21. Այրման մոխիրներ և կաթսայի նստվածքներ
E. Այրման մնացորդներ. մոխիրներ, կաթսայի նստվածքներ, դիակիզում
Ուսումնասիրության ոլորտը թռչող, զտիչային և կաթսայական մոխիրներից բացի հստակորեն ընդգրկում է ցանցաձողի վրա մնացող մոխրի մնացորդները, հատակային մոխիրը, այրման խցիկի մնացորդները և քրոմով լեգիրված տաք մասերի վրա նստվածքները։ Այս ֆրակցիաները նմուշների տարբեր մատրիցաներ են։ Քրոմը կարող է ծագել այրվող նյութից. քրոմով լեգիրված դետալների հետ շփման դեպքում պետք է ներառել նաև դրանց մակերևութային և կոռոզիոն քիմիան։ Ռեակցիայի համար մատչելի կալցիումը և ալկալիական բաղադրիչները կարող են ծագել հենց մնացորդներից։ Ջերմամեկուսացումը որպես կալցիումի աղբյուր դրա համար նախապայման չէ։ [11, 26, 31-34]
Paoletti 2002. կալցիումի քրոմատն աղբայրման մեջ
Արդեն 2002 թվականին Paoletti-ն գերմանական Կարլսրուեի հետազոտական կենտրոնում ուսումնասիրել է օքսիանիոններ առաջացնող ծանր մետաղների վարքը կենցաղային աղբի այրման ժամանակ (Շտուտգարտի համալսարանի ատենախոսություն, FZKA 6755)։ Cr₂O₃-ով և CaO-ով ջերմագրավիմետրիկ փորձերը սինթետիկ օդում ցույց են տվել զանգվածի արագ աճ 500-ից 850 °C միջակայքում։ 850 °C-ում մեկ ժամ անց ռենտգենյան դիֆրակցիան հայտնաբերել է վեցավալենտ CaCrO₄։ Իներտ մթնոլորտում, ընդհակառակը, առաջացել է միայն եռավալենտ Ca(CrO₂)₂։ [50]
Paoletti-ն եզրակացնում է, որ վեցավալենտ քրոմատները կարող են առաջանալ միայն, «եթե այրման խցիկում թթվածնի մասնակի ճնշումը բավարար է»։ Նմանատիպ ռեակցիաներ նա սպասում է նաև նատրիումի, կալիումի, մագնեզիումի, ստրոնցիումի և բարիումի հետ։ TAMARA փորձնական կայանքում ցանցաձողային մոխրի DEV-S4 լվացուկում լուծված քրոմը 0,7-ից 1,5 օդի գործակցի դեպքում 85-ից 100 %-ով առկա էր որպես Cr(VI). 0,6 օդի գործակցի դեպքում ազատումը նվազել է գրեթե երկու կարգով։ [50]
Vehlow-ը, Paoletti-ն, Seifert-ը և Sirini-ն արդյունքները ներկայացրել են 2004 թվականին Նյու Յորքի Կոլումբիայի համալսարանում WTERT Fall Meeting-ում, ներառյալ Cr₂O₃-ի և CaO-ի ջերմագրավիմետրիան՝ CaCrO₄ արգասիքով։ Այսպիսով, առաջացման ուղին 2004 թվականից ներկայացված էր նաև միջազգային մասնագիտական մակարդակում։ [51]
Թռչող մոխիրների ջերմային հետմշակում
Hu et al.-ը 2015 թվականին նկարագրում են աղբայրման ժամանակ քրոմի օքսիդացումը ալկալիական և հողալկալիական մետաղներով։ Վերլուծված հրատարակչական ամփոփագիրն ընդգծում է ազատ CaO-ի մատչելիությունը. ալկալիական բաղադրիչները նպաստում են օքսիդացմանը ավելի ցածր ջերմաստիճաններում՝ ծխագազերի սառեցման հետ կապված։ Սուլֆատներում կամ ալյումինասիլիկատներում կապված կալցիումը պետք է առանձին դիտարկել դրա ռեակցիոն մատչելիության տեսանկյունից։ Ուստի ընդհանուր կալցիումը կամ որպես CaO նշված օքսիդային պարունակությունը միայնակ դեռևս չի նկարագրում փոխակերպումը կալցիումի քրոմատի։ [31]
Արդեն Hu et al.-ը (2013) ուսումնասիրում են հինգ չինական աղբայրման կայանների թռչող մոխիրները և դրանց ջերմային հետմշակումը 1 023-1 323 K-ում, որը համապատասխանում է մոտ 750-1 050 °C-ի, օդում կամ ազոտում։ Հրատարակչական ամփոփագիրը նկարագրում է CaCrO₄-ի առաջացումը Cr₂O₃-ից և CaO-ից ջերմային մշակման ժամանակ։ Սկզբնապես ուսումնասիրված մոխիրները, ընդհակառակը, ցույց են տալիս Cr(VI)-ի միայն փոքր բաժիններ և թույլ լվացում։ Արդյունքը վերաբերում է հետմշակմամբ փոփոխությանը. այն ընդհանրական պնդում չէ բոլոր հում մոխիրների մասին։ [32]
