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1、环境科学与技术第30卷第4期2007年4月生活垃圾焚烧飞灰的热性质1,223张海英,赵由才,祁景玉(1.上海应用技术学院环境与能源工程系,上海200235;2.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室;3.同济大学海洋地质与地球物理学院,上海200092)摘要:利用综合热分析仪对飞灰进行了差热与热重分析,并利用X-射线衍射仪分析了不同温度煅烧后飞灰的矿物成分变化。结果表明:781～956℃温度区间,飞灰的质量下降超过15%;956～1241℃温度区间,质量下降8%左右;温度超过1241℃时,飞灰的质量基本保持不变,出现大量的化合反应,飞灰表现
2、出较好的活性;飞灰的主要矿物成分是SiO2、CaCl2、Ca3Si2O7、Ca2SiO4·0.35H2O、Ca9Si6O21·H2O、K2Al2Si2O8·3.8H2O和AlCl3·4Al(OH)3·4H2O,晶相含量高达59%;高温下飞灰中的盐类首先分解生成金属氧化物,随温度的升高,所产生的金属氧化物再与SiO2反应生成硅酸盐或铝硅酸盐。关键词:生活垃圾焚烧飞灰;热性质;差热分析;热重分析中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:1003-6504(2007)04-0084-03生活垃圾焚烧飞灰是一种公认的危险废物,其中采用X射线衍射分析仪
3、(PW1700)分析了飞灰在浓缩了大量的重金属并且还包含有少量的剧毒二叫恶英不同温度下煅烧后的矿物组成,具体方法是:取少量飞[1]类有机物,GWKB3-2000明文规定飞灰是一种危险废灰分别在400℃、600℃、800℃、900℃、1000℃、1150℃下物必须进行无害化处理。高温处理技术是目前唯一能灼烧0.5h,待其冷却后研成200目细粉进行XRD分析。够破坏飞灰中二叫恶英和其它有毒有机化合物的的处X射线衍射仪的工作条件为:工作电压40kV;工作电流[2-3]o理技术。从环境的角度讲飞灰的确是一种污染源,但20A;3～70°快速扫描,每步0.
4、02°(2θ);扫描速度3/min。它又是一种资源。飞灰中含有较多的硅酸盐、铝酸盐,2实验结果讨论可用做陶瓷饰面砖的掺和料;飞灰中较多的玻璃体以2.1飞灰的差热与热重分析及许多活泼的网络活化金属离子又使得飞灰具有一定垃圾焚烧飞灰的差热图谱(DTA图谱)如图1所的活性;此外,飞灰200目左右的粒径组成也增加了飞示,图1中存225～350℃、350～414℃、446～481℃、531～灰的活性,可以节省资源化过程中的能耗。[4]1,241℃四个吸热峰与481～531℃、1241～1400℃两个国内对飞灰性质的研究较多,赵光杰等研究了放热峰。225～
5、350℃之间吸热峰是飞灰脱去物理吸附除尘器飞灰的化学组成、热灼减率、灰熔点、浸出毒性[5][6]水造成;350～414℃处的吸热峰主要是由于飞灰脱去与腐蚀性;万晓、冯军会等研究了重金属的分布及结晶水造成;446～481℃处吸热峰是由于结构水的脱浸出特性,这些研究主要集中在对飞灰环境污染性的[7]去而形成;531～1241℃处的吸热峰是由于Ca(OH)2、分析探讨方面。此外Young研究了不同粒径的飞灰对重金属的吸附能力,Auber[8]研究了飞灰在水泥中的应CaCO3、CaSO4以及部分氯化物等逐级热分解造成;温度达到1241℃时分解反应基本结
6、束,此后出现明用。为了进一步研究飞灰在建材中的可利用性,本研显的放热现象,说明飞灰中发生大量的化合反应,究探索了飞灰受热过程中的热效应、失重情况以及矿这一阶段是飞灰熔融发生相变的阶段;481～531℃之物成分的变化,为飞灰在陶瓷饰面砖中的应用奠定了间有一个非常小的放热峰,它是有机质燃烧形成的,基础。放热峰非常小说明飞灰中有机质的含量非常少,主1实验部分要原因是大部分有机质在垃圾焚烧的过程中都燃烧利用综合热分析仪(SDTQ600)进行DTA及TGA殆尽。温度升高到1400℃时,化合反应还没有达到分析。平衡温度为50℃,加热速度为10℃/min,加
7、热终最高峰,据此推测飞灰发生大规模玻璃化的温度应温为1400℃。当超过1500℃;1241℃之前除了有机质燃烧所产生的很小的放热峰,未见其它放热峰的出现,说明飞基金项目:国家科技部世博专项和上海市科委2005年重大专项资助项灰在1241℃之前非常稳定,而超过时表现出较好的目(05DZ12181)活性。作者简介:张海英(1975-),女,讲师,博士,研究方向为固体废物处理与垃圾飞灰的TGA图谱(图2)显示,其质量呈现阶梯资源化,(手机)13817606191(电话)021-64945005(电子信箱)haiying86@式变化:100～350℃区
8、间,飞灰的质量缓慢下降,相应sohu.com。·84·生活垃圾焚烧飞灰的热性质张海英,等飞灰在400℃灼烧0.5h的XRD图谱如图4所示。此时飞灰中主
