热等离子体处理技术在固体危废物处理中的应用

文_张晓波 山西省运城市生态环境局监察办

随着社会环保意识的增强，固体危废物的处理技术也开始越来越为社会所关注。在对固体危废物进行处理的过程中，处理企业一定加强其处理技术的应用研究，使其在此类废物处理中发挥出充分的作用与优势，避免有毒有害物质对生态环境造成不利影响。

1 热等离子体处理技术

1.1 等离子体概述

等离子体并不是普通物质所常见的气态、固态和液态这三种状态，它是这三种状态之外的第四种状态，其主要组成部分包括正负离子、电子、分子或激发态的原子、基态分子或原子和光子，属于一种高度电离形式的气体，但因正负电离子以及中性离子是其主要的组成部分，所以其整体表现出的是电中性特征。

1.2 等离子体发生装置分析

就当前来看，可以连续稳定地产生等离子体流、且能够为其提供高温环境的装置为电弧等离子体柜，这一装置在等离子的连续生产中十分适用。一般情况下，该装置的工作气体为氢气、空气、氮气等。应用到固体危废物处理中的发生器大多是直流电弧形式，其阴阳极分布有两种规律，第一是转移式分布，第二是非转移式分布。由于非转移式分布装置的阴阳极处于发生器内部，转移式分布装置则是将工作作为一个电极，因此相比较非转移式分布装置而言，转移式分布装置将会有着更长的使用寿命。

1.3 热等离子体工艺

在通过热等离子体处理技术进行固体危废物的处理之前，首先应通过机械压实、脱水等的处理方式对其做好预处理，再借助于螺旋进料的方式将固体危废物输送到等离子气化炉内，其中的小分子有机物会被分解成氢气、甲烷、一氧化碳等的可燃性小分子气体，这些气体会从炉上方排出，然后通过除尘装置和脱毒装置，便可达到良好的除尘和脱毒效果，使其得以回收和再利用。在此过程中，固体危废物中的无机物也会在高温作用下变为熔融态物质，如果其中有可回收和再利用的金属，也会将其富集，以便后续进行湿法处理，其余的废渣则可通过玻璃固化方式进行处理，然后将其安全填埋。

2 热等离子体处理技术的应用分析

2.1 在不锈钢渣资源化处理中的应用

在不锈钢企业的具体生产过程中，不锈钢渣是一种最为典型且最多的固体危废物。通过相关的实践与研究发现，每生产3t不锈钢就会有1t不锈钢渣产生。由于不锈钢渣中含有很多的有毒有害物质，如果不及时有效处理，不仅会占用很大的土地资源，也会对土体环境、水环境、大气环境造成很大程度的污染，并直接威胁到人体健康。因此，对于不锈钢生产企业而言，不锈钢渣的资源化处理是一项必须要深入研究的内容。不锈钢渣资源化处理过程中的热等离子体处理技术工艺流程见图1。

图1 不锈钢渣资源化处理过程中的热等离子体处理技术工艺流程

在通过热等离子体技术对不锈钢渣进行资源化处理的过程中，首先需要在一定的条件下按照相应比例将不锈钢渣和酸洗玻璃以及废玻璃混合在一起，然后采用热等离子焰流所产生的高温使其转变为熔融状态，最后再将其浇筑成型，形成一种主要有玻璃相以及微晶相交织而成的多相复合材料，即微晶玻璃，不仅具备玻璃特征，也具备陶瓷特征，但比玻璃的韧性更高，比陶瓷的亮度更高，其强度及耐腐蚀性能十分优良，且有着非常优异的介电性能。

之所以会形成这样具有良好性能的材料，主要是因为不锈钢渣内含有P2O5、Fe2O3、Cr2O3，这些物质都是非常理想的晶核剂材料，对玻璃析晶可以起到非常好的促进作用。由此可见，通过热等离子体处理技术可以对不锈钢渣进行良好的资源化处理，不仅可有效避免其中有毒有害物质对生态环境的不利影响，同时也可以使其转变为更好的材料，回收和再利用效果非常好。

