張敬帥

【摘 要】燃燒后飛灰等進入大氣，污染環(huán)境。煤飛灰中砷的存在形式與煤樣有所不同，砷化物經(jīng)過燃燒、氧化等條件后，主要以砷酸鹽、砷的氧化物的形式存在。通過對含砷飛灰的捕集，可以減少砷排放，防治污染。許多研究發(fā)現(xiàn)，飛灰中砷在強酸或強堿條件下更容易浸出，在pH值3-8的范圍內(nèi)，砷的浸出效果欠佳。加強對飛灰中砷的浸出及固定化處理，對保護生態(tài)、人類健康具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】煤飛灰；砷；浸出；固化

【Abstract】Coal fly ash can get into air after coal combustion.It has several differences for occurrences of arsenic between coal and coal fly ash. Coal fly ash mainly exists with arsenate and arsenic oxide.Some researchers discover that the arsenic leaching increases with strong acidic and alkaline conditions，the results of leaching arsenic is poor at the range of pH from 3 to 8.Its significant for protecting ecology and human health to enhance arsenic leaching，capturing and immobilization.

【Key words】Coal fly ash；Arsenic；Leaching；Immobilization

0 引言

燃煤排放的砷是大氣中砷的主要來源之一，煤中約有三分之一的砷會直接揮發(fā)排入大氣中，此外，砷還具有富集于細小顆粒的特征，可以長距離傳輸造成大范圍污染[1]。燃煤飛灰在加工利用或填埋過程中易導(dǎo)致飛灰中砷的浸出，從而污染土壤、地表水和地下水，給環(huán)境和人類健康帶來極大的危害[2]。在我國，2000年約有2450t砷排放到大氣中，如果不采取相應(yīng)的控制措施，2020年排放到大氣中的砷有可能達到5137t[3]。

1 燃煤飛灰砷污染控制研究進展

1.1 飛灰中砷的存在形態(tài)

飛灰中的砷含量隨煤炭燃燒溫度的增高而迅速增大，主要以砷化物或砷酸鹽形式存在于燃燒飛灰中，在煙氣排放時加強防塵處理，可減少砷的逸出，保護環(huán)境[4]。煤飛灰與煤中各狀態(tài)砷的測定略有不同[5]，基于飛灰的組成特性，將飛灰分為水可浸出態(tài)、可交換態(tài)、碳酸鹽-表面氧化物結(jié)合態(tài)、鐵錳結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)。所用浸出劑包括NH4Ac和王水，通過化學(xué)逐級浸出法可以測得各狀態(tài)砷的含量。

1.2 飛灰中砷的浸出行為

在自然環(huán)境下，酸性雨水的浸潤作用會使飛灰中重金屬離子釋放出來[6]。劉慧永等[7]利用硝酸、乙酸及其混合酸作淋溶液，控制pH值為4.47，探討某電廠飛灰在淋溶液中的淋出行為。研究發(fā)現(xiàn)，短時間內(nèi)硝酸對砷元素的淋出量最大，長時間（20-40h）后，乙酸對飛灰中砷的淋出效果優(yōu)于硝酸。Su等[8]選擇煙煤飛灰做砷浸出實驗研究，結(jié)果表明：砷的浸出量在pH小于3時，隨著漿液pH值增大而減小；而在pH大于8時，隨漿液pH值的增大而增大。在堿性條件下，飛灰中含有的氧化態(tài)砷（As2O3、As2O5）可以與堿作用生成AsO33-或AsO43-，使砷從固相解離[9]。

1.3 燃燒中砷固化處理

焦發(fā)存等[2]考察了氧化鈣對飛灰中砷浸出特性的影響。實驗表明鈣硫比越大對提高砷富集率越明顯，在燃燒爐內(nèi)氧化鈣與煤中硫的反應(yīng)速率高于砷化合物與氧化鈣的反應(yīng)速率，導(dǎo)致在較低的鈣硫比條件下優(yōu)先生成的硫酸鈣堵塞氧化鈣顆粒通道，抑制砷化合物與氧化鈣反應(yīng)的發(fā)生。鈣硫比增大時，可以使過多的氧化鈣與砷發(fā)生反應(yīng)，加強固化處理。

氧化鈣加入到飛灰漿液中，使溶液的pH值逐漸增大，當pH值大于11時，溶液中的砷離子主要是AsO42-，鈣離子與之反應(yīng)，生成砷酸鈣沉淀。但砷酸鈣穩(wěn)定性較差，砷酸鈣在富含CO2的水中發(fā)生不諧溶，使砷重新溶出[10]。而在高pH值條件下，鐵鹽在生成砷酸鐵化合物即臭蔥石的同時還會產(chǎn)生大量氫氧化鐵膠體，砷酸鹽通常在氫氧化鐵的表面形成內(nèi)層配合物而被強烈吸附形成共沉淀，從而達到穩(wěn)定化處理的目的[11]。

2 結(jié)語

目前，飛灰的處理面臨許多環(huán)境問題，長期暴露在自然條件下，飛灰中富存的砷等重金屬離子會釋放出來，污染環(huán)境。在強酸性或堿性條件中浸出飛灰中的砷元素，減少未來的污染隱患。因此，研究飛灰中砷的浸出和固化處理具有重要的意義。

【參考文獻】

[1]郭欣，鄭楚光，陳丹.300MW煤粉鍋爐砷排放特征的實驗研究[J].環(huán)境科學(xué)， 2006，27（4）：631-634.

[2]焦發(fā)存，周博涵，閏玉樂，等.氧化鈣對流化床燃煤飛灰中砷的淋濾特性影響[J]. 燃料化學(xué)學(xué)報，2014，42（5）：534-538.

[3]張永生，劉美蓉.中國燃煤砷排放的評述與估算[J].環(huán)境污染與防治，2005，4（2）：1-3.

[4]楊慧.原煤中砷、汞的燃燒遷移規(guī)律研究及高砷燃煤固砷劑的初探[D].成都： 成都理工大學(xué)，2011.

[5]郭欣，鄭楚光，賈小紅.煤飛灰中砷的形態(tài)特征[J].燃燒科學(xué)與技術(shù)，2004，10（4）： 299-302.

[6]Lecuyer，I.，Bicocchi，S.，Ausset，P.，et al.Physico-chemical characterization and leaching of desulphurization coal fly ash[J].Waster management & Research，1996， 14：15-28.

[7]劉慧永，徐旭常，姚強，等.重慶電廠爐前煤及飛灰中As元素在有機酸作用下的淋濾行為[J].重慶環(huán)境科學(xué)，2000，22（4）：29-32.

[8]Su，T.，Wang，J.Modeling batch leaching behavior of arsenic and selenium from bituminous coal fly ashes[J].Chemosphere，2011，85（8）：1368-1374.

[9]Guo，X.Y.，Yu，Y.I.，Shi，J.，et al.Leaching behavior of metals from high-arsenic dust by NaOH-Na2S alkaline leaching[J].Transaction of Nonferrous Metals Society of China，2016，26：575-580.

[10]朱義年，張學(xué)洪，解慶林，等.砷酸鹽的溶解度及其穩(wěn)定性隨pH值的變化[J]. 環(huán)境化學(xué)，2003，22（5）：478-484.

[11]廖斌，衷水平.砷鈣渣穩(wěn)定化技術(shù)研究[J].礦產(chǎn)保護與利用，2013（3）：51-54.

[責(zé)任編輯：田吉捷]