Gong et al.-ը (2017) լրացնում են այս ասպեկտը ծխագազերի մաքրման չինական թռչող մոխրի համար. ջերմային մշակումից հետո քրոմի լվացումն աճում է, մինչդեռ մի քանի այլ մետաղների լվացումը նվազում է։ Հեղինակները փոփոխությունը վերագրում են Cr(VI)-ի միացություններին, ինչպիսին CaCrO₄-ն է։ Լվացուկում չափվել է ընդհանուր քրոմը. կալցիումի քրոմատի ուղին հեղինակների մեխանիստական բացատրությունն է, ոչ թե այս չափումների շարքի Cr(VI)-ի տեսակավորման ինքնուրույն ապացույց։ Այսպիսով, առանձին մետաղների բարելավված անշարժացումը թույլ չի տալիս ընդհանուր արդարացում քրոմի առնչությամբ։ [33]
Ցանցաձողային մոխիրները կանգնեցման ժամանակ. ջերմաստիճանի ընթացքը և թթվածնի մուտքը
Սպասարկման համար կանգնեցման ժամանակ մոխրի մնացորդները մնում են քրոմ պարունակող ցանցաձողի կամ քրոմով լեգիրված տաք մասերի մակերեսների վրա, մինչդեռ ջերմաստիճանը և մթնոլորտը փոխվում են։ Այս գործընթացը պետք է տարբերել շահագործման ընթացքում թռչող փոշու տեղափոխումից։
Paoletti-ն տալիս է այս գործընթացի բաղադրիչները. կալցիումի օքսիդը կենցաղային աղբում առկա է մոտ 3 %-ով. կալցիումի քրոմատն առաջանում է 500-ից 850 °C միջակայքում և 850 °C-ից բարձր նորից վերականգնվում է մինչև եռավալենտ քրոմ. թթվածինը պարտադիր նախապայման է։ Կանգնեցման ժամանակ ցանցաձողը և մոխրի մնացորդները անցնում են հենց այս ջերմաստիճանային միջակայքով, մինչդեռ այրման ավարտի և բացման հետևանքով լրացուցիչ թթվածին է ներթափանցում։ Այդպիսով մնացող մնացորդներում քրոմատի լրացուցիչ առաջացումը կամ կուտակումը քիմիապես սպասելի է։ [50]
Մթնոլորտի նշանակությունը հաստատում է նաև Leaching behavior of heat-treated waste ash (2006) աշխատանքը. հեղինակներն ուսումնասիրում են երկու ճապոնական համայնքային ցանցաձողային այրման կայանքների հատակային մոխիրները և փոփոխում են ջերմաստիճանը, թթվածնի կոնցենտրացիան և մշակման ժամանակը։ Թթվածնով ավելի աղքատ ջերմային մշակումը նվազեցնում է լվացվող Cr(VI)-ը։ [43]
Որ այս էֆեկտը հայտնի է, ցույց է տալիս փայտի մոխրի մի մեթոդ, որը թթվածնի հետ շփումը նպատակային թույլատրում է միայն 200 °C-ից ցածր՝ Cr(VI)-ի առաջացումը կանխելու համար (Brill 2002, մեջբերված գերմանական Շրջակա միջավայրի դաշնային գործակալության 2019 թվականի զեկույցում, էջ 72)։ Զեկույցը քննարկում է նաև դիակիզման մոխրի իներտ հետմշակում։ [44]
Աղբայրման կայաններում կանգնեցումից առաջ և հետո անմիջական համեմատական չափումներ մինչ օրս չկան. դրանք կորոշեին մասշտաբը, ոչ թե մեխանիզմը։
Մոխրի կամ նստվածքի կոնկրետ խնդրի համար պետք է որոշել ֆրակցիան, կայանքը, շահագործման վիճակը, նմուշառումը, Cr(VI)-ի վերլուծությունը և գործունեությունը։
Ընդհանուր քրոմի չափումը, լվացման ստուգումը և անհատական փոշու չափումը պատասխանում են տարբեր հարցերի։
Այս բաժնում մեջբերված աղբյուրները
