熱等離子體處理技術(shù)在固體危廢物處理中的應(yīng)用

文_張曉波 山西省運城市生態(tài)環(huán)境局監(jiān)察辦

隨著社會環(huán)保意識的增強，固體危廢物的處理技術(shù)也開始越來越為社會所關(guān)注。在對固體危廢物進行處理的過程中，處理企業(yè)一定加強其處理技術(shù)的應(yīng)用研究，使其在此類廢物處理中發(fā)揮出充分的作用與優(yōu)勢，避免有毒有害物質(zhì)對生態(tài)環(huán)境造成不利影響。

1 熱等離子體處理技術(shù)

1.1 等離子體概述

等離子體并不是普通物質(zhì)所常見的氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)這三種狀態(tài)，它是這三種狀態(tài)之外的第四種狀態(tài)，其主要組成部分包括正負離子、電子、分子或激發(fā)態(tài)的原子、基態(tài)分子或原子和光子，屬于一種高度電離形式的氣體，但因正負電離子以及中性離子是其主要的組成部分，所以其整體表現(xiàn)出的是電中性特征。

1.2 等離子體發(fā)生裝置分析

就當前來看，可以連續(xù)穩(wěn)定地產(chǎn)生等離子體流、且能夠為其提供高溫環(huán)境的裝置為電弧等離子體柜，這一裝置在等離子的連續(xù)生產(chǎn)中十分適用。一般情況下，該裝置的工作氣體為氫氣、空氣、氮氣等。應(yīng)用到固體危廢物處理中的發(fā)生器大多是直流電弧形式，其陰陽極分布有兩種規(guī)律，第一是轉(zhuǎn)移式分布，第二是非轉(zhuǎn)移式分布。由于非轉(zhuǎn)移式分布裝置的陰陽極處于發(fā)生器內(nèi)部，轉(zhuǎn)移式分布裝置則是將工作作為一個電極，因此相比較非轉(zhuǎn)移式分布裝置而言，轉(zhuǎn)移式分布裝置將會有著更長的使用壽命。

1.3 熱等離子體工藝

在通過熱等離子體處理技術(shù)進行固體危廢物的處理之前，首先應(yīng)通過機械壓實、脫水等的處理方式對其做好預(yù)處理，再借助于螺旋進料的方式將固體危廢物輸送到等離子氣化爐內(nèi)，其中的小分子有機物會被分解成氫氣、甲烷、一氧化碳等的可燃性小分子氣體，這些氣體會從爐上方排出，然后通過除塵裝置和脫毒裝置，便可達到良好的除塵和脫毒效果，使其得以回收和再利用。在此過程中，固體危廢物中的無機物也會在高溫作用下變?yōu)槿廴趹B(tài)物質(zhì)，如果其中有可回收和再利用的金屬，也會將其富集，以便后續(xù)進行濕法處理，其余的廢渣則可通過玻璃固化方式進行處理，然后將其安全填埋。

2 熱等離子體處理技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 在不銹鋼渣資源化處理中的應(yīng)用

在不銹鋼企業(yè)的具體生產(chǎn)過程中，不銹鋼渣是一種最為典型且最多的固體危廢物。通過相關(guān)的實踐與研究發(fā)現(xiàn)，每生產(chǎn)3t不銹鋼就會有1t不銹鋼渣產(chǎn)生。由于不銹鋼渣中含有很多的有毒有害物質(zhì)，如果不及時有效處理，不僅會占用很大的土地資源，也會對土體環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境造成很大程度的污染，并直接威脅到人體健康。因此，對于不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)而言，不銹鋼渣的資源化處理是一項必須要深入研究的內(nèi)容。不銹鋼渣資源化處理過程中的熱等離子體處理技術(shù)工藝流程見圖1。

圖1 不銹鋼渣資源化處理過程中的熱等離子體處理技術(shù)工藝流程

在通過熱等離子體技術(shù)對不銹鋼渣進行資源化處理的過程中，首先需要在一定的條件下按照相應(yīng)比例將不銹鋼渣和酸洗玻璃以及廢玻璃混合在一起，然后采用熱等離子焰流所產(chǎn)生的高溫使其轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，最后再將其澆筑成型，形成一種主要有玻璃相以及微晶相交織而成的多相復(fù)合材料，即微晶玻璃，不僅具備玻璃特征，也具備陶瓷特征，但比玻璃的韌性更高，比陶瓷的亮度更高，其強度及耐腐蝕性能十分優(yōu)良，且有著非常優(yōu)異的介電性能。

之所以會形成這樣具有良好性能的材料，主要是因為不銹鋼渣內(nèi)含有P2O5、Fe2O3、Cr2O3，這些物質(zhì)都是非常理想的晶核劑材料，對玻璃析晶可以起到非常好的促進作用。由此可見，通過熱等離子體處理技術(shù)可以對不銹鋼渣進行良好的資源化處理，不僅可有效避免其中有毒有害物質(zhì)對生態(tài)環(huán)境的不利影響，同時也可以使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦玫牟牧?，回收和再利用效果非常好?/p>

