城市生活垃圾焚烧烟灰无害化处理及利用研究*

2020-08-12邱伟志

陶瓷 2020年7期

邱伟志

(韩山师范学院广东潮州 521031)

前言

城市生活垃圾焚烧处理过程中会产生炉渣和烟灰。炉渣是燃烧后剩留在炉床上的产物，是由熔渣、铁和其它金属、陶瓷类物质碎片、玻璃和一些其它不可燃物质，以及未燃的有机物所组成的不均匀混合物，质量相当于生活垃圾量的10%。大部分炉渣是无害的，所以约有 95%未经处理即直接填埋处置，少量作路基材料利用。烟灰是烟气净化装置收集的细颗粒物质，包括处理烟气时注入的化学药剂及化学反应后的产物。如酸气中和过程中产生的CaCl2等质量相当于生活垃圾量的4%。由于焚烧过程中，电子部件或塑料等产生的有害物质凝聚其中，填埋后由于雨水作用，有重金属等有害物质溶出，所以对于这些烟灰防止飞扬和无害化处理是必不可少的。

1 烟灰理化性能测试

1)烟灰取自广东省某垃圾焚烧厂，外观为黑色泥砂状，含水率为18.7%。将烘干物料加水搅拌，澄清后倒去上层清水，再加水连续清洗4次。烘干后称重，测得其中可溶物质为20.3%。

2)烟灰化学成分检测结果如表1所示。

表1 烟灰化学成分(%)

2 无害化处理试验

烟灰是烟气净化装置收集的细颗粒物质，可溶性盐含量较高(20.3%)。为避免有害物质溶出污染环境，可采用熔融处理方法，通过高温反应生成不溶于水的稳定化合物玻璃体。

在烟灰中分别添加石英和长石二种原料，在不同温度下煅烧，结果如表2所示。

表2 添加石英、长石后不同温度烧成结果

烧成结果表明，单独加入石英、长石或同时加入石英和长石时，混合物在1 200 ℃熔融；单独加入长石的混合物在1 250 ℃时呈流动状态，以加入量30%流动性最好。而单独加入石英和同时加入石英和长石的混合物熔融后粘度高，没有出现流动。

按长石30%，烟灰70%比例配料，过40目筛混合，装于耐火容器。在电炉1 200 ℃烧成。烧后为褐色玻璃体，质量为烧前的63.3%，玻璃体无臭、无毒、不溶于水。

3 处理产物利用试验

按表3的配方配料磨成泥浆，注浆成形试样，在电炉经不同温度烧成。试样吸水率如图1所示。

图1 不同玻璃加入量试样烧成结果

将无害化处理后的玻璃，配合高岭土、粘土进行系列试验，具体配方如表3所示。

表3 试验配方(%)

试验结果表明：在加入量30%～50%时，随着玻璃加入量增加，坯料烧结温度降低。在1 200 ℃烧成的试样吸水率分别为4.50%、2.05%和0.85%。可根据产品对吸水率的不同要求加以选择。

4 讨论

1)烟灰主要是氯化钙和金属的硫酸盐和硅酸盐，化学组成以碱金属和碱土金属氧化物为主，这类成分能促进高温化学反应，但不能单独形成玻璃。需与形成玻璃的主要氧化物SiO2、B2O3、P2O5等网络形成剂生成低熔点化合物才能形成玻璃。要保证熔融后的玻璃不溶于水，需增加硅酸成分。通过引入石英、长石，增加SiO2、Al2O3比例，使之通过高温反应形成化学稳定性好的玻璃，将烟灰中的有害物质固定在玻璃中，达到无害化的目的。实际应用时可改为加入生产建筑石子后抛弃的粉状花岗岩废料，既能同时引入石英、长石，又能利用废物、降低成本。

2)烟灰中含有大量高温时挥发的有毒成分，熔融过程烧失量高达36.7%，说明大部分的氯离子和二氧化硫已经挥发。因此，实际应用时宜采用厚料层深层垂直电熔炉(冷顶炉)，利用上部厚料层尽可能吸收熔融过程挥发物，同时做好废气的收集和吸附，避免出现二次污染。

3)无害处理形成的玻璃为褐色，可做为熔剂，用于对坯体白度要求不高的建筑卫生陶瓷制品。通过采取化妆土或颜色釉装饰技术，解决坯体颜色对产品外观的影响，提高产品的质量档次。也可考虑在熔化时直接生产玻璃微珠，扩大使用范围。