- 11.Sayano, A.; Kanno, H.; Inagaki, S.; Takahashi, M.; Yoshida, M.: The formation of Cr(VI) compound at the interface between metal and heat-insulating material and the approach to prevent the formation by sol-gel process. Journal of the Ceramic Society of Japan 2015, 123, 677-684. DOI: 10.2109/jcersj2.123.677. Vorgelegte Studie
- 26.Toshiba Corp.: Thermal apparatus structural member, and method of manufacturing the same. JP2011232021A, Priorität 8. April 2010, Veröffentlichung 17. November 2011; Beschreibung, Stand der Technik und Präventionsansatz. Japanische Patentfamilie; englische maschinelle Übersetzung auf Google Patents. Vorgelegte Übersetzung zusätzlich mit dem japanischen Original abgeglichen, insbesondere Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele.
- 31.Hu, H. et al.: Mechanism of chromium oxidation by alkali and alkaline earth metals during municipal solid waste incineration. Proceedings of the Combustion Institute 35 (2015), 2397-2403. DOI: 10.1016/j.proci.2014.08.029. Ausgewertet: Verlagsabstract.
- 32.Hu, H. et al.: Fate of chromium during thermal treatment of municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash. Proceedings of the Combustion Institute 34 (2013). DOI: 10.1016/j.proci.2012.06.181. Ausgewertet: Verlagsabstract.
- 33.Gong et al.: Solidification and Biotoxicity Assessment of Thermally Treated Municipal Solid Waste Incineration (MSWI) Fly Ash. International Journal of Environmental Research and Public Health 14 (2017), 626. DOI: 10.3390/ijerph14060626. Volltext.
- 34.Europäische Kommission / JRC: Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Incineration, 2019, JRC118637. Ausgewertete amtlich indexierte Fundstelle: Auslaugung von Bodenasche, ausdrückliche Nennung von hexavalent chromium. Kein vollständiger Dokumentabgleich.
- 43.Leaching behavior of heat-treated waste ash. Fuel 85(3) (2006), 401-409. DOI: 10.1016/j.fuel.2005.07.016. Ausgewertet: Verlagsabstract und zugängliche Abschnitte Samples, Leaching behavior und Conclusion; Bodenaschen zweier kommunaler Rostfeuerungsanlagen in Japan. Kein vollständiger Volltextabgleich.
- 44.Haas, J. / Schack-Kirchner, H. / Lang, F.: Evaluierung von Ausmaß und Ursachen einer Schadstofffreisetzung aus Urnen in Bestattungswäldern. Umweltbundesamt TEXTE 142/2019. Insbesondere Modellaschen/Extraktion sowie Seite 72: Sauerstoffkontakt, inerte Nachbehandlung und Verweis auf Brill (2002).
- 50.Paoletti, Francesca: Behavior of oxyanions forming heavy metals in municipal solid waste incineration. Dissertation Universität Stuttgart; Forschungszentrum Karlsruhe, Wissenschaftliche Berichte FZKA 6755, 2002. Insbesondere Zusammenfassung S. II und V, S. 39-41, Tabelle 6.3 (S. 78).
- 51.Vehlow, J.; Paoletti, F.; Seifert, H.; Sirini, P.: Behaviour of oxyanions forming heavy metals in waste combustion. WTERT Fall Meeting, Columbia University, New York, 7./8. Oktober 2004.