2.2 在电镀污泥处理中的应用

电镀污泥是电镀废水中的重金属大量附着所形成的固体危废物，而附着在其上的重金属有着易积累、易流失等不稳定性特征，如果将电镀污泥随意堆放，会对生态环境及人体健康造成严重的危害。通过热等离子体处理技术对电镀污泥处理主要有两种方式，一是无害化处理，二是资源化处理。

如电镀污泥中重金属成分非常复杂，且有着非常高的回收价值，此时可通过无害化处理方法来进行处理。具体处理过程中，可借助于热等离子体自身上千摄氏度的高温来分解电镀污泥内的有机物，有效防止处理过程中有毒有害性气体的产生。在经过热等离子体进行无害化处理之后，电镀污泥体积会显著缩小，同时处理中所形成的可燃性气体也可以得到再利用，处理后形成的灰渣也可运输到相应的场地进行填埋处理或者用来制砖。

如果电镀污泥中含有大量的重金属，且有着足够高的回收价值时，则可通过热等离子体技术对其进行资源化处理。可将热等离子体处理技术应用到火法、湿法联合对电镀污泥中的Cr、Cu等有价值金属进行回收的预处理阶段，通过热等离子体所特有的高温对电镀污泥进行熔融处理，进而将电镀污泥原来的体积大幅度缩减，重金属含量也会得到升高，利于后续的重金属或重金属盐类产品的浸出、分离以及获取。热等离子处理技术在电镀污泥资源化处理中的工艺技术流程见图2。

图2 热等离子处理技术在电镀污泥资源化处理中的工艺技术流程

2.3 在铬渣资源化处理中的应用

在铬金属及铬盐的生产过程中，铬渣是一种有毒有害的工业排放固体废渣，其主要成分包括MgO、CaO、Al2O3等。由于六价铬是一种剧毒物质，如果铬渣未经处理随意堆放在露天场地内，其中的六价铬就会进入到河流中，或者渗透到地下水里，进而对环境造成污染。同时，生态环境中的六价铬也会以多种方式入侵人体，进而极大威胁人体健康。因此，对铬渣资源化处理一般都是将其烧制成铸石，其得到良好的综合再利用。

目前，将铬渣烧制成铸石的这种工艺主要是将铬渣、氧化镁皮、烟道灰以及硅砂等的这些物质作为主要配料，借助于热等离子体处理技术对其进行熔融处理，然后通过浇筑、结晶、退火以及成品等工艺来达到良好的铸石烧制效果。而这种用铬渣烧制而成的铸石不仅耐磨性能好，同时耐腐蚀性能也非常好，可以极大程度延长设备或部件的使用寿命。这种资源化处理技术已经在煤炭行业、建筑工程行业、电力行业以及冶金行业中得到了非常广泛的应用，通过此类技术和形成产品的应用。

2.4 在污染土壤洗涤废渣处理中的应用

固体危废物中，污染土壤洗涤废渣也属于典型的一种。在对含砷量严重超标的土壤进行处理，通常会采用洗涤法。但通过洗涤法对污染土壤的进行处理之后，洗涤残渣将会被转移到洗涤液中。若要对洗涤液中的这些固体危险残渣进行有效处理，需将洗涤液浓缩之后，再将高浓度的洗涤液输送到热等离子体中进行熔融处理，使其转变为玻璃状态的炉渣，其中的砷则会在玻璃内部得到良好固化，便可进行安全填埋。热等离子体处理技术进行污染土壤洗涤废渣处理的工艺流程见图3。

图3 通过热等离子处理技术进行污染土壤洗涤废渣处理的工艺流程

3 结语

热等离子体处理技术是对固体危废物进行熔融处理的一种关键技术，所以固体危废物处理企业可以将技术结合到其他的处理技术中，以此来实现对固体危废物的有效处理。