城市生活垃圾焚烧飞灰熔融处理技术研究进展

垃圾焚烧电厂产生的焚烧飞灰中含有大量毒性重金属及其化合物,且具有高浸出率,属于危险废物。飞灰熔融处理技术可有效地控制焚烧飞灰中重金属污染,是焚烧飞灰无害化处理的主要技术之一。本文介绍了国内外焚烧飞灰熔融处理技术研究现状,同时综述了在熔融过程重金属迁移和控制

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城市生活垃圾焚烧飞灰熔融处理技术研究进展 王学涛，金保升，仲兆平，李延兵

东南大学 洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室，江苏省 南京市 210096)

摘 要：垃圾焚烧电厂产生的焚烧飞灰中含有大量毒性重金属及其化合物，且具有高浸出率，属于危险废物。飞灰熔融处理技术可有效地控制焚烧飞灰中重金属污染，是焚烧飞灰无害化处理的主要技术之一。本文介绍了国内外焚烧飞灰熔融处理技术研究现状，同时综述了在熔融过程重金属迁移和控制等方面的研究成果，并为今后垃圾焚烧飞灰稳定化处理的发展方向。

关键词：焚烧飞灰；重金属；熔融

中图分类号：X705 文献标识码：A

Progress in Melting Technology on Fly Ashes from

Municipal Solid Waste Incinerator

WANG Xue-tao, JIN Bao-sheng, ZHONG Zhao-ping, LI Yan-bing

Key Laboratory of Clean Coal Power Generation and Combustion Technology of Ministry of Education, Southeast

University, Nanjing 210096

Abstract: Fly ashes from municipal solid waste (MSW) incinerator contain a great deal of toxic heavy metals and their compounds. They are defined as hazardous waste because these fly ashes in having high leaching ratios of heavy metals. Melting technology can effectively control emission of heavy metals in fly ashes from MSW incinerator. It is one of the major techniques of fly ashes innocent treatment. This review introduces the research present status of fly ash melting treatments for MSW incineration at home and abroad, the results of migration and control on heavy metals in fly ash from MSW incinerator during melting process. Meanwhile, the development direction of the stabilization treatment for fly ash from MSW incinerator in the future would be put forward.

Key words: MSWI fly ash; heavy metals; melting

1 引言

垃圾焚烧技术以其良好的减容效果和能源回收效率逐渐成为垃圾减量化和资源化技术的研究发展方向[1]。焚烧飞灰作为危险废物，重金属含量较高，其治理技术受到人们的广泛关注。飞灰熔融处理技术是把垃圾焚烧飞灰在1300℃以上的高温状态下熔化成液态，再将液态熔渣经过气冷或水淬处理，产生玻璃态熔渣。熔融过程中飞灰中有机物发生热分解、燃烧及气化，而无机物则熔融形成玻璃质熔渣。经过熔融处理，飞灰中的二噁英等有机污染物受热分解破坏。飞灰中所含的沸点较低的重金属盐类，少部分发生气化现象，大部分则转移到玻璃态熔渣中，有效地固溶飞灰中的重金属，大大降低了浸出可能性。熔融处理的目的是将飞灰中在高温下熔融处理以达到减量化，经由熔融反应使飞灰达到玻璃化、无害化效果，并使重金属固溶于其中不易溶出，熔融后的熔渣可再次资源化利用。焚烧飞灰经过熔融后，密度大大增加，减容可达2/3以上，并且可以回收灰渣中的金属，而且稳定的熔渣可作为路基材料，达到有效利用的目的。经过固化的飞灰，如满足浸出毒性标准，可以按普通废物填埋处理[2-3]。

焚烧飞灰熔融处理后的熔渣因其结构较为松散，磨损率偏高，仅适合作为路基底层、基层的回基金项目：教育部高等学校博士点基金资助项目（20030286005）、江苏省建设系统科技计划资助项目（JS200311）. 作者简介：王学涛（1976－），男，博士；主要从事洁净煤燃烧及固体废弃物资源化利用等方面的研究；* 通讯作者，E-mail: wxt7682@http://www.77cn.com.cn.

