城市生活垃圾焚燒煙灰無害化處理及利用研究*

邱偉志

(韓山師范學院 廣東 潮州 521031)

前言

城市生活垃圾焚燒處理過程中會產生爐渣和煙灰。爐渣是燃燒后剩留在爐床上的產物，是由熔渣、鐵和其它金屬、陶瓷類物質碎片、玻璃和一些其它不可燃物質，以及未燃的有機物所組成的不均勻混合物，質量相當于生活垃圾量的10%。大部分爐渣是無害的，所以約有 95%未經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顆粒物質，包括處理煙氣時注入的化學藥劑及化學反應后的產物。如酸氣中和過程中產生的CaCl2等質量相當于生活垃圾量的4%。由于焚燒過程中，電子部件或塑料等產生的有害物質凝聚其中，填埋后由于雨水作用，有重金屬等有害物質溶出，所以對于這些煙灰防止飛揚和無害化處理是必不可少的。

1 煙灰理化性能測試

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%。將烘干物料加水攪拌，澄清后倒去上層清水，再加水連續清洗4次。烘干后稱重，測得其中可溶物質為20.3%。

2)煙灰化學成分檢測結果如表1所示。

表1 煙灰化學成分(%)

2 無害化處理試驗

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

在煙灰中分別添加石英和長石二種原料，在不同溫度下煅燒，結果如表2所示。

表2 添加石英、長石后不同溫度燒成結果

燒成結果表明，單獨加入石英、長石或同時加入石英和長石時，混合物在1 200 ℃熔融；單獨加入長石的混合物在1 250 ℃時呈流動狀態，以加入量30%流動性最好。而單獨加入石英和同時加入石英和長石的混合物熔融后粘度高，沒有出現流動。

按長石30%，煙灰70%比例配料，過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，質量為燒前的63.3%，玻璃體無臭、無毒、不溶于水。

3 處理產物利用試驗

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

圖1 不同玻璃加入量試樣燒成結果

將無害化處理后的玻璃，配合高嶺土、粘土進行系列試驗，具體配方如表3所示。

表3 試驗配方(%)

試驗結果表明：在加入量30%～50%時，隨著玻璃加入量增加，坯料燒結溫度降低。在1 200 ℃燒成的試樣吸水率分別為4.50%、2.05%和0.85%。可根據產品對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，化學組成以堿金屬和堿土金屬氧化物為主，這類成分能促進高溫化學反應，但不能單獨形成玻璃。需與形成玻璃的主要氧化物SiO2、B2O3、P2O5等網絡形成劑生成低熔點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。通過引入石英、長石，增加SiO2、Al2O3比例，使之通過高溫反應形成化學穩定性好的玻璃，將煙灰中的有害物質固定在玻璃中，達到無害化的目的。實際應用時可改為加入生產建筑石子后拋棄的粉狀花崗巖廢料，既能同時引入石英、長石，又能利用廢物、降低成本。

2)煙灰中含有大量高溫時揮發的有毒成分，熔融過程燒失量高達36.7%，說明大部分的氯離子和二氧化硫已經揮發。因此，實際應用時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程揮發物，同時做好廢氣的收集和吸附，避免出現二次污染。

3)無害處理形成的玻璃為褐色，可做為熔劑，用于對坯體白度要求不高的建筑衛生陶瓷制品。通過采取化妝土或顏色釉裝飾技術，解決坯體顏色對產品外觀的影響，提高產品的質量檔次。也可考慮在熔化時直接生產玻璃微珠，擴大使用范圍。

5 結論

城市生活垃圾焚燒處理過程中產生的煙灰，可添加長石或生產建筑石子后拋棄的粉狀花崗巖廢料，通過高溫反應生成無臭、無毒、不溶于水的穩定化合物玻璃體。達到無害化的目的。處理后形成的玻璃可用于生產建筑衛生陶瓷和玻璃微珠，實現資源的綜合利用。