在危廢焚燒處理廢物的過(guò)程中,焚燒物的成分較為復(fù)雜,,其在高溫焚燒過(guò)程中有一些含較低灰熔點(diǎn)物質(zhì)的廢物,,比如玻璃、含鋁鎂的包裝物(灰熔點(diǎn)650℃),、碳酸鈉(灰熔點(diǎn)854℃)等,,溫度較低時(shí)就開(kāi)始熔化,而且較低灰熔點(diǎn)物質(zhì)中的氧化鐵也容易與較高灰熔點(diǎn)物質(zhì)二氧化硅反應(yīng)形成灰熔點(diǎn)較低的2FeO·SiO2,,這些較低灰熔點(diǎn)物質(zhì)在高溫下非常粘稠,,它們會(huì)發(fā)生自身粘結(jié)并黏附其它物質(zhì)而在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)快速結(jié)焦。
一:結(jié)焦粘渣是因灰熔點(diǎn)低的黏附物引起
通過(guò)試驗(yàn)化學(xué)分析回轉(zhuǎn)窯各部位結(jié)焦物元素組成存在少許差異,,但其主要元素是 0,、Si、AI,、Ca,、Fe、Na,、Ti以及少量的 Mg,、K、Zn,、Ba等,。根據(jù)主要元素我們可以推測(cè)結(jié)焦物可能為Si,、Al、Ca,、Fe,、Na的氧化物或鹽類(lèi)組成的混合物。樣品中存在Na,、K等堿金屬元素,,易與鹵素、硫酸根等形成堿金屬鹽類(lèi),,如 NaCI,、Na2SO等。由于其熔點(diǎn)普遍較低 ,,這些堿金屬鹽類(lèi)在高溫下處于熔融態(tài),,易粘附在爐壁造成爐膛的結(jié)焦、結(jié)渣,,這是回轉(zhuǎn)窯結(jié)焦的重要原因之一 ,,此外,F(xiàn)e元素在灰渣中的含量對(duì)回轉(zhuǎn)窯結(jié)焦也有重要影響,,高溫下含硅酸鹽粉末易與FeO形成低熔點(diǎn)化合物鐵橄欖石,、鐵鈣鋁硅酸鹽、鐵酸鈣,、鈣鐵橄欖石等附著在窯襯上形成窯皮,,而危廢焚燒灰渣中SiO 的含量通常都較高很容易促進(jìn)低熔點(diǎn)物質(zhì)的生成導(dǎo)致結(jié)焦,隨著時(shí)間延長(zhǎng)逐漸長(zhǎng)大加厚,,最終形成嚴(yán)重結(jié)焦,。因此,灰渣中大量鐵元素和硅元素的存在也是促進(jìn)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)焦物形成的重要原因 ,。因此 ,,針對(duì)上述低熔點(diǎn)堿金屬鹽類(lèi)在爐內(nèi)形成結(jié)焦物情況分析,我們可以采取如下措施來(lái)防止或減緩結(jié)焦的生成:焚燒進(jìn)料時(shí)將含有鈉,、鉀等成分的廢物與鹵素含量高的廢物安排在不同的時(shí)間段進(jìn)行焚燒,,以減少低熔點(diǎn)物質(zhì)的生成。
二:通過(guò)化學(xué)分析驗(yàn)證反應(yīng)組成
各部位結(jié)焦物主要成分為SiO,、CaSiO(硅酸鈣低熔點(diǎn)黏附物),、FeSiO但由于各個(gè)部位溫度 、煙氣流速 ,、氣氛條件等因素存在差異 ,,致使不同部位結(jié)焦物成分存在一定差異。根據(jù)分析可知,,結(jié)焦物主要元素是 O,、Si,、A1、Ca,、Fe,、Na、Ti,。在高溫條件下,,會(huì)發(fā)生如下反應(yīng):
CaO+Fe2O3→CaO·Fe2O3
2CaO+Fe2O3→2CaO·Fe2O3
CaO·Fe2O3與2CaO·Fe2O3的熔點(diǎn)都較低,只有1225℃~1250℃和1300℃~1350℃,。
當(dāng)窯內(nèi)燃燒不充分,,呈現(xiàn)還原性氣氛時(shí),CO可能將Fe2O3還原為FeO,,F(xiàn)eO與SiO2反應(yīng),,生成熔點(diǎn)更低的FeO·SiO2:
FeO+SiO2→FeO·SiO2
FeO·SiO2的熔點(diǎn)為1205℃,三種共融物都將是結(jié)焦產(chǎn)生的先導(dǎo)
AL2O3存在時(shí),,F(xiàn)eO和SiO2,、AL2O3和CaO等成分結(jié)合,形成熔點(diǎn)更低的共熔物相
FeO+SiO2+CaO→FeO—SiO2—CaO(熔點(diǎn)1080℃)
FeO+SiO2+CaO+AL2O3→FeO—SiO2—CaO—AL2O3(熔點(diǎn)1030℃)
一般來(lái)說(shuō),,酸性氧化物的存在能夠提高灰的粘度和熔點(diǎn),,而堿性氧化物在一定條件下有助于降低灰熔點(diǎn),。酸性氧化物SiO,、AL2O3、TiO2等,,雖然其熔融溫度較高,,都有增高灰熔點(diǎn)作用,但影響程度卻不同,。SiO含量過(guò)高會(huì)產(chǎn)生較多的無(wú)定型玻璃體,,使灰提早軟化,灰粘度
也增高,,且含硅的氧化礦物群和硅酸鹽礦物群會(huì)與某些堿性氧化物形成低熔點(diǎn)共熔體,,這有助于熔解難熔的復(fù)合化合物,使灰熔點(diǎn)降低,。堿性氧化物Fe0,、CaO、MgO,、NaO,、KO的含量在某一范圍時(shí),都呈現(xiàn)出較強(qiáng)的結(jié)焦性,;同時(shí),,F(xiàn)eO,、CaO也是組成低熔點(diǎn)共熔體的重要成分,且二者的綜合作用比單獨(dú)作用更易形成低灰熔點(diǎn)的共熔體,。因此 ,,為減少低熔點(diǎn)共熔體形成,一方面可以通過(guò)控制廢物的進(jìn)料合理安排,,堿性氧化物含量高的物料,,提高灰熔點(diǎn):另一方面可以通過(guò)控制焚燒爐的燃燒溫度和供風(fēng)量,保證焚燒溫度在合理前提下低于灰熔點(diǎn)溫度,,避開(kāi)結(jié)焦的溫度范 圍:同時(shí),,提高供風(fēng)量,避免爐內(nèi)出現(xiàn)還原氣氛