酸洗污泥与煤共燃烧过程中重金属的迁移分布规律研究

发布时间：2017-10-17 14:47

  本文关键词：酸洗污泥与煤共燃烧过程中重金属的迁移分布规律研究

  更多相关文章： 共燃烧 危险废物 酸洗污泥 重金属 热力学平衡

【摘要】：目前,危险废物共燃烧技术因其具有减量化、无害化和资源化的优势而发展迅速,但是重金属含量高的危险废物,在其共燃烧过程中重金属会富集在烟气、飞灰和炉渣中而产生二次污染。本文选取了酸洗污泥和烟煤为研究对象,借助高温管式炉和FactSage软件开展了酸洗污泥和煤共燃烧过程中10种重金属(As、 Cd、Gr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sb、Se、Zn)迁移分布规律的实验和热力学平衡模拟研究,获得了温度、污泥掺混比对共燃烧过程中重金属迁移分布的影响并对熔融态炉渣的能谱、XRD及浸出毒性进行了分析。本文首先通过实验研究了共燃烧温度对重金属迁移分布的影响,结果显示,Cd、Se、Zn是易挥发重金属,其在烟气中的分配率占主导。As、Cu、Pb、Sb是半挥发重金属。随着温度的升高,4种重金属在烟气、飞灰和炉渣中的变化不尽相同。Cr、Mn、Ni属于难挥发重金属,绝大部分分布于炉渣中,在烟气和飞灰中的含量很少。其次利用FactSage软件开展了温度对重金属迁移分布影响的热力学平衡模拟,研究发现As主要以Ca3(AsO4)2、AS4O6的形式存在；Cd、Sb、Se完全以气态形式存在；CuO与Fe203结合生成CuO·Fe2O3(s),当温度继续升高,CuO·Fe2O3(s)开始分解并生成CuCl(·g)、(CuCl)3(g)和Cu(g); Pb主要以Pb2Fe2Si209(s)、PbO(g)、 PbCl2(g)的形态存在;600～1000℃时,Zn主要以ZnAl2O4的形式赋存在炉渣中,1200℃时,ZnAl2O4完全分解并转化成Zn(g)。Cr、Ni在炉渣中主要以FeCr2O4、 FeNi2O4的形式存在,Mn在炉渣中会和Al2O3、SiO2结合成硅铝酸盐。接着通过实验研究分析了污泥掺混比对重金属迁移分布的影响,结果表明,As、Cd、Cu、Pb、Se、Sb、Zn在烟气的分配率均随污泥掺混比呈下降的趋势,而在炉渣中的分配率则不断增加,但这7种重金属在飞灰中的分配率变化略有不同。Cr、Mn、Ni在烟气和飞灰中的分配率都很小,而在炉渣中的分配率则随污泥掺混比的增加而增大。最后对熔融态炉渣进行了能谱、XRD晶相和浸出毒性分析,结果得出,炉渣能谱中的主要元素种类没有发现大的变化,但氧含量逐渐增加,重金属Cr、Ni的含量有所下降；分析XRD谱图可知,1300℃时Cr、Ni主要以NiO、NiFe2O4、 NiCr2O4、Cr2O3的形式存在于炉渣中,而1400℃和1500℃时只检测到SiO2和Fe2O3；大体上10种重金属在浸出液中的浓度随着污泥掺混比的增加而呈现减小的趋势。
【关键词】：共燃烧 危险废物 酸洗污泥 重金属 热力学平衡
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-27
• 1.1 前言12-13
• 1.2 酸洗污泥的来源13-14
• 1.3 国内外危险废物共燃烧的研究现状14-20
• 1.3.1 国内共燃烧危险废物的研究现状14-18
• 1.3.2 国外共燃烧危险废物的现状18-20
• 1.4 共燃烧危险废物过程中重金属的迁移分布研究现状20-22
• 1.5 影响重金属迁移分布的因素22-25
• 1.5.1 水分对重金属迁移分布的影响23
• 1.5.2 Cl对重金属迁移分布的影响23-24
• 1.5.3 S对重金属的迁移分布的影响24
• 1.5.4 焚烧温度对重金属迁移分布的影响24-25
• 1.5.5 矿物质对重金属迁移分布的影响25
• 1.6 本文研究的内容与意义25-27
• 第2章 实验仪器(软件)及数据处理27-35
• 2.1 实验目的和方案27
• 2.2 实验样品制备与分析27-29
• 2.3 实验方法29
• 2.3.1 污泥与煤共燃烧29
• 2.3.2 吸收液中重金属含量的分析29
• 2.3.3 污泥、烟煤、飞灰和炉渣中重金属含量的分析29
• 2.4 实验仪器29-33
• 2.5 实验数据处理33-35
• 2.5.1 重金属的回收率33-34
• 2.5.2 重金属分配率的计算公式34-35
• 第3章 温度对共燃烧过程中重金属迁移分布的影响35-44
• 3.1 前言35
• 3.2 实验方案35-36
• 3.3 实验结果分析36-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 温度对共燃烧过程中重金属迁移分布的热力学模拟44-52
• 4.1 前言44
• 4.2 模拟方案44-45
• 4.3 热力学平衡模拟结果分析45-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第5章 污泥掺混比对共燃烧过程中重金属迁移分布的影响52-62
• 5.1 前言52
• 5.2 实验方案52
• 5.3 实验结果分析52-60
• 5.3.1 900℃时污泥掺混比对重金属迁移分布的影响52-56
• 5.3.2 1500℃时污泥掺混比对重金属迁移分布的影响56-60
• 5.4 本章小结60-62
• 第6章 熔融态炉渣的能谱、晶相及浸出毒性分析62-70
• 6.1 前言62
• 6.2 实验方案62-63
• 6.3 实验结果分析63-68
• 6.3.1 能谱分析63-64
• 6.3.2 XRD晶相分析64-66
• 6.3.3 炉渣的浸出毒性分析66-68
• 6.4 本章小结68-70
• 第7章 结论与展望70-74
• 7.1 本文总结70-72
• 7.2 本文创新点72-73
• 7.3 不足之处及展望73-74
• 参考文献74-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文84

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本文编号：1049437