倍,有“世纪之毒”之称。

2危险废物焚烧飞灰的处理处置技术

目前飞灰的主要处理技术有:(1)常温固化法,(2)水热固化法,(3)高温固化法。

2.1常温固化法

常温固化法就是在环境温度下,利用稳定剂/固化剂将重金属稳定化、固化后进行填埋处置。常温固化法是目前飞灰处理的主要方法,也是目前唯一工业化的方法。常温固化法有水泥固化法、石灰固化法和沥青固化法,其中以水泥固化法为主。

常温固化法的优点:

(1)成本较低,一般300~400元/吨;

(2)工艺简单,易操作。

常温固化法的缺点:

(1)增量较大,一般增量20 %~30 %;

(2)水溶性盐会慢慢浸出,增加渗滤液处理难度和处理成本,且得到的杂盐是危险废物;

(3)随着水溶性盐的浸出,不仅造成固化体存在崩裂可能,而且也造成重金属浸出而进入渗滤液中;

(4)二噁英只是固化,没有焚毁,其危害依然存在。

2.2水热固化法

水热固化法是在高温、高压下对飞灰中的重金属进行固化、二噁英进行氧化分解,最好进行填埋处置。水热固化重金属的原理是在高温、高压下,将飞灰中常规化合物(CaO、SiO2、Al2O3、MgO)合成类沸石矿物,利用沸石的离子吸附、离子交换和物理包裹将重金属稳定和固化其中;在固化重金属的同时,利用氧气等氧化剂,在高温、高压下,将飞灰中二噁英氧化分解。该方法目前正处在实验室研究阶段。

水热固化法的优点:

(1)重金属固化率可以达到95 %;

(2)能够分解大部分二噁英。

水热固化法的缺点:

(1)需要高温、高压设备,且对设备材质的耐腐蚀性要求非常高;

(2)处理成本高;

(3)二噁英分解不彻底,一般为75 %~85 %;

(4)水溶性盐没有得到利用。

2.3高温固化法

高温固化法是在1000~1500℃的高温下,将飞灰中大部分重金属固化在玻璃渣网格中,同时二噁英被彻底焚毁,高温化后的熔渣可以作为建材用料。由于无害化非常彻底,减量化在50 %以上,因此高温固化法是目前飞灰处理处置的热门领域。

高温固化法根据温度又可以分为烧结法(1000~1200℃)和熔融法(1300~1500℃)。由于高温熔融法比烧结法减量化更大(65 %以上),且熔融渣可以作为高档微晶板材、岩棉的原料,因此高温熔融法是飞灰减量化、无害化、高价值化研究的重点。

熔融法的设备根据热源又可分为两大类:燃料式熔融炉和电热式熔融炉。燃料式熔融炉主要有:表面熔融炉、内部熔融炉、焦炭床熔融炉、旋流熔融炉等。电热式熔炉主要有:电弧熔融炉、电阻熔融炉、电感熔融炉、等离子体熔融炉等。

在众多熔融炉中,等离子体熔融炉的优点较为突出:

(1)温度高、能量密度高,热量集中,传热效率高;

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编辑:赵凡

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