垃圾焚烧飞灰金属元素熔融还原分离机制研究

垃圾焚烧飞灰含有铁，锌和其他重金属。它的无害化处理对垃圾焚烧处理技术的发展和推广具有非常重要的意义。飞灰中铁含量为2-3%，锌0.4-0.5%，还有其他重金属，并且，氧化钙含量可达30%。该项目采用冶金反应工程原理、资源利用科学和无害化工艺的理论和方法，研究和分析三峡库区城市垃圾焚烧飞灰中重金属的形态和特征，根据飞灰中各种元素的熔点差异，研究熔融还原分离飞灰中铁、钙、铅、锌和其他重金属元素的基本规 2100433B

垃圾焚烧飞灰中含有大量的金属元素，如果未经处理直接填埋，其中的重金属元素将对环境带来严重威胁。采用绿色熔融分离处理技术，对垃圾焚烧飞灰进行处理和金属元素的回收利用，对推动垃圾无害化处理技术的发展和推广具有重要意义。本项目将研究分析绿色熔融工艺处理垃圾焚烧飞灰的技术路线、方法和工艺参数。研究飞灰中金属元素的熔融分离机理，各金属元素在熔池液相、渣相和气相中的迁移、分配规律和存在形态，确定实现金属元素有效分离的合理化工艺参数和工艺方法，使飞灰中高熔点金属元素溶入熔池液相中进行分离收集，低熔点金属进入烟气中，通过烟气处理得以收集，实现对金属元素的有效分离的绿色综合利用和垃圾焚烧飞灰无害化、资源化处理目标。 2100433B

水泥熟料协同处置垃圾焚烧飞灰(简称：MSWI飞灰)因可实现重金属和二噁英污染的双重控制且资源化利用已成为固体废物处理领域新的研究热点。而重金属的赋存迁徙机制及控制方法是实现水泥熟料无害化协同处置与资源化利用MSWI飞灰的关键和难点。本项目研究了不同预处理剂对垃圾焚烧飞灰性质的影响以及不同预处理时间、液固比对飞灰性质的影响，研究表明利用纯水进行飞灰预处理时，最佳的处理时间及液固比分别为10min及10：1，增加处理时间和液固比对预处理效果的提高不明显。利用XRD、水化热、EPMA、ICP-AES等先进测试手段探究重金属对以上水泥单矿C3S和C3A矿物形成、水化性能以及固化性能的影响，为揭示重金属对水泥熟料烧成及水化性能的影响提供一定理论基础。研究了模拟酸雨侵蚀、硫酸盐破坏及矿物掺合料对MSWI水泥水化过程中重金属稳定性的影响，采用XRD、扫描电镜显微分析(SEM)和电感耦合等离子-原子发射光谱法（ICP-AES）等测试手段来研究了重金属离子在水泥受侵蚀破坏过程中的稳定情况，探讨了重金属在水泥水化过程中的迁移规律及其稳定束缚机理。 项目申请发明专利2项，发表论文10篇(其中SCI、EI、ISTP收录论文10篇次)，2011年第九届中国硅酸盐学会青年科技奖(排名1，本成果作为青年科技奖的贡献点之一)。培养研究生6名(博士研究生1名，硕士研究生5名)。研究结果不仅为构建水泥熟料协同处理MSWI 飞灰技术奠定了理论基础，而且为其它含重金属废弃物的无害化处置与资源化利用提供了可借鉴的理论指导和技术支撑。 2100433B