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焚烧法是目前普遍使用的一种城市生活垃圾处理方法。然而,焚烧法会产生大量的飞灰。飞灰中含有较高浸出浓度的重金属如Pb、Cd、Cu和Zn等,若直接填埋会污染土壤及地下水。因此,对焚烧飞灰进行安全有效的预处理成为亟待解决的环境问题。碳酸化处理是近些年来新兴的一种垃圾焚烧灰渣处理技术。碳酸化作用使灰渣中重金属得以稳定,并对温室气体CO2吸收固定。本文运用自制实验台进行碳酸化实验,并考察液固比(L/S)、反应时间两个因素对碳酸化效果的影响。研究表明,最优碳酸化液固比为0.25。结合飞灰矿物学分析,在碳酸化反应中CaClOH消失,Ca(OH)2消失并形成方解石。飞灰形态分析表明,碳酸化后飞灰粒子变得十分紧密。通过毒性浸出性实验(GB5086.1/2-1997)对飞灰浸出特性进行评估。浸出性实验的结果表明,Pb、Zn、Cu、As随着碳酸化的进行浸出性减弱,Pb浓度降低3个数量级单位至低于10μg.L-1,Zn浓度降低1个数量级单位,Cu浓度降低90%,As浓度降低40%。相反,碳酸化后Cd和Sb的浸出性升高。根据六种重金属的浸出行为综合评估,碳酸化飞灰的最优pH为9.5-10.5。此外,一些可溶性盐类如氯盐,硫酸盐,氟化物都随着碳酸化的进行而溶解,它们的溶解不受pH的限制。总之,这些结果表明,碳酸化具有抑制重金属浸出的能力。本文采用高温管式电炉对原始飞灰、碳酸化飞灰、碳酸化并水洗飞灰进行高温煅烧实验,考察预处理对焚烧飞灰中重金属高温迁移特性的影响。研究表明,水洗、碳酸化水洗预处理改变了重金属对温度的敏感程度;水洗预处理降低了Pb、Cd的挥发率;碳酸化水洗预处理降低了Pb、Cd、Zn在1100℃的挥发率。本文采用热重-差热分析仪对模拟焚烧飞灰体系进行了热分析实验,并与XRD联合分析,考察在热反应过程中样品成分变化情况。结果表明,对于含同种重金属的样品而言,随着样品中重金属含量的增加样品失重减小;对于重金属含量相同而种类不同的样品而言,其挥发百分比由高到低的顺序为Pb、Cd、Cu、Zn,这与管式炉高温挥发实验结论一致。同时,根据TG/DTG曲线及非等温挥发动力学基本原理,确定了各样品的挥发动力学模型。