垃圾焚燒飛灰成型新技術(shù)與設備研究

　　摘要：在分析和試驗城市生活垃圾焚燒飛灰的特性及飛灰中污染物特性的基礎(chǔ)上，研究利用簡單可靠的工藝及設備進行飛灰固化成球處理技術(shù)，研究分析了飛灰固化過程中各種添加物的最佳比例，各種成型設備的成型機理，對比了各種成型設備的優(yōu)缺點與可靠性，為城市生活垃圾焚燒飛灰的無害化處理與安全處置創(chuàng)造性的開發(fā)了一條適合中國國情的技術(shù)與裝備。

　　引言

　　垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)作為垃圾減量化處理的有效方法之一，是將垃圾放在焚燒爐中進行燃燒，釋放出熱能，余熱回收可供熱或發(fā)電。煙氣凈化后排出，少量剩余殘渣排出填埋或作其他用途。焚燒處理技術(shù)特點是處理量大、減容性好、無害化徹底，且有熱能回收作用。因此，對生活垃圾實行焚燒處理是無害化、減量化和資源化的有效處理方式。世界各國普遍采用這種垃圾處理技術(shù)。隨著我國垃圾焚燒處理的迅猛發(fā)展，焚燒飛灰產(chǎn)量巨大，開發(fā)焚燒飛灰處理技術(shù)將成為近年來環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點之一。垃圾焚燒飛灰是指在垃圾焚燒廠的煙氣凈化系統(tǒng)(APC)中收集而得的殘余物，一般包括除塵器飛灰和吸收塔飛灰。飛灰中含有煙道灰、加入的化學藥劑及化學反應產(chǎn)物。焚燒飛灰作為一種高比表面積物質(zhì)，它不但富集大量的汞、鉛和鎘等有毒重金屬，而且也富集了大量的二?f英類物質(zhì)，是一種同時具有重金屬危害特性和環(huán)境持久性有機毒性無危害特性的雙料危險廢物，對人體健康和生態(tài)環(huán)境具有極大的危害性

　　但由于垃圾焚燒飛灰中含有較高濃度的二?f英和重金屬，屬于危險固體廢棄物，直接填埋會對周邊環(huán)境造成嚴重二次污染，因此，需要對垃圾焚燒飛灰進行無害化處理處置。

　　目前飛灰處理處置方法主要有：固化/穩(wěn)定化，包括水泥固化、瀝青固化、熔融固化、化學藥劑固化/穩(wěn)定化，固化體達到浸出標準后填埋或資源化利用;將重金屬提取，包括酸提取、堿提取、生物及生物制劑提取、高溫提取，提取后對重金屬可以進行資源化利用。本文研究了城市生活垃圾焚燒飛灰的成型特性及可加工機理，對利用擠壓設備對固化后飛灰成型工藝和設備進行了試用研究，形成了系列飛灰成型設備

　　1飛灰的物理、化學性質(zhì)

　　飛灰是含水率很低的細小塵粒，呈淺灰色粉末狀。一般所取灰樣的含水率為10%~23%，熱灼減率為34%~51%。飛灰的粒徑大小不均，是由顆粒物、反應產(chǎn)物、未反應產(chǎn)物和冷凝產(chǎn)物聚集而成的不規(guī)則物體，但總的來說，粒徑較小，基本在100μm以下，表面粗糙，呈多角質(zhì)狀(irregular angularity)，孔隙率較高，比表面積較大，使Pb和Cd等易揮發(fā)性金屬易在其表面凝結(jié)富集。焚燒飛灰的主要化學成分如下：SiO224.5%，F(xiàn)e2O34.01%，Al2O37.42%，TiO20.62%，CaO33.37%，MgO2.72%，SO312.03%，CaO0.5%，Cl10.56%。從中可以看出，焚燒飛灰中的主要化學成分是CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3。

　　2飛灰的重金屬含量及浸出毒性

　　固體廢物的浸出毒性是判別廢物是否有害的重要依據(jù)。我國某垃圾焚燒廠重金屬浸出毒性見表1，從表1中可以看出焚燒飛灰浸出液中Zn、Pb、Cd和Cr的濃度高于固體廢物浸出毒性鑒別標準。正是因為這一點使焚燒飛灰被普遍認為是一種危險廢物，必須對此進行穩(wěn)定化處理。

　　從表1中可以看出，焚燒飛灰中各種重金屬的含量大不相同，其中Zn、Pb、Cu、Cr和Cd等有害物質(zhì)濃度較高。這與焚燒溫度和各種重金屬物質(zhì)的蒸發(fā)點有關(guān)，蒸發(fā)點低于焚燒溫度的重金屬物質(zhì)全部能蒸發(fā)出來，進入煙氣。煙氣中的重金屬物質(zhì)，隨煙氣溫度的降低凝結(jié)成均勻的小顆粒并凝結(jié)于煙氣中的煙塵上，最后一起被煙氣除塵設備捕集下來形成焚燒飛灰。

　　表1垃圾焚燒飛灰的浸出毒性與重金屬含量

　　飛灰中水溶態(tài)的重金屬含量較少，可浸出的Pb和Zn主要以酸溶態(tài)形式存在，而Cd主要以酸溶態(tài)和離子交換態(tài)形式存在，說明在酸性條件下，飛灰的重金屬浸出毒性會大大增加。