垃圾焚燒飛灰制成陶瓷骨料

箴言

為加快推進(jìn)固體廢物處理設(shè)施建設(shè)，進(jìn)一步提升固體廢物減量化、資源化、無害化水平，4月14日，珠海市生態(tài)環(huán)境局組織召開生活垃圾焚燒飛灰資源化利用技術(shù)可行性專家論證會(huì)，邀請國內(nèi)固體廢物治理行業(yè)權(quán)威專家就相關(guān)技術(shù)方案進(jìn)行專業(yè)論證。會(huì)上，一種“垃圾飛灰高溫?zé)铺沾晒橇稀钡募夹g(shù)，受到了專家們的肯定。

資源化利用將成飛灰處置主流

垃圾焚燒飛灰是指在垃圾焚燒廠的煙氣凈化系統(tǒng)中收集的殘余物，包括除塵器飛灰和吸收塔飛灰，其中含有煙道灰、加入的化學(xué)藥劑及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物等。

垃圾焚燒飛灰作為一種高比表面積物質(zhì)，不僅富集大量的汞、鉛和鎘等有毒重金屬，也富集了大量的二噁英類物質(zhì)，是一種同時(shí)具有重金屬危害特性和環(huán)境持久性有機(jī)毒性危害特性的雙料危險(xiǎn)廢物，對人體健康和生態(tài)環(huán)境具有極大的危害性。

隨著生活垃圾產(chǎn)生量的快速增長，生活垃圾焚燒發(fā)電在垃圾處理處置領(lǐng)域的占比越來越高，飛灰的產(chǎn)生量也在逐年遞增。2020年，我國城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電處理比例約為54%，生活垃圾焚燒日處理規(guī)模約59.14萬噸。據(jù)中國水泥協(xié)會(huì)推算，“十三五”末我國每年飛灰產(chǎn)生量高達(dá)1000萬噸左右。

“含氯元素高是我國飛灰最為明顯的特征之一，這也為其處理處置帶來一定的困難，因?yàn)楹芏嗵幚砉に囀苈仍馗蓴_比較大?！焙教焐窈蹋ū本┉h(huán)保有限公司技術(shù)人員提到，生活垃圾中含氯塑料等經(jīng)焚燒分解后產(chǎn)生的氯化氫等酸性物質(zhì)，與煙氣凈化系統(tǒng)中堿性物反應(yīng)后生成物進(jìn)入到飛灰中，廚余垃圾中食鹽等也最終富集于飛灰。以北京地區(qū)飛灰為例，飛灰含氯量高達(dá)20%以上，飛灰中氯元素主要以可溶性氯鹽形式存在，如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣等。

另一方面，飛灰成分復(fù)雜，除重金屬和二噁英等有毒有害物質(zhì)外，還含有鈣硅鋁鐵氧化物、氯鹽及碳硫磷元素等。而且波動(dòng)大，飛灰中各物質(zhì)（元素）的含量會(huì)隨著生活垃圾組分、季節(jié)、焚燒條件、煙氣凈化水平等的變化而產(chǎn)生較大波動(dòng)，將給飛灰處理