城市生活垃圾焚燒煙灰無(wú)害化處理及利用研究*

邱偉志

(韓山師范學(xué)院 廣東 潮州 521031)

前言

城市生活垃圾焚燒處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生爐渣和煙灰。爐渣是燃燒后剩留在爐床上的產(chǎn)物，是由熔渣、鐵和其它金屬、陶瓷類物質(zhì)碎片、玻璃和一些其它不可燃物質(zhì)，以及未燃的有機(jī)物所組成的不均勻混合物，質(zhì)量相當(dāng)于生活垃圾量的10%。大部分爐渣是無(wú)害的，所以約有 95%未經(jīng)處理即直接填埋處置，少量作路基材料利用。煙灰是煙氣凈化裝置收集的細(xì)顆粒物質(zhì)，包括處理煙氣時(shí)注入的化學(xué)藥劑及化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物。如酸氣中和過(guò)程中產(chǎn)生的CaCl2等質(zhì)量相當(dāng)于生活垃圾量的4%。由于焚燒過(guò)程中，電子部件或塑料等產(chǎn)生的有害物質(zhì)凝聚其中，填埋后由于雨水作用，有重金屬等有害物質(zhì)溶出，所以對(duì)于這些煙灰防止飛揚(yáng)和無(wú)害化處理是必不可少的。

1 煙灰理化性能測(cè)試

1)煙灰取自廣東省某垃圾焚燒廠，外觀為黑色泥砂狀，含水率為18.7%。將烘干物料加水?dāng)嚢瑁吻搴蟮谷ド蠈忧逅偌铀B續(xù)清洗4次。烘干后稱重，測(cè)得其中可溶物質(zhì)為20.3%。

2)煙灰化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 煙灰化學(xué)成分(%)

2 無(wú)害化處理試驗(yàn)

煙灰是煙氣凈化裝置收集的細(xì)顆粒物質(zhì)，可溶性鹽含量較高(20.3%)。為避免有害物質(zhì)溶出污染環(huán)境，可采用熔融處理方法，通過(guò)高溫反應(yīng)生成不溶于水的穩(wěn)定化合物玻璃體。

在煙灰中分別添加石英和長(zhǎng)石二種原料，在不同溫度下煅燒，結(jié)果如表2所示。

表2 添加石英、長(zhǎng)石后不同溫度燒成結(jié)果

燒成結(jié)果表明，單獨(dú)加入石英、長(zhǎng)石或同時(shí)加入石英和長(zhǎng)石時(shí)，混合物在1 200 ℃熔融；單獨(dú)加入長(zhǎng)石的混合物在1 250 ℃時(shí)呈流動(dòng)狀態(tài)，以加入量30%流動(dòng)性最好。而單獨(dú)加入石英和同時(shí)加入石英和長(zhǎng)石的混合物熔融后粘度高，沒(méi)有出現(xiàn)流動(dòng)。

按長(zhǎng)石30%，煙灰70%比例配料，過(guò)40目篩混合，裝于耐火容器。在電爐1 200 ℃燒成。燒后為褐色玻璃體，質(zhì)量為燒前的63.3%，玻璃體無(wú)臭、無(wú)毒、不溶于水。

3 處理產(chǎn)物利用試驗(yàn)

按表3的配方配料磨成泥漿，注漿成形試樣，在電爐經(jīng)不同溫度燒成。試樣吸水率如圖1所示。

圖1 不同玻璃加入量試樣燒成結(jié)果

將無(wú)害化處理后的玻璃，配合高嶺土、粘土進(jìn)行系列試驗(yàn)，具體配方如表3所示。

表3 試驗(yàn)配方(%)

試驗(yàn)結(jié)果表明：在加入量30%～50%時(shí)，隨著玻璃加入量增加，坯料燒結(jié)溫度降低。在1 200 ℃燒成的試樣吸水率分別為4.50%、2.05%和0.85%。可根據(jù)產(chǎn)品對(duì)吸水率的不同要求加以選擇。

4 討論

1)煙灰主要是氯化鈣和金屬的硫酸鹽和硅酸鹽，化學(xué)組成以堿金屬和堿土金屬氧化物為主，這類成分能促進(jìn)高溫化學(xué)反應(yīng)，但不能單獨(dú)形成玻璃。需與形成玻璃的主要氧化物SiO2、B2O3、P2O5等網(wǎng)絡(luò)形成劑生成低熔點(diǎn)化合物才能形成玻璃。要保證熔融后的玻璃不溶于水，需增加硅酸成分。通過(guò)引入石英、長(zhǎng)石，增加SiO2、Al2O3比例，使之通過(guò)高溫反應(yīng)形成化學(xué)穩(wěn)定性好的玻璃，將煙灰中的有害物質(zhì)固定在玻璃中，達(dá)到無(wú)害化的目的。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可改為加入生產(chǎn)建筑石子后拋棄的粉狀花崗巖廢料，既能同時(shí)引入石英、長(zhǎng)石，又能利用廢物、降低成本。

2)煙灰中含有大量高溫時(shí)揮發(fā)的有毒成分，熔融過(guò)程燒失量高達(dá)36.7%，說(shuō)明大部分的氯離子和二氧化硫已經(jīng)揮發(fā)。因此，實(shí)際應(yīng)用時(shí)宜采用厚料層深層垂直電熔爐(冷頂爐)，利用上部厚料層盡可能吸收熔融過(guò)程揮發(fā)物，同時(shí)做好廢氣的收集和吸附，避免出現(xiàn)二次污染。

3)無(wú)害處理形成的玻璃為褐色，可做為熔劑，用于對(duì)坯體白度要求不高的建筑衛(wèi)生陶瓷制品。通過(guò)采取化妝土或顏色釉裝飾技術(shù)，解決坯體顏色對(duì)產(chǎn)品外觀的影響，提高產(chǎn)品的質(zhì)量檔次。也可考慮在熔化時(shí)直接生產(chǎn)玻璃微珠，擴(kuò)大使用范圍。

5 結(jié)論

城市生活垃圾焚燒處理過(guò)程中產(chǎn)生的煙灰，可添加長(zhǎng)石或生產(chǎn)建筑石子后拋棄的粉狀花崗巖廢料，通過(guò)高溫反應(yīng)生成無(wú)臭、無(wú)毒、不溶于水的穩(wěn)定化合物玻璃體。達(dá)到無(wú)害化的目的。處理后形成的玻璃可用于生產(chǎn)建筑衛(wèi)生陶瓷和玻璃微珠，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。