比表面積測(cè)試在垃圾發(fā)電行業(yè)的應(yīng)用

垃圾發(fā)電網(wǎng)訊:垃圾焚燒發(fā)電是通過對(duì)燃燒熱值較高的垃圾進(jìn)行高溫焚燒，在高溫焚燒中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。垃圾焚燒法相較于衛(wèi)生填埋、堆肥等無害化處理方式具有處理效率高、減容效果好、資源可回收利用、對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小等優(yōu)勢(shì)，在國(guó)家的大力支持下，將成為垃圾處理行業(yè)的主流方式。然而，垃圾焚燒過程中也會(huì)產(chǎn)生約為垃圾焚燒量3%～5%的飛灰。什么是垃圾焚燒爐的飛灰？即垃圾焚燒爐的煙氣凈化系統(tǒng)收集的粉塵(飛灰)含有二惡英及重金屬等有害物。

根據(jù)《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2001)規(guī)定：“除塵飛灰按危險(xiǎn)廢物處理”。飛灰屬于危險(xiǎn)廢物，必須單獨(dú)收集，不得與生活垃圾、焚燒殘?jiān)然旌?，也不得與其他危險(xiǎn)廢物混合。生活垃圾焚燒飛灰不得在產(chǎn)生地長(zhǎng)期儲(chǔ)存，不得進(jìn)行簡(jiǎn)易處置，不得排放。生活垃圾焚燒飛灰產(chǎn)生地必須進(jìn)行必要的穩(wěn)定化固化處理，穩(wěn)定化固化處理之后方可運(yùn)輸，運(yùn)輸需使用專用運(yùn)輸工具。采用密閉收集和輸送的方式輸送至飛灰儲(chǔ)倉，經(jīng)浸出毒性試驗(yàn)合格后送至填埋場(chǎng)填埋。

飛灰中含有一定量的有害物質(zhì)，若重金屬未經(jīng)處理直接排放，將會(huì)污染土壤和地下水，對(duì)環(huán)境造成危害。另一方面，由于灰渣中含有一定數(shù)量的鐵、銅、鋅、鉻等重金屬物質(zhì)，有回收利用價(jià)值，故又可作為一種資源開發(fā)利用。

飛灰的粒徑分布近似呈正態(tài)分布，約90%的飛灰粒徑都小于280μm，大約43%的飛灰粒徑集中在50～76μm，粒徑35μm和粒徑600μm的飛灰顆粒所占比例則很小。同時(shí)，粒徑是影響飛灰比表面積的主要因素，垃圾焚燒飛灰的BET比表面積、微孔比表面及、總孔容都隨著飛灰粒徑的增大而逐漸減小，而飛灰的平均孔徑隨著飛灰粒徑的增大而增大。粒徑＜76μm飛灰的BET比表面積達(dá)到6.20m2/g，是粒徑大于600μm飛灰的BET比表面積的近3倍。

氮?dú)庠诘蜏貤l件下的物理吸附是受擴(kuò)散控制的，粒徑越小，氣體的擴(kuò)散能力越強(qiáng)。此外，飛灰的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)飛灰的比表面積和孔容積也有很大影響。飛灰的孔隙結(jié)構(gòu)是由豐富的毛細(xì)管、裂縫型孔所組成，其中存在許多封閉孔隙，隨著飛灰粒徑的減小，這些封閉的孔隙被打開，形成開放型的孔隙，從而氣體可以擴(kuò)散進(jìn)去。比表面積和孔容積都會(huì)有明顯的增大。

目前業(yè)內(nèi)人士為了實(shí)現(xiàn)飛灰的“無害化、資源化”處置目標(biāo)，擬利用瀝青較強(qiáng)的黏結(jié)性與化學(xué)穩(wěn)定性，將去除二噁英的飛灰作為外加劑添加到瀝青路面中，采用瀝青來包覆飛灰，穩(wěn)固重金屬。對(duì)于飛灰，其組分不穩(wěn)定，物理化學(xué)性能亦不同于常規(guī)填料，將其用于瀝青路面幾乎屬于首創(chuàng)，其能否用于瀝青路面，以及作為何種組分、如何摻入瀝青路面，摻入瀝青路面后對(duì)路用性能及周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響等問題都需要深入的理論分析與大量的試驗(yàn)研究。

飛灰表面微孔眾多，孔隙放大后，其周圍由鱗片狀、塊狀、纖維狀顆粒堆積而成。水解之后的飛灰BET比表面積、孔容增大，這是因?yàn)轱w灰在水解過程中，原飛灰中的半水石膏、硬石膏、無水鈣質(zhì)芒硝、CaO，SO3等與水反應(yīng)，固相體積增加、體積膨脹。瀝青組分中的瀝青質(zhì)分子量很大，顆粒粒徑為5~30nm；膠質(zhì)顆粒粒徑為1~5nm。無論是礦粉還是飛灰，其孔徑都在12.428~18.637nm之間，因此部分瀝青質(zhì)顆粒粒徑大于飛灰的孔徑，難以進(jìn)入飛灰孔隙，可以判斷出瀝青中活性較大的瀝青質(zhì)可以吸附在飛灰或者礦粉表面，膠質(zhì)可以吸附在飛灰或者礦粉表層小孔中，而油分則可以沿著毛細(xì)管被吸附到飛灰或者礦粉內(nèi)部。

摻入2%的水解飛灰瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度滿足規(guī)范要求，且高于未摻飛灰的瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。另外，從飛灰瀝青膠漿的針入度減小、軟化點(diǎn)增高的結(jié)果來看，飛灰瀝青膠漿的稠度增高、熱穩(wěn)定性提高，因此相應(yīng)的瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性也會(huì)有所提高。這是因?yàn)轱w灰表面多微孔、比表面積大，會(huì)直接影響瀝青膜的厚度。瀝青混合料加入飛灰后，其礦料的總比表面積提高，密實(shí)度增加，礦料之間的滑動(dòng)變形減少；同時(shí)飛灰表面多微孔，吸附了部分起潤(rùn)滑作用的游離瀝青，因而加入飛灰能夠改善混合料高溫穩(wěn)定性。

高標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試離不開高性能測(cè)試儀器，JW-BK300比表面及孔徑測(cè)試儀，配置小量程（1torr/0.1torr）硅膜電容式壓力傳感器，搭載高真空度分子泵，可在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)對(duì)三組樣品比表面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并完成分析。

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