张春飞1,2，曹腾飞1，于晓亮1，胡彦弢1，刘 丹1，韩先伟2
（1. 西安航天源动力工程有限公司，陕西 西安 710100；2. 西安航天动力研究所，陕西 西安 710149）
DOI：10.13732/j.issn.1008-5548.2023.02.014
收稿日期：2022-08-17，修回日期：2022-09-22，在线出版时间：2023-02-06 17:12。
基金项目：国家重点研发计划项目，编号：2019YFC1907004。
第一作者简介：张春飞(1985—)，男，高级工程师，硕士，研究方向为危险废物综合利用与处置技术研究。E-mail：736283154@qq.com。
摘要：在额定处理投料量80 kg/h的等离子体熔融炉实验平台上对危险废物焚烧飞灰进行熔融玻璃化试验，研究飞灰熔融前后、2次飞灰的微观形貌、玻璃体渣中重金属的固化特性和浸出特性。结果表明：经等离子体熔融后得到的玻璃体渣质地结实，光泽鲜亮，呈典型的玻璃质结构，主要成分为Si—Al—Ca化合物。玻璃体含量为98.2%，酸溶蚀率为0.2%，热酌减率为0.5%，重金属酸浸出和水浸出远低于国标规定的毒性浸出含量。所采用的等离子体熔融工艺对焚烧飞灰中重金属有很好的固化效果，2次飞灰产率为8.15%，主要成分为KCl和NaCl；冲渣水水质成分和重金属含量满足污水综合排放标准1级。证明等离子体熔融是1种危险废物焚烧飞灰处置的有效方法。
关键词：等离子体；熔融；焚烧飞灰；重金属；浸出毒性
Abstract：On the plasma furnace experimental platform with rated disposal capacity of 80 kg/h, the melting vitrification test of hazardous waste incineration fly ash was carried out.The micro morphology of fly ash before and after melting, secondary fly ash, solidification characteristics and leaching characteristics of heavy metals in vitreous slag were studied.The results show that the vitreous slag obtained by plasma melting has strong texture, bright luster, typical vitreous structure, and the main component is Si—Al—Ca compound.The vitreous content is 98.2%, the acid dissolution rate is 0.2%, and the thermal reduction rate is 0.5%.The acid leaching and water leaching of heavy metals are far lower than the toxic leaching content specified in the national standard.The plasma melting process adopted has a good solidification effect on the heavy metals in the incineration fly ash, the yield of secondary fly ash is 8.15%, and the main components are KCl and NaCl.The water quality composition and heavy metal content of the slag flushing water meet the specification for grade 1 in integrated wastewater discharge standar; The results prove that plasma melting is an effective method for the disposal of fly ash from hazardous waste incineration.
Keywords：plasma; melting; fly ash; heavy metal; leaching toxicity
参考文献(References)：
[1]司继涛, 李冬, 刘晋文, 等.危险废物处理处置技术评价方法研究[J].环境科学研究，2005，18：39-42.
[2]俞清, 尹炳奎, 邹艳萍.我国危险废物的管理及处理处置现状探析[J].环境科学与管理, 2006, 31(6): 147-149, 170.
[3]饶荣，罗超，刘青.生活垃圾焚烧飞灰无害化及资源化研究进展[J].有色金属冶金设计与研究，2018，39(5)：29-34.
[4]熊祖鸿, 范根育, 鲁敏, 等.垃圾焚烧飞灰处置技术研究进展[J].化工进展, 2013(7): 1678-1684.
[5]陈竹, 杨帆, 吴冬琴.飞灰熔融气相污染物释放规律研究[J].环境工程技术学报, 2017, 7(6): 705-711.
[6]杨凤玲, 李鹏飞, 叶泽甫, 等.城市生活垃圾焚烧飞灰组成特性及重金属熔融固化处理技术研究进展[J].洁净煤技术, 2021, 27(1): 169-180.
[7]胡明, 虎训, 邵哲如, 等.等离子体熔融危废焚烧灰渣中试试验研究[J].工业加热, 2018, 47(2): 13-19.
[8]杨德宇, 俞建荣.等离子体熔融气化技术处理废弃物的研究[J].新技术新工艺, 2014(2): 106-109.
[9]SANLIDOY A, CARPINLIOGLU M O.A review on plasma gasification for solid waste disposal[J].International Journal of Hydrogen Energy, 2017, 42(2): 1361-1365.
[10]丁恩振，丁家亮.等离子体弧熔融裂解:危险废弃物处理前沿技术[M].北京：中国环境科学出版社，2009.
[11]胡明，虎训，邵哲如，等.等离子体熔融危废焚烧灰渣中试试验研究[J].工业加热，2018, 47(2): 13-19.
[12]赵光杰，李海滨，赵增立，等.垃圾焚烧飞灰基本特性研究[J].燃料化学学报，2005，33(2): 184-186.
[13]PAN X C，XIE Z M.Characteristics of melting incinerator ashes using a direct current plasma torch[J].Environmental & Analytical Toxicology，2014，4(3): 212.
[14]陈竹, 肖燕, 伍长青.危险废物焚烧余热利用与烟气净化工艺分析[J].环境卫生工程, 2017, 25(3)：34-37.
[15]LI R D, LI Y L, YANG T H，et al.A new integrated evaluation method of heavy metals pollution control during melting and sintering of MSWI fly ash[J].Journal of Hazardous Materials, 2015，289：197-203.
[16]I G H, ZHAO P, JIANG Y M，et al.Vitrification of MSWI fly ash by thermal plasma melting and fate of heavy metals[J].Plasma Science and Technology，2012，14(9)：813-838.
[17]王雷, 金宜英, 李润东, 等.生活垃圾焚烧飞灰的污染特性[J].环境科学与技术, 2010(7): 21-26, 51.
[18]WANG Q, TIAN S L, WANG Q H, et al.Melting characteristics during the vitrification of MSWI fly ash with a pilot-scale diesel oil furnace[J].Journal of Hazardous Materials, 2008, 160(2): 376-381.
[19]YANG J, WEN J, IU Q C, et al.Distribution of heavy metals in the flue gas from municipal solid waste incineration fly ash melt process[J].Asian Journal of Chemistry, 2013, 25(1): 157-160.
[20]SEKITO T, DOTE Y, ONOUE K.Characteristics of element distributions in an MSW ash melting treatment system[J].Waste Management,2014, 9(4): 1637-1643.
