Plasma Processing of Incineration Ashes

• Autorzy: Huczko A. , Chojecki G. , Golimowski J. , Kowalska J. , Dziadko D. , Tanaka H. , Ishigaki T.

Warianty tytułu

PL

Przetwarzanie odpadów pospaleniowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Practical applicability of thermal plasma in the remediation of solid residuals resulting from the incineration of various wastes has been presented. There is a growing concem regarding the final disposal of waste incineration residuals, e.g. bottom and fly ashes. These "secondary" wastes can threaten the environment, mostly due to relatively high leachability of heavy metals and the possibility of desorption of polychlorinated dibenzodioxins (PCDDs) and dibenzofurans (PCDFs). In the present study plasma melting of incineration residuals was performed in a DC plasma jet, a DC rotating arc and RF plasma. Ashes were pneumatically transported into the plasma. The solidified products were collected and analyzed. SEM observations showed partial spheroidization of powders while their melting was evaluated from the sieve analysis. For DC plasma jet, the degree of transformation, despite the high plasma enthalpy, was relatively low, this is due to a poor mixing of reactants with high velocity plasma jet. To improve the heat transfer between a plasma and processed powders the rotating arc was used. The reactants were introduced directly into the plasma "cone". This system provided for longer reaction times. Effectively, the melting of the ashes was much more efficient (approaching 80%), despite relatively low arc power, comparing to the plasma jet. Microscope observations confirmed partial spheroidization and melting of processed powders. The conversion of processed ashes also depended upon their origin, i.e. the incineration residuals containing more organic matter (elemental analysis) were not only melted, but also pyrolyzed. Comparative physical and chemical analysis (DSC, XRD, XRF, differential voltamperometry) of solid residuals before and after plasma melting show, that plasma processing not only reduces their volume but also can distinctly decrease their leachability.

PL

Zaprezentowano praktyczne zastosowanie plazmy termicznej w przetwarzaniu stałych pozostałości pospaleniowych. Obserwuje się wzrost zainteresowania skutecznym pozbywaniem się pozostałości pospaleniowych, np.: popiołów lotnych i paleniskowych. Owe wtórne odpady mogą zagrażać środowisku przyrodniczemu, szczególnie z uwagi na względnie dużą wymywalność z nich metali ciężkich oraz możliwości desorpcji dibenzodioksyn (PCDD) i dibenzofuranów (PCDF). W niniejszej pracy pokazano możliwości przetapiania plazmowego w przepływowej oraz rotacyjnej plazmie łukowej, a także w plazmie indukcyjnej. Pyły były pneumatycznie transportowane do przepływowej plazmy argonowo-wodorowej. Zestalone produkty były zebrane i przeanalizowane. Badania morfologii wykonane przy użyciu SEM pokazały, że powierzchnia ziaren pyłów została częściowo nadtopiona. Stopień przetopienia oszacowano na podstawie analizy sitowej. Stopień transformacji w plazmie łukowej, pomimo dużej entalpii plazmy, był relatywnie niski. Wynika to ze słabego mieszania reagentów przy równoczesnej dużej szybkości przepływu strumienia plazmy. Aby polepszyć przepływ ciepła pomiędzy plazmą i przerabianymi pyłami, użyto wirującej plazmy łukowej. Reagenty były wprowadzane bezpośrednio do stożka plazmowego, co zapewniało dłuższy czas przebywania ich w strefie reakcyjnej. W rezultacie nastąpił wzrost przetopienia (do 80%) pomimo użycia mniejszej mocy niż w strumieniowej plazmie łukowej. Mikroskopowe badania potwierdziły częściową sferoidyzację i nadtopienia powierzchni przerabianych pyłów. Poza rodzajem użytej plazmy stopień przetworzenia reagentów zależał również od pochodzenia pyłów, np.: odpady pospaleniowe zawierające więcej związków organicznych (co wykazała analiza elementarna) zostały nie tylko stopione, ale uległy również pirolizie. Analizy porównawcze (DSC, XRD, XRF, amperometria różnicowa) stałych odpadów przed i po przeróbce plazmowej pokazują, że taki proces nie tylko redukuje objętość pyłów, lecz jednocześnie może znacznie obniżać wymywalność pierwiastków ciężkich.

Słowa kluczowe

EN

plasma jet; rotating plasma; plasma processing and melting; incineration ashes

PL

plazma wirująca; przetwarzanie i przetapianie plazmowe; pyły pospaleniowe; plazma strumieniowa

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemia i Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 9, nr 1
• Strony: 9--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Huczko A.

• Department of Chemistry, Warsaw University, L. Pasteura 1, 02-093 Warsaw, Poland

autor

Chojecki G.

• Department of Chemistry, Warsaw University, L. Pasteura 1, 02-093 Warsaw, Poland

autor

Golimowski J.

• Department of Chemistry, Warsaw University, L. Pasteura 1, 02-093 Warsaw, Poland

autor

Kowalska J.

• Department of Chemistry, Warsaw University, L. Pasteura 1, 02-093 Warsaw, Poland

autor

Dziadko D.

• Department of Chemical Technology, Technical University of Lublin, Bernardyńska 13, 20-618 Lublin, Poland

autor

Tanaka H.

• National Institute for Materials Science, 1-1 Namiki, Tsukuba, Ibaraki 305-0044 Japan

autor

Ishigaki T.

• National Institute for Materials Science, 1-1 Namiki, Tsukuba, Ibaraki 305-0044 Japan

Bibliografia

• [1] Huczko A.: Wiad. Chem., 1994, 48(9-19), 567-670.
• [2] Benocci R., Bonizzoni G. and Sidoni E.: Thermal Plasmas for Hazardous Waste Treatment, World Scientific, London 1996.
• [3] Huczko A. and Jurewicz J.: Przem. Chem., 1997, 76(1), 3-7.
• [4] Grochowalski A.: Chemosphere, 1998, 37(9/12), 2279-2291.
• [5] Huczko A., Lange H., Chojecki G. and Dziadko D.: Przem. Chem., 2000, 79(10), 333-335.
• [6] Chojecki G., M. Sc. Thesis, Department of Chemistry, Warsaw University, Warsaw 2000.