工业窑炉共处置危险废物在发达国家已有三十多年的历史，目前已受到国内外的广泛关注。工业窑炉共处置过程中，由废弃物及原料引入的重金属元素可能引起的环境安全性问题成为人们关注的焦点。本文基于环保公益项目“工业窑炉共处置危险废物环境风险控制技术研究”开展研究。主要针对水泥窑和炼铁高炉这两类窑炉进行了低温段的吸附冷凝特性研究。对水泥生料（水泥窑），高炉炉料（炼铁高炉）开展了氮吸附与SEM测试分析，分析了水泥生料和炼铁炉料（焦炭、球团矿、烧结矿）的比表面积，孔径结构和微观表面积。此外，试验采用管式回转炉和控温立式炉联用装置来模拟实际的水泥窑和炼铁高炉，用重金属化学试剂代替危险废物中的重金属，研究了水泥窑共处置过程中水泥生料对重金属(As、Pb、Cd)的吸附冷凝特性以及炼铁高炉共处置过程中炉料对重金属(As、 Pb、 Cd)的吸附冷凝特性，由于Zn的存在对炼铁高炉产生严重危害，同时也研究了炼铁高炉共处置时Zn的吸附冷凝特性。
试验得到了以下结论:水泥生料的比表面积很小，微观表面结构致密无孔，As、Pb、Cd元素主要是冷凝在生料表面上。进入控温立式炉的重金属可以分为三部分:第一部分冷凝在管壁上，冷凝在管壁上的三种重金属占其入炉总量的60％-70％左右;第二部分吸附冷凝在水泥生料上，其中三种重金属占各自入炉总量的10％-20％之间;第三部分随烟气释放到空气中，释放出的三种重金属占其入炉总量的占10％-20％左右。水泥生料对重金属的吸附冷凝量随时间的增加而增加，随温度的升高而降低。水泥生料对重金属的吸附冷凝特性可用双常数速率方程(lnq=a+klnt)拟合，且拟合效果较好。通过动力学方程拟合可得到水泥生料对三种重金属的吸附冷凝活化能，从化学反应活化能的角度判断，铅的不同化学形态的吸附冷凝活化能:PbO＞PbS＞PbCl2;镉的不同化学形态的吸附冷凝活化能:CdO＞CdS＞CdCl2。此外，对炼铁高炉共处置危险废物也进行了相同的试验研究。结论如下:
炼铁高炉的炉料（烧结矿、球团矿、焦炭）的比表面积均比较小，在煅烧As、Pb、Cd、Zn的氧化物、氯化物、硫化物时，进入吸附冷凝炉的重金属均可以分为三部分，第一部分冷凝在管壁上，冷凝在管壁上的四种重金属占其入炉总量的50％左右;第二部分吸附冷凝在炼铁炉料上，其中四种重金属占各自入炉总量的20％-30％之间;第三部分随烟气释放到空气中，释放出的四种重金属占其入炉总量的20％左右。重金属(As、Pb、Cd、Zn)在炼铁炉料上的吸附冷凝量均随时间的增加而增加，随温度的升高而降低。炼铁炉料对重金属的吸附冷凝特性通过双常数速率方程拟合，并通过拟合求得吸附冷凝活化能，Pb、Cd、Zn的氧化物的的吸附冷凝活化能均大于氯化物和硫化物的活化能。
由试验得到的各重金属元素不同化学形态的吸附冷凝动力学方程，可计算出含有此种重金属元素的危险废物在共处置过程中设定温度，设定时间下的吸附冷凝率，为判断相关危险废物是否适合水泥窑共处置和炼铁高炉共处置，以及确定废物投加量和重金属排放量提供参考，最终为评价水泥窑和炼铁高炉共处置过程中重金属引起的环境风险提供依据。
- 作 者：
- 丛璟
- 学科专业：
- 能源环境工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 浙江大学
- 导师姓名：
- 蒋旭光黄群星闫大海
- 学位年度：
- 2015
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
