生活垃圾焚燒爐渣的處理工藝研究

文_賈憲 晉能控股煤業(yè)集團(tuán)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(yōu)選后的生活垃圾可以同在水泥工業(yè)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(tǒng)砂石骨料作為路基材料或者混凝土材料，填補(bǔ)了我國砂石原材料緊缺這塊空白，可以很好的補(bǔ)充我國原材料緊缺的現(xiàn)象。

現(xiàn)今很多垃圾焚燒廠的焚燒工藝尚不完善，焚燒溫度無法達(dá)標(biāo)，導(dǎo)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(diào)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(zhì)量，最后將其應(yīng)用在透水混凝土領(lǐng)域，大大節(jié)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(xué)屬性超標(biāo)的可能性，為保證其各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)依照中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)GB5085.3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》，重金屬含量檢測結(jié)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(biāo)均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對環(huán)境重金屬危害性較小。

生活垃圾焚燒渣再生骨料有害物質(zhì)含量和堅(jiān)固性指標(biāo)與GB/T14684-2011《建設(shè)用砂》指標(biāo)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(jī)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(jīng)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(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，其泥塊含量和堅(jiān)固性指標(biāo)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(zhì)含量和堅(jiān)固性指標(biāo)

2 生活垃圾焚燒爐渣水洗工藝流程

生活垃圾焚燒爐渣經(jīng)投料斗進(jìn)行均勻下料，經(jīng)輸送機(jī)進(jìn)入滾筒篩分機(jī)進(jìn)行分選，途中人工將其中大塊的金屬初步挑選出來，再經(jīng)磁選機(jī)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(shè)備。進(jìn)入滾筒篩分機(jī)后，分出大小料，篩出的大料在輸送機(jī)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(qū)，剩余的繼續(xù)進(jìn)入破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后的爐渣經(jīng)磁選級再次分選出磁性金屬料。一次篩分大料經(jīng)加工后與篩分的小料結(jié)合，再經(jīng)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(jī)內(nèi)完成。

該工序后磁選出的金屬廢料進(jìn)入金屬堆放區(qū)，剩余砂石進(jìn)入跳汰機(jī)。跳汰機(jī)機(jī)體內(nèi)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(chǔ)，利用垂直交變水力介質(zhì)流的作用，使得爐渣中各類物質(zhì)按比重不同實(shí)現(xiàn)分層，再隨水流的橫向作用分選至各個網(wǎng)格，各類金屬在網(wǎng)格上的不同區(qū)域方便收集。分選出來的大顆粒粒徑爐渣再經(jīng)跳汰機(jī)分選，分選出來的小顆粒粒徑爐渣和第二道跳汰機(jī)上細(xì)微的各類金屬、砂，在水上下跳動的驅(qū)使下通過各級篩網(wǎng)的逐級分選，然后由機(jī)體底部出后合著水流一同進(jìn)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(jìn)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(xì)篩選分離，篩選出來的有色金屬和砂各自進(jìn)入存儲區(qū)，同時上方還有磁選機(jī)把剩余的有色金屬吸附運(yùn)輸出來收集至金屬堆放區(qū)。跳汰機(jī)出來的細(xì)砂和泥水進(jìn)入收集池，將泥砂初步分離，挖掘機(jī)將收集池內(nèi)的細(xì)砂拉至砂堆場，泥水繼續(xù)進(jìn)入沉淀池，沉淀在池內(nèi)底部的泥漿用抓斗式起重機(jī)收集至泥漿池內(nèi)儲存，沉淀池內(nèi)裝有多臺大功率水泵，以保證全程水系統(tǒng)都在閉環(huán)使用。

3 生活垃圾焚燒爐渣再處理結(jié)果

研究采用以下兩種方法對再生骨料進(jìn)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(jù)CJJ 90-2002《生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)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(xì)度模數(shù)見表3。

表3 再生骨料粒徑分布及細(xì)度模數(shù)

由表3可以看出，再生骨料經(jīng)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(jī)物和顆粒團(tuán)聚物較多，水洗的攪拌過程可以使顆粒團(tuán)聚物分散，也可以將較輕的有機(jī)物去除，而焚燒只能去除有機(jī)物，并且可能將顆粒團(tuán)聚物進(jìn)一步燒結(jié)聚實(shí)。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?yàn)樗吹臄嚢枋诡w粒團(tuán)聚物分散造成的。水洗后的再生骨料顆粒與砂的1級配區(qū)相符。

處理后再生骨料的有害物質(zhì)含量和堅(jiān)固性指標(biāo)檢測結(jié)果見表4。

表4 處理后再生骨料的有害物質(zhì)含量和堅(jiān)固性指標(biāo)

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(biāo)要求，除了燒失量數(shù)據(jù)顯示其工藝無法去除全部的有機(jī)物雜質(zhì)。

相比較之下，雖然再次焚燒之后的爐渣有機(jī)物相較更低，但是其多項(xiàng)指標(biāo)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(jīng)多次試驗(yàn)，結(jié)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(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均顯著高于再焚燒處理工藝。新工藝生產(chǎn)線較老生產(chǎn)線在保證焚燒溫度以及時長的基礎(chǔ)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(tǒng)水閉循環(huán)使用的同時，骨料質(zhì)量得到大大提升，滿足環(huán)境各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)及建筑材料行業(yè)砂石骨料的標(biāo)準(zhǔn)要求，后期完全可以應(yīng)用于道路基層或水泥制品行業(yè)一些非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等領(lǐng)域。

4 結(jié)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(zhì)量得到大大提升，各項(xiàng)指標(biāo)均可滿足各項(xiàng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)及建筑材料行業(yè)砂石骨料的標(biāo)準(zhǔn)要求。