电厂燃煤飞灰固化脱硫污泥重金属铅特性研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23043

发电技术 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (3): 527-534.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23043

电厂燃煤飞灰固化脱硫污泥重金属铅特性研究

张宏伟, 张永生, 汪涛, 王家伟

华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京市昌平区 102206

收稿日期:2023-04-12 修回日期:2023-08-09 出版日期:2024-06-30 发布日期:2024-07-01
通讯作者: 张永生
作者简介:张宏伟(1997)，男，硕士研究生，主要研究方向为脱硫废弃物中重金属脱除/固化研究，1766455532@qq.com；
张永生(1975)，男，博士，教授，主要研究方向为燃料与污染物控制，本文通信作者，yszhang@ncepu.edu.cn；
汪涛(1987)，男，博士，副教授，主要研究方向为燃料污染物生成机理及控制技术，wtao@ncepu.edu.cn；
王家伟(1987)，男，博士，高级工程师，主要研究方向为燃料与污染物控制，wangjiawei750@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(52276110)

Study on the Characteristics of Heavy Metal Lead in Desulfurization Sludge Solidified by Coal-Fired Fly Ash in Power Plant

Hongwei ZHANG, Yongsheng ZHANG, Tao WANG, Jiawei WANG

School of Energy, Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Changping District, Beijing 102206, China

Received:2023-04-12 Revised:2023-08-09 Published:2024-06-30 Online:2024-07-01
Contact: Yongsheng ZHANG
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52276110)

摘要/Abstract

摘要：

目的燃煤电厂脱硫污泥中重金属富集显著，降低脱硫污泥中重金属含量十分必要。方法提出利用电厂飞灰固化脱硫污泥重金属的思路，并和常见固化剂开展对比。结果以铅为对象，在水泥、飞灰、螯合剂二硫代氨基甲酸酯(dithiocarbamate，DTC)和螯合剂三聚硫氰酸三钠盐(TMT-15)中，飞灰对脱硫污泥中铅固化效果最好；不同飞灰及脱硫污泥固化效率在40%~100%。机理分析表明，类似于水泥，飞灰化学成分主要含有SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃等，可与脱硫污泥发生水化反应等，生成对重金属固化稳定有利的水化硅酸钙C-S-H等水化产物及钙矾石等物质，同时生成物对重金属铅等具有吸附作用。结论在燃煤电厂脱硫污泥中掺入一定比例的飞灰可以实现铅的固化稳定，为脱硫污泥从危险固废降低为一般固废提供了方法。

关键词: 燃煤电厂, 脱硫污泥, 飞灰, 稳定固化

Abstract:

Objectives The enrichment of heavy metals in desulphurization sludge of coal-fired power plant is significant, so it is necessary to reduce the content of heavy metals in desulfurization sludge. Methods This paper put forward the idea of solidifying heavy metals in desulfurization sludge with fly ash from power plants and compared with common curing agents. Results Among cement, fly ash, chelating agent DTC (dithiocarbamate) and chelating agent TMT-15 (trisodium thiocyanate), fly ash has the best solidification effect on lead in desulfurization sludge. The solidification efficiency of different fly ash and desulfurization sludge is between 40% and 100%. The mechanism analysis shows that, similar to cement, the chemical composition of fly ash mainly contains SiO₂, Al₂O₃, CaO and Fe₂O₃, etc., which can react with desulfurization sludge to generate hydration products such as hydrated calcium silicate C-S-H and ettringite, etc. It is beneficial to the solidification of heavy metals. The products can adsorb heavy metals such as lead. Conclusions It can be seen that adding a certain proportion of fly ash into the desulfurization sludge of coal-fired power plants can realize the solidification and stability of lead, which provides a method for reducing the desulfurization sludge from dangerous solid waste to general solid waste.

Key words: coal-fired power plants, desulfurized sludge, fly ash, stable solidification

中图分类号:

TK 09

张宏伟, 张永生, 汪涛, 王家伟. 电厂燃煤飞灰固化脱硫污泥重金属铅特性研究[J]. 发电技术, 2024, 45(3): 527-534.

Hongwei ZHANG, Yongsheng ZHANG, Tao WANG, Jiawei WANG. Study on the Characteristics of Heavy Metal Lead in Desulfurization Sludge Solidified by Coal-Fired Fly Ash in Power Plant[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(3): 527-534.

图/表 10

表1 实验仪器

Tab. 1 Experimental instruments

序号	仪器	生产厂家	规格型号
1	电感耦合等离子体发射光谱仪	美国Leeman公司	Prodigy型
2	X射线荧光光谱(XRF)	美国赛默飞世尔科技	ARLAdvant’X Intellipower 3600
3	X射线多晶衍射(XRD)	德国布鲁克	Empyrean
4	场发射扫描电镜(SEM)	美国赛默飞世尔科技	Quattro C

表2 原样脱硫污泥浸出铅质量浓度 (μg/L)

Tab. 2 Leaching lead mass concentration of original desulfurization sludge

污泥样品	三河	呼伦贝尔	呼和浩特	菏泽	寿光
质量浓度	32.46	135.26	88.04	82.38	116.07

图1 不同固化剂固化脱硫污泥(三河)效率

Fig. 1 Efficiency of curing desulfurization sludge (Sanhe)with different curing agents

图2 同一飞灰(京玉)对于不同脱硫污泥的固化效率

Fig. 2 Solidification efficiency of the same fly ash (Jingyu) for different desulfurization sludges

图3 不同飞灰固化脱硫污泥(寿光)的固化效率

Fig. 3 Solidification efficiency of desulfurization sludge (Shouguang) solidified by different fly ashes.

图4 固化稳定前脱硫污泥XRD图谱

Fig. 4 XRD pattern of desulfurization sludge before solidification and stabilization

表3 飞灰的化学组成 (%)

Tab. 3 Chemical composition of fly ash

各成分含量	京玉飞灰	三河飞灰	京隆飞灰	徐州飞灰
w(Al ₂ O ₃)	36.53	19.57	37.62	14.78
w(SiO ₂)	38.57	46.60	32.89	58.71
w(CaO)	7.60	11.74	8.57	2.02
w(Fe ₂ O ₃)	6.92	7.25	6.48	5.17
w(K ₂ O)	0.60	2.62	2.44	0.53
w(MgO)	0.56	0.84	1.65	0.59
w(MnO)	0.03	0.16	0.18	0.03
w(Na ₂ O)	0.44	2.27	1.26	0.55
w(P ₂ O ₅)	0.29	0.53	1.90	0.03
w(ZrO ₂)	0.04	0.08	0.09	0.16
w(SrO)	0.06	0.72	0.30	0.06
w(TiO ₂)	1.28	0.82	1.53	1.04

图5 固化产物XRD图谱

Fig. 5 XRD pattern of cured product

图6 固化稳定前脱硫污泥SEM图

Fig. 6 SEM images of desulfurization sludge before solidification and stabilization

图7 固化产物SEM图

Fig. 7 SEM images of cured products

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电厂燃煤飞灰固化脱硫污泥重金属铅特性研究

Study on the Characteristics of Heavy Metal Lead in Desulfurization Sludge Solidified by Coal-Fired Fly Ash in Power Plant

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