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浙江大学热能工程研究所教授蒋旭光:浙江大学危险废物熔融玻璃化

点击数:   录入时间:2018-11-13 【打印此页】 【关闭
浙江大学热能工程研究所教授蒋旭光:浙江大学危险废物熔融玻璃化
浙江大学热能工程研究所教授蒋旭光:浙江大学危险废物熔融玻璃化

  新华网建德10月26日电(索炜)浙江大学热能工程研究所教授蒋旭光26日出席全国危险废物熔融处理技术与标准研讨会,并就浙江大学危险废物熔融玻璃化技术做了简要介绍。

  蒋旭光称,由于熔融处理技术要加热到1000℃以上,处理成本非常高,而我国危险废物的产生量一年比一年多,已经达到3900万吨,但在处理率方面,我国同国外发达国家仍然存在差距。

  蒋旭光表示,所谓熔融化、玻璃化,一定要把处置后的重金属,二噁英在加热过程中破坏掉,但重金属如果没有变成玻璃态,仍然有可能进入环境中。其温度范围,熔融化所需的能量、代价是较高。垃圾焚烧中的飞灰含量非常大,约有几百万吨。无论燃料式和电热式都要花费较大代价。

  蒋旭光介绍,国内做了一些基础研究,如:溶渣理化特性、重金属浸出以及灰渣熔融特性和机理等,熔融作用效果显而易见,大大减少浸出毒物的含量,绝大部分低于现有分析手段的极限值。通过熔融前后对比分析,熔融后都可以达到浸出标准,最重要的重金属基本可以达标。通过DSC,TGA等基础对比分析,在400-500℃、600-700℃时,会出现由飞灰组分发生多晶转变造成吸热效应。只有温度大于1100℃时,熔融才会有效。

  另一方面,蒋旭光表示,减容、减重效果也比较明显,在1400℃的情况下,减容达到70%左右,减容比达到2/3以上,可以减少填埋时对土地的负担。

  蒋旭光称,危险废物熔融前后主要元素没有变,实现了结晶化,硅和钙的形态发生很大的变化,飞灰中,杂乱的物质会变成硅酸盐和铝酸盐,硅氧的熔融结构是主体结构。二氧化硅、硫酸钠熔融后都变成氧化钙等结晶状留存。

  迫于熔融高温度、高成本的压力,蒋旭光称,曾经试图加入一些添加剂,设法降低一些熔融温度,降低运行成本。在添加氧化钙,二氧化硅后,发现飞灰中碱性氧化物和酸性氧化物的含量比,添加剂对飞灰熔点的影响与飞灰的碱度相关,在某个碱度临界值,飞灰的熔点迎来极小值。熔融过程中,重金属的迁移主要影响因素是:重金属的挥发性——可以分为难挥发、易挥发几种,熔融气氛、熔融温度、碱度以及添加剂。其他因素包括空气冷却,氯元素的含量等。添加氧化钙和二氧化硅后,重金属熔融率普遍得到提高。

  在熔融后产物的资源化利用研究中,蒋旭光介绍,主要包括水泥路面砖、微晶玻璃、混凝土等建材。国内熔融的应用中,比较典型的是上海有一台离子体无氧热解高危垃圾炉。国外主要做了灰渣熔融特性,重金属的迁移以及二噁英分解特性、资源化利用和工程应用。

  蒋旭光介绍,国外在20世纪后期做的一些危废处置厂,采用等离子体高温得到的均质玻璃化产物,耗能更高,温度达到4000-7000℃,稳定程度更高。大部分低沸点的重金属在1000-1100℃就融化了,挥发量达到98%-100%。而高沸点的重金属,如Mn、Cr等转移到溶渣中,降低重金属的挥发。国外有人曾尝试加一些氯化钙、氧化钙等氢氧化物,降低氯含量,水洗是一种较为有效的办法。

  另外,蒋旭光称,在熔融过程中,二噁英分解特性在国内也做得比较多,结论是:高于800℃情况下,热处理过程对二噁英均有良好的销毁效果。将焚烧灰渣熔融后再结晶,其性质非常稳定,对二噁英的脱除率达99.9%。

  谈及资源化利用,蒋旭光认为,若能达到建筑材料的目标,路基材料、混凝土骨料、路面砖、玻璃-陶瓷等都是高质化应用较好的路径。

  蒋旭光介绍了国外一些工业资源化利用的情况,这之中,欧盟废物名录明确规定所产生的玻璃态残渣是一般固体废物,不作为危险废物进行管理。目前是危废的飞灰,如若作为一般废物来管理,后续处理将会非常简单。他称,欧盟已经有一半的危险废物焚烧处理设施采用高温熔渣处置技术。美国有1/3焚烧处置厂采用高温熔渣处置技术。日本把生活垃圾残渣、普通废物焚烧进行二次处理,减少填埋量。

  蒋旭光举例,等离子体熔融气化技术在日本已经有十余年的商业运行经验,等离子项目非常高效,能耗仅为2%-5%。国外比较好的是加拿大的普拉斯科能源集团公司,处理量约为400吨/天,2008年建成,还可以用于发电,且发电量比较可观。

  最后,蒋旭光介绍了浙江大学的相关工作。他称, 浙江大学从1997年开始,首先开展了垃圾焚烧飞灰熔融的出相关研究,因为飞灰熔融特别适合做熔融,本身就已经是无机物,含量高。

  研究中,首先做了BSC,熔融过程二噁英分解特性,温度1400℃以上的话,分解率非常高。重金属的迁移影响有:铅锌受温度影响比较少,温度对Cr、Cd、Cu影响显著。采用等离子体熔融垃圾焚烧飞灰制备微晶玻璃时,需要添加添加剂,包括氧化钙,二氧化硅,要调解它的成分。玻璃是硅的重要组成成分,在硫化床飞灰等试验后,得出不同结果:二氧化硅对晶核形成没有明显影响,太多反而不利,而氧化钙对晶体影响不大,在一定程度上可促进形成,有利于晶体析出。不同添加剂对吸热的影响,从差热分析结果上看,最佳核化温度是800℃,不仅熔融温度降低,成本能够相应下降,更利于资源化利用。最佳核化时间为两个小时,化学分析产成的微晶玻璃和微晶化热处理对重金属浸出的特性,得出原始飞灰毒性浸出特性得到明显改善。