2.2 在電鍍污泥處理中的應(yīng)用

電鍍污泥是電鍍廢水中的重金屬大量附著所形成的固體危廢物，而附著在其上的重金屬有著易積累、易流失等不穩(wěn)定性特征，如果將電鍍污泥隨意堆放，會對生態(tài)環(huán)境及人體健康造成嚴重的危害。通過熱等離子體處理技術(shù)對電鍍污泥處理主要有兩種方式，一是無害化處理，二是資源化處理。

如電鍍污泥中重金屬成分非常復(fù)雜，且有著非常高的回收價值，此時可通過無害化處理方法來進行處理。具體處理過程中，可借助于熱等離子體自身上千攝氏度的高溫來分解電鍍污泥內(nèi)的有機物，有效防止處理過程中有毒有害性氣體的產(chǎn)生。在經(jīng)過熱等離子體進行無害化處理之后，電鍍污泥體積會顯著縮小，同時處理中所形成的可燃性氣體也可以得到再利用，處理后形成的灰渣也可運輸?shù)较鄳?yīng)的場地進行填埋處理或者用來制磚。

如果電鍍污泥中含有大量的重金屬，且有著足夠高的回收價值時，則可通過熱等離子體技術(shù)對其進行資源化處理?？蓪岬入x子體處理技術(shù)應(yīng)用到火法、濕法聯(lián)合對電鍍污泥中的Cr、Cu等有價值金屬進行回收的預(yù)處理階段，通過熱等離子體所特有的高溫對電鍍污泥進行熔融處理，進而將電鍍污泥原來的體積大幅度縮減，重金屬含量也會得到升高，利于后續(xù)的重金屬或重金屬鹽類產(chǎn)品的浸出、分離以及獲取。熱等離子處理技術(shù)在電鍍污泥資源化處理中的工藝技術(shù)流程見圖2。

圖2 熱等離子處理技術(shù)在電鍍污泥資源化處理中的工藝技術(shù)流程

2.3 在鉻渣資源化處理中的應(yīng)用

在鉻金屬及鉻鹽的生產(chǎn)過程中，鉻渣是一種有毒有害的工業(yè)排放固體廢渣，其主要成分包括MgO、CaO、Al2O3等。由于六價鉻是一種劇毒物質(zhì)，如果鉻渣未經(jīng)處理隨意堆放在露天場地內(nèi)，其中的六價鉻就會進入到河流中，或者滲透到地下水里，進而對環(huán)境造成污染。同時，生態(tài)環(huán)境中的六價鉻也會以多種方式入侵人體，進而極大威脅人體健康。因此，對鉻渣資源化處理一般都是將其燒制成鑄石，其得到良好的綜合再利用。

目前，將鉻渣燒制成鑄石的這種工藝主要是將鉻渣、氧化鎂皮、煙道灰以及硅砂等的這些物質(zhì)作為主要配料，借助于熱等離子體處理技術(shù)對其進行熔融處理，然后通過澆筑、結(jié)晶、退火以及成品等工藝來達到良好的鑄石燒制效果。而這種用鉻渣燒制而成的鑄石不僅耐磨性能好，同時耐腐蝕性能也非常好，可以極大程度延長設(shè)備或部件的使用壽命。這種資源化處理技術(shù)已經(jīng)在煤炭行業(yè)、建筑工程行業(yè)、電力行業(yè)以及冶金行業(yè)中得到了非常廣泛的應(yīng)用，通過此類技術(shù)和形成產(chǎn)品的應(yīng)用。

2.4 在污染土壤洗滌廢渣處理中的應(yīng)用

固體危廢物中，污染土壤洗滌廢渣也屬于典型的一種。在對含砷量嚴重超標的土壤進行處理，通常會采用洗滌法。但通過洗滌法對污染土壤的進行處理之后，洗滌殘渣將會被轉(zhuǎn)移到洗滌液中。若要對洗滌液中的這些固體危險殘渣進行有效處理，需將洗滌液濃縮之后，再將高濃度的洗滌液輸送到熱等離子體中進行熔融處理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ顟B(tài)的爐渣，其中的砷則會在玻璃內(nèi)部得到良好固化，便可進行安全填埋。熱等離子體處理技術(shù)進行污染土壤洗滌廢渣處理的工藝流程見圖3。

圖3 通過熱等離子處理技術(shù)進行污染土壤洗滌廢渣處理的工藝流程

3 結(jié)語

熱等離子體處理技術(shù)是對固體危廢物進行熔融處理的一種關(guān)鍵技術(shù)，所以固體危廢物處理企業(yè)可以將技術(shù)結(jié)合到其他的處理技術(shù)中，以此來實現(xiàn)對固體危廢物的有效處理。