垃圾焚烧电厂产生的焚烧飞灰中含有大量毒性重金属及其化合物,且具有高浸出率,属于危险废物。飞灰熔融处理技术可有效地控制焚烧飞灰中重金属污染,是焚烧飞灰无害化处理的主要技术之一。本文介绍了国内外焚烧飞灰熔融处理技术研究现状,同时综述了在熔融过程重金属迁移和控制

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填材料或红砖、透水砖等拌合材料，其长期的稳定性仍不足。而熔融法所形成的熔渣具高度的化学稳定性，又因焚烧灰渣的主要成分为SiO2、CaO及Al2O3等，与陶瓷材料的基本组成相近，故可通过各种操作参数的适当控制或再结晶技术，可制成各种资源化材质，如玻璃陶瓷、瓷砖、地砖及各种防火建材等。

2 焚烧飞灰熔融处理国内外研究进展

具有高沸点的重金属在焚烧过程中易均匀凝结，从而形成飞灰的核心，而高温下易挥发的重金属会随着温度下降凝结在飞灰的表面，飞灰中重金属随飞灰的粒径减小而增加。飞灰中重金属浸出毒性与飞灰的粒径、表面积、pH值有关，主要依赖飞灰中重金属存在的形态[4]。Ca(OH)2对Cd、Zn、Cr的溶出有较强的抑制作用，但对Pb具有促溶作用。

国内外针对焚烧飞灰熔融处理技术尚属起步探索阶段，而且相关研究仍多集中在焚烧飞灰的资源化利用方面。Chirs[5,6]研究认为：1000℃条件下加入CaC12热处理飞灰3 h以上，可以降低飞灰中的重金属含量，使其转化为可挥发的重金属化合物，从而降低了飞灰中重金属含量，并使飞灰中重金属的溶出率降低；然而Al和Cr加热处理后，A1的浸出反而增加，主要因为加热处理飞灰后，A1的形态由A1-硅酸盐态转变为可溶性的A1-Fe氧化物，Cr的情况也是如此[7]。Chan[8]研究表明，焚烧飞灰在1050℃温度条件下处理180min，Pb与Cd的浸出率可达90%，Cu亦在70%以上，仅Zn较差为40 %；若在焚烧飞灰中添加CaCl2氯化剂后，Zn浸出率达到90%，同时指出：焚烧飞灰中加入CaCl2、MgCl2、FeCl2等氯化剂比NaCl、AlCl3的处理效果好。Nishida等[9]针对焚烧飞灰进行测试，将焚烧灰渣熔融后再结晶，其性质相当稳定，对二噁英的脱除率达99.9%，重金属的溶出率也均合乎规范，且焚烧灰渣粉碎后可做为水泥、沥青的混合材料，或制成透水砖，具有相当好的实用价值。Park Young Jun[10]针对韩国城市垃圾焚烧飞灰进行研究，由于垃圾中氯盐含量较高，故不宜采用烧结或化学处理技术，而改用熔融玻璃化的处理方式，并评估焚烧飞灰熔渣的重金属溶出特性。该实验研究中最佳条件为：在飞灰中添加5%的SiO2的工况，在1500℃中停留30min可使飞灰达到玻璃化处理的效果，飞灰玻璃溶渣的硬度达到4000-5000MPa，键结强度为60-90MPa，而其重金属的溶出量则为：Cd2+<0.04ppm、Cr3+<0.02ppm、Ca2+<0.04ppm、Pb2+<0.2ppm，结果表明熔融玻璃化技术可有效稳定地处理具有毒性的焚烧飞灰。Jakob[11]在研究焚烧飞灰蒸发特性时指出，若将城市垃圾焚烧飞灰加热至1000-1100℃温度区间时，Zn、Pb、Cd、Cu 均大量蒸发，无论是在空气或氩气气氛下，Pb、Cd、Cu的蒸发量可达到98%-100%。Pelino[12]用熔融玻璃化技术来处理碳钢厂及不锈钢厂产生的飞灰，并以碎玻璃、砂石作为助熔剂，其添加比例为25%、40%、50%，在1500℃条件下停留120min，同时通入氧化或还原性气体，研究结果表明：处理后的玻璃态熔渣可通过TCLP 试验，氧化或还原性气体对TCLP 试验结果并无较大影响，且Si/O＜0.33时，熔渣中无法形成Si-O-Si的网状键结结构。

Jakob[13]利 …… 此处隐藏：10582字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……