固化工业危险废物焚烧飞灰重金属的研究

2.3.5 正交优化实验 根据单因数实验结果，选择代表性的碳酸化反应条件分别为反应时间2h、3h、4h，反应温度10℃、30℃、50℃，液固比4∶1、5∶1、6∶1，二氧化碳浓度60%、80%、100%，表3和表4给出了碳酸化正交实验结果，正交实验结果表明影响碳酸化的主次因素分别为二氧化碳浓度、反应时间、液固比、反应温度。最优组合为D3A3CAB2，即二氧化碳浓度为100%、反应时间为3h、液固比为4∶1、温度为30℃时碳酸化效果最佳。

2.4 XRD结果与分析 采用XRD分析原灰和碳酸化后产物中的晶像矿物组成，扫描角度从10℃到70℃。XRD结果表明，原始飞灰主要由Ca(OH)2、CaClOH、CaSO4等含Ca的物质和NaCl、KCl、CaClOH等含Cl的物质组成。飞灰经碳酸化处理后，Ca(OH)2、CaClOH的峰消失，CaCO3的峰增强明显，可知碳酸化后焚烧飞灰中大量Ca(OH)2吸收CO2转化成大量的CaCO3。

2.5 SEM结果与分析 图7给出了飞灰加速碳酸化前后的SEM结果，反应其前后表面形态变化。由图6可以看出，原飞灰多由微小颗粒组成，表面是粗糙和松散分布的孔径大小不同的颗粒，很少能看见晶体形态的物质。由图6可以看出，飞灰经过碳酸化处理后的表面为大颗粒，并生成了片状和块状的晶体，结合XRD的实验结果分析这些晶体是由于碳酸化作用后生成的CaCO3晶体。

3 结论

(1)飞灰经碳酸化后，原始飞灰中的Ca(OH)2、CaClOH转化成CaCO3，飞灰表面生成片状或块状的晶体。

(2)碳酸化最优反应条件为反应时间3h、反应温度30℃、液固比4∶1，CO2浓度100%，该条件下Pb浸出浓度为0.02mg/L。在CO2浓度为60%时，反应时间2h以上，Pb浸出浓度可控制在填埋场填埋标准以下。

(3)飞灰经碳酸化处理后，原始飞灰中重金属Pb浸出浓度由288.40mg/L降至大约0.02mg/L，达到填埋标准。碳酸化法可以有效控制工业危险废物焚烧飞灰中重金属Pb的浸出并降低体系的酸碱度。

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