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生活垃圾焚烧飞灰由于具有较高浸出风险的重金属及高毒性的二噁英,被我国列为危险废物。水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰是其资源化利用途径之一。尽管该处置技术能分解二噁英,还可以固定重金属,但飞灰中较高的氯及重金属含量会导致水泥窑内高温堵塞、结皮,还会降低水泥品质,严重制约了水泥窑协同处置飞灰技术的发展。因此,有必要对飞灰进行预处理来降低氯及重金属对协同处置技术的影响。同时,对飞灰进行预处理可能会影响其在后续处理处置过程中金属的环境行为,而目前相关研究十分有限。因此,本文对不同预处理模式下垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置过程中重金属迁移转化规律进行了探究,为其后续使用过程中的污染控制提供科学依据。本研究选取水、乳酸、硝酸、磷酸作为飞灰预处理的浸洗液,研究不同模式浸洗对飞灰中氯及重金属的影响。根据不同浸洗液对飞灰脱氯脱重金属的效果,分别配制不同氯含量、不同重金属含量、不同重金属形态的煅烧物料。采用管式炉模拟水泥窑进行煅烧实验,将煅烧温度设定为850℃、950℃、1050℃、1150℃、1250℃,模拟不同预处理模式下飞灰水泥窑协同处置过程。收集尾气吸收液,研究不同预处理模式对协同处置过程中重金属在气固相中的分配规律。选择代表较低、中、较高温度段的850℃、1050℃、1250℃,对煅烧熟料进行晶相检测。研究不同预处理模式对协同处置过程中重金属形态变化的影响。结果表明,水、乳酸、硝酸、磷酸浸洗液均能将飞灰中可溶性氯去除。且由于酸浸洗液的pH较低还能溶解非水溶性的Friedel’s盐。表现为pH越低氯的去除效果越优,浸洗液pH最低时的脱氯率为93.9%。不同浸洗液对重金属的去除效果不同,可能是不同浸洗液与飞灰中重金属发生反应,导致金属形态发生改变,因而导致重金属含量存在一定差异。同时还发现,重金属在酸浸洗液中较容易被脱除,其中硝酸的脱除效果较好,为12.3%。选择飞灰中含量高的三种重金属Cu、Zn和Pb进行管式炉模拟水泥窑煅烧实验。研究结果发现,预处理后飞灰的性质会对协同处置过程中重金属的迁移产生一定影响。氯含量与协同处置过程中三种金属的的挥发密切相关,较高的氯含量有利于重金属的挥发。氯含量对Cu的挥发影响在大于1000℃时较为明显,15%的氯含量可使挥发率增加38.0%。氯含量对Zn的影响在950℃时较大,5%氯含量比15%时更容易导致其挥发,挥发率相差14.5%。Pb易挥发,850～1250℃范围内氯含量对其残留率的影响均较明显。1250℃条件下挥发率增幅为48.49%。当煅烧物料中Cu、Zn、Pb的初始含量不同时,表现出重金属初始含量越高,残留率越高,挥发率也越高的现象。1250℃时,随着三种重金属初始含量升高,其挥发率涨幅在1.98%～7.49%之间。研究还发现煅烧物料中重金属的初始存在形态影响其协同处置过程中重金属的迁移。当Cu、Zn和Pb的初始形态为磷酸盐及氧化物时有较好热稳定性,残留率均较高。但当三种重金属以碳酸盐形式存在时挥发率分别为13.2%、48.8%、49.2%,均高于其他两种形态。经过预处理后的飞灰性质影响着协同处置过程中重金属的转化。其中氯含量对熟料中重金属的形态存在一定影响。当氯含量低于5%时,Cu的存在形态以CuO、Cu2O、CaCu2O3和Ca2CuO3为主;当氯含量上升到15%时,Cu2O则占主导地位。不同氯含量对熟料含中Zn的存在形态影响较小,一般以ZnO、Zn2SiO4及ZnAl2O4的形态存在。Pb在氯含量低于5%时以 PbO、Ca2PbO4、Pb3O4、Pb2O3、Pb6Al2Si6O21 的形态存在。随着氯含量升高,熟料中Pb3O4、Pb2O3消失。同时发现,煅烧物料中不同重金属初始含量对其存在形态几乎无影响。煅烧熟料中重金属的初始形态影响其在熟料中的存在形态。研究发现当Cu初始时以氧化物、碳酸盐、磷酸盐的形态存在时,其煅烧后熟料中的存在形态主要有CuO、Cu2O、Ca2CuO3及CaCu2O3。Zn初始也为这三种形态时,其三种煅烧熟料中普遍含有ZnO、Zn2SiO4、ZnAl2O4,但在磷酸盐熟料中发现有Zn3(PO4)2的存在及Zn2(PO4)(OH)的生成。分别以这三种形态存在的Pb在经过煅烧后其在氧化物熟料中以PbO、Ca2PbO4、Pb3O4及Pb6A12Si6O21的形态存在,而碳酸盐及磷酸盐熟料中Pb6A12Si6O21消失。所以,Zn及Pb的初始存在形态对其在共处置过程中重金属的形态转化存在强烈影响。由此可见,对飞灰进行预处理不仅去除了一部分氯及重金属,且经过预处理的飞灰其氯含量、重金属初始含量及重金属初始存在形态均可对其协同处置过程中的重金属迁移转化产生不同程度的影响。