Новости

Sep 21, 2023

Удаление тяжелых металлов из золы-уноса MSS термической обработкой и хлорированием.

Научные отчеты, том 5,

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 17270 (2015) Цитировать эту статью

5872 Доступа

24 цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Опровержение этой статьи было опубликовано 16 января 2017 г.

Эта статья обновлена

Термическое поведение тяжелых металлов при совместном сжигании летучей золы мусоросжигательных заводов с твердыми коммунальными отходами (MSS) было изучено с использованием трубчатой ​​печи лабораторного масштаба. Результаты показывают, что без добавления хлорирующих агентов температура была важным параметром и существенно влияла на удаление тяжелых металлов, тогда как время пребывания оказывало слабое влияние. При температуре от 900 до 1000 °C в течение 60–300 минут тяжелые металлы вступали в реакцию с хлоридами, присущими летучей золе, и примерно с 80–89 % Pb, с 48–56 % Cd, с 27–36 % Zn и 6 %. было удалено до 24% Cu. После добавления хлорирующих агентов скорость испарения тяжелых металлов резко улучшилась, при этом скорости испарения Cu и Zn были выше, чем скорости испарения Pb и Cd. По мере увеличения количества добавляемых хлорирующих агентов скорость удаления тяжелых металлов увеличивалась. Однако влияние типа хлорирующего агента на хлорирование тяжелых металлов существенно различалось, при этом NaCl оказывал наименьшее влияние на скорость удаления Cu, Cd и Zn. С точки зрения восстановления ресурсов и обеззараживания MgCl2 и CaCl2 являются лучшим выбором из-за эффективного удаления Zn.

Производство осадков сточных вод быстро растет, и в последние годы их очистка привлекла значительное внимание1. По сравнению с захоронением мусора и использованием в сельском хозяйстве сжигание предпочтительнее из-за быстрого удаления, значительного уменьшения объема и веса, а также рекуперации энергии2. В Китае совместное сжигание осадка и твердых бытовых отходов (ТБО) или угля для производства электроэнергии становится основным методом сжигания осадка из-за количества имеющихся мусоросжигательных заводов с современным оборудованием3. Однако при этом количество образующихся остатков сжигания, включающих зольный остаток и летучую золу, может достигать 10 мас.% от общей массы сырья и содержать большое количество тяжелых металлов4.

Существует множество запатентованных процессов утилизации или использования отходов сжигания, особенно для утилизации летучей золы. Эти процессы можно классифицировать следующим образом5: (1) зола-унос, смешанная со связующим (например, инертизация в цементной матрице); (2) летучая зола, обработанная гидрометаллургически для удаления тяжелых металлов, и (3) летучая зола, обработанная термически с целью инертизации и/или удаления тяжелых металлов (например, плавление или спекание). Однако многие из этих процессов имеют недостатки. Если взять в качестве примера первый метод, то после затвердевания летучей золы в цементной матрице тяжелые металлы растворяются. Следовательно, восстановить металлы на более поздней стадии сложнее и дороже. Кроме того, связывание тяжелых металлов (гидравлически в цементной матрице или после плавления стекла) не означает полной иммобилизации6. Таким образом, отделение тяжелых металлов от летучей золы становится важным как источник восстановления металлов или как средство снижения их потенциальных опасностей.

Желателен процесс, который бы удалял тяжелые металлы перед захоронением на свалке7,8,9, особенно если этот процесс мог бы одновременно извлекать загрязняющие тяжелые металлы. Потенциально привлекательным является сухой процесс, такой как термическая обработка, который может отделить некоторые тяжелые металлы от основной матрицы (SiO2, Al2O3 и CaO) золы путем образования хлоридов металлов при более низких температурах10. Термическая обработка летучей золы вызывает как испарение, так и стабилизацию тяжелых металлов в зависимости от температуры обработки11,12. Якоб и др. обнаружили, что испарение Zn, Pb, Cd и Cu из золы электрофильтра было наиболее эффективным при температурах чуть ниже диапазона плавления золы (1000–1100 °C)11. Однако виды обработки плавлением золы требуют больших затрат энергии и приводят к образованию вторичной летучей золы13. Хлориды тяжелых металлов обычно имеют высокое давление паров и более низкие температуры кипения по сравнению с соответствующими оксидами металлов14. Процесс конденсации этих соединений металлов может быть замедлен при участии Cl при термической обработке, что может ускорить улетучивание тяжелых металлов. Таким образом, летучую золу MSS можно смешать с определенным количеством хлорирующих агентов для эффективного отделения тяжелых металлов от летучей золы MSS15,16. Для промышленного применения твердые хлорирующие агенты (например, NaCl, MgCl2 или CaCl2) являются предпочтительными из-за (1) более простого обращения с газообразным Cl2 и (2) того факта, что Cl2 также приводит к хлорированию неопасных элементов, таких как поскольку Ca или Fe (т.е. CaCl2, который использовался в предыдущем исследовании в дополнение к Cl2, более селективен к Cd, Cu, Pb и Zn)17,18,19,20.