垃圾焚燒飛灰成型新技術(shù)與設(shè)備研究

　　摘要：在分析和試驗(yàn)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(shè)備進(jìn)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(shè)備的成型機(jī)理，對比了各種成型設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)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(jìn)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?jiān)懦鎏盥窕蜃髌渌猛尽７贌幚砑夹g(shù)特點(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(xué)藥劑及化學(xué)反應(yīng)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(shí)具有重金屬危害特性和環(huán)境持久性有機(jī)毒性無危害特性的雙料危險(xiǎn)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(xiǎn)固體廢棄物，直接填埋會(huì)對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重二次污染，因此，需要對垃圾焚燒飛灰進(jìn)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(xué)藥劑固化/穩(wěn)定化，固化體達(dá)到浸出標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jī)理，對利用擠壓設(shè)備對固化后飛灰成型工藝和設(shè)備進(jìn)行了試用研究，形成了系列飛灰成型設(shè)備

　　1飛灰的物理、化學(xué)性質(zhì)

　　飛灰是含水率很低的細(xì)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(yīng)產(chǎn)物、未反應(yīng)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(xué)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)。正是因?yàn)檫@一點(diǎn)使焚燒飛灰被普遍認(rèn)為是一種危險(xiǎn)廢物，必須對此進(jìn)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(diǎn)有關(guān)，蒸發(fā)點(diǎn)低于焚燒溫度的重金屬物質(zhì)全部能蒸發(fā)出來，進(jìn)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(shè)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(huì)大大增加。