生活垃圾焚燒爐渣的處理工藝研究

文_賈憲 晉能控股煤業集團物流有限公司

生活垃圾焚燒爐渣可以直接填埋處理或者用作路基材料，也可以用于混凝土水泥建筑材料中作為骨料使用，甚至部分研究表明，優選后的生活垃圾可以同在水泥工業中一起焚燒，焚燒后的部分生活垃圾粉料具有水化活性，這樣既可減少能耗，同時降低資源消耗。生活垃圾焚燒骨料替代傳統砂石骨料作為路基材料或者混凝土材料，填補了我國砂石原材料緊缺這塊空白，可以很好的補充我國原材料緊缺的現象。

現今很多垃圾焚燒廠的焚燒工藝尚不完善，焚燒溫度無法達標，導致焚燒后排出的垃圾焚燒不充分，仍需回爐再燒甚至直接無法處理，這無疑加大了處理難度。本文調整了垃圾焚燒廠的焚燒工藝，大大改善了生活垃圾焚燒爐渣的質量，最后將其應用在透水混凝土領域，大大節約了資源和能源。

1 焚燒爐渣理化性能檢測

生活垃圾焚燒爐渣由于來源途徑眾多，不免可能會有重金屬含量或者其他化學屬性超標的可能性，為保證其各項指標達到環境標準，現依照中華人民共和國環境保護行業標準HJ/T 300-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法 醋酸緩沖溶液法》以及中華人民共和國國家標準GB5085.3-2007《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》，重金屬含量檢測結果見表1。

由表1可以看出，再生骨料中的重金屬浸出毒性指標均滿足相關標準要求，對環境重金屬危害性較小。

生活垃圾焚燒渣再生骨料有害物質含量和堅固性指標與GB/T14684-2011《建設用砂》指標要求對比見表2。

由表2可以看出，再生骨料的氯化物含量、有機物含量、含泥量很高。這是由于生活垃圾焚燒不充分，以及焚燒渣處理過程只經過一次水洗造成的。因此，再生骨料無法直接在混凝土或砂漿中使用。由于再生骨料含泥量高，顆粒團聚現象嚴重，其泥塊含量和堅固性指標也較差。

表1 生活垃圾焚燒渣再生骨料重金屬含量檢測

表2 生活垃圾焚燒渣再生骨料有害物質含量和堅固性指標

2 生活垃圾焚燒爐渣水洗工藝流程

生活垃圾焚燒爐渣經投料斗進行均勻下料，經輸送機進入滾筒篩分機進行分選，途中人工將其中大塊的金屬初步挑選出來，再經磁選機分選出較大的磁性金屬料，防止大塊的金屬卡死或者堵死設備。進入滾筒篩分機后，分出大小料，篩出的大料在輸送機上，由工人把有色金屬和為燃燒干凈或者難于燃燒的雜物分揀到各自存放區，剩余的繼續進入破碎機進行破碎，破碎后的爐渣經磁選級再次分選出磁性金屬料。一次篩分大料經加工后與篩分的小料結合，再經磁選、破碎處理；二次破碎后再過磁選工序。兩次以上的多道破碎和磁選，剩余爐渣中幾乎無金屬殘余，全過程在破碎機內完成。

該工序后磁選出的金屬廢料進入金屬堆放區，剩余砂石進入跳汰機。跳汰機機體內注入一定量的水，并保證水壓后（利于各種物料懸浮），砂和有色金屬按水的比重為基礎，利用垂直交變水力介質流的作用，使得爐渣中各類物質按比重不同實現分層，再隨水流的橫向作用分選至各個網格，各類金屬在網格上的不同區域方便收集。分選出來的大顆粒粒徑爐渣再經跳汰機分選，分選出來的小顆粒粒徑爐渣和第二道跳汰機上細微的各類金屬、砂，在水上下跳動的驅使下通過各級篩網的逐級分選，然后由機體底部出后合著水流一同進入搖床。搖床也是通過水流篩選和搖動使得砂和有色金屬進行懸浮翻滾，在搖床自帶有24槽左右等彎度不一的情況下精細篩選分離，篩選出來的有色金屬和砂各自進入存儲區，同時上方還有磁選機把剩余的有色金屬吸附運輸出來收集至金屬堆放區。跳汰機出來的細砂和泥水進入收集池，將泥砂初步分離，挖掘機將收集池內的細砂拉至砂堆場，泥水繼續進入沉淀池，沉淀在池內底部的泥漿用抓斗式起重機收集至泥漿池內儲存，沉淀池內裝有多臺大功率水泵，以保證全程水系統都在閉環使用。

3 生活垃圾焚燒爐渣再處理結果

研究采用以下兩種方法對再生骨料進行再處理，再生骨料再處理前均于烘箱中以100±5℃烘干至衡重。其中，再焚燒處理工藝即重新回爐再次焚燒。

3.1 水洗

選取采用上述水系工藝處理后的500g生活垃圾焚燒爐渣，100℃烘干稱重。

3.2 再焚燒

選取500g生活垃圾焚燒爐渣，根據CJJ 90-2002《生活垃圾焚燒處理工程技術規范》的要求 600℃高溫灼燒3h。

原再生骨料和再處理后的再生骨料粒徑分布、細度模數見表3。

表3 再生骨料粒徑分布及細度模數

由表3可以看出，再生骨料經水洗和焚燒處理后，大于2.36mm的骨料均有減少，水洗處理相比焚燒處理減少量更多。這是由于大粒徑的骨料中有機物和顆粒團聚物較多，水洗的攪拌過程可以使顆粒團聚物分散，也可以將較輕的有機物去除，而焚燒只能去除有機物，并且可能將顆粒團聚物進一步燒結聚實。水洗和焚燒處理后小于0.3mm的骨料均有增加，水洗處理相比焚燒處理增加量更多，這也正是因為水洗的攪拌使顆粒團聚物分散造成的。水洗后的再生骨料顆粒與砂的1級配區相符。

處理后再生骨料的有害物質含量和堅固性指標檢測結果見表4。

表4 處理后再生骨料的有害物質含量和堅固性指標

由表4看來，總體來說水洗處理后的再生骨料基本符合Ⅱ類砂的指標要求，除了燒失量數據顯示其工藝無法去除全部的有機物雜質。

相比較之下，雖然再次焚燒之后的爐渣有機物相較更低，但是其多項指標水平完全不如水洗工藝處理渣，同時考慮到再次回爐煅燒消耗大量的能源，而若直接改造焚燒爐焚燒工藝成本較高、收益較低。經多次試驗，結果表明，采用多道水洗篩選工藝處理的生活垃圾焚燒渣，各項標準均顯著高于再焚燒處理工藝。新工藝生產線較老生產線在保證焚燒溫度以及時長的基礎上新增多道水洗工序，同時每道工序包含著多級磁選、破碎及篩分，在保證系統水閉循環使用的同時，骨料質量得到大大提升，滿足環境各項標準及建筑材料行業砂石骨料的標準要求，后期完全可以應用于道路基層或水泥制品行業一些非結構構件等領域。

4 結語

采用新型水洗篩分工藝處理焚燒爐渣，處理后的再生骨料質量得到大大提升，各項指標均可滿足各項環境標準及建筑材料行業砂石骨料的標準要求。