熱等離子體處理技術在固體危廢物處理中的應用

文_張曉波 山西省運城市生態環境局監察辦

隨著社會環保意識的增強，固體危廢物的處理技術也開始越來越為社會所關注。在對固體危廢物進行處理的過程中，處理企業一定加強其處理技術的應用研究，使其在此類廢物處理中發揮出充分的作用與優勢，避免有毒有害物質對生態環境造成不利影響。

1 熱等離子體處理技術

1.1 等離子體概述

等離子體并不是普通物質所常見的氣態、固態和液態這三種狀態，它是這三種狀態之外的第四種狀態，其主要組成部分包括正負離子、電子、分子或激發態的原子、基態分子或原子和光子，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，所以其整體表現出的是電中性特征。

1.2 等離子體發生裝置分析

就當前來看，可以連續穩定地產生等離子體流、且能夠為其提供高溫環境的裝置為電弧等離子體柜，這一裝置在等離子的連續生產中十分適用。一般情況下，該裝置的工作氣體為氫氣、空氣、氮氣等。應用到固體危廢物處理中的發生器大多是直流電弧形式，其陰陽極分布有兩種規律，第一是轉移式分布，第二是非轉移式分布。由于非轉移式分布裝置的陰陽極處于發生器內部，轉移式分布裝置則是將工作作為一個電極，因此相比較非轉移式分布裝置而言，轉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進行固體危廢物的處理之前，首先應通過機械壓實、脫水等的處理方式對其做好預處理，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，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為熔融態物質，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的應用分析

2.1 在不銹鋼渣資源化處理中的應用

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

在通過熱等離子體技術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生的高溫使其轉變為熔融狀態，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良，且有著非常優異的介電性能。

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含有P2O5、Fe2O3、Cr2O3，這些物質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對生態環境的不利影響，同時也可以使其轉變為更好的材料，回收和再利用效果非常好。

2.2 在電鍍污泥處理中的應用

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、易流失等不穩定性特征，如果將電鍍污泥隨意堆放，會對生態環境及人體健康造成嚴重的危害。通過熱等離子體處理技術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的有機物，有效防止處理過程中有毒有害性氣體的產生。在經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到相應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對其進行資源化處理。可將熱等離子體處理技術應用到火法、濕法聯合對電鍍污泥中的Cr、Cu等有價值金屬進行回收的預處理階段，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，利于后續的重金屬或重金屬鹽類產品的浸出、分離以及獲取。熱等離子處理技術在電鍍污泥資源化處理中的工藝技術流程見圖2。

圖2 熱等離子處理技術在電鍍污泥資源化處理中的工藝技術流程

2.3 在鉻渣資源化處理中的應用

在鉻金屬及鉻鹽的生產過程中，鉻渣是一種有毒有害的工業排放固體廢渣，其主要成分包括MgO、CaO、Al2O3等。由于六價鉻是一種劇毒物質，如果鉻渣未經處理隨意堆放在露天場地內，其中的六價鉻就會進入到河流中，或者滲透到地下水里，進而對環境造成污染。同時，生態環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作為主要配料，借助于熱等離子體處理技術對其進行熔融處理，然后通過澆筑、結晶、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備或部件的使用壽命。這種資源化處理技術已經在煤炭行業、建筑工程行業、電力行業以及冶金行業中得到了非常廣泛的應用，通過此類技術和形成產品的應用。

2.4 在污染土壤洗滌廢渣處理中的應用

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，使其轉變為玻璃狀態的爐渣，其中的砷則會在玻璃內部得到良好固化，便可進行安全填埋。熱等離子體處理技術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進行污染土壤洗滌廢渣處理的工藝流程

3 結語

熱等離子體處理技術是對固體危廢物進行熔融處理的一種關鍵技術，所以固體危廢物處理企業可以將技術結合到其他的處理技術中，以此來實現對固體危廢物的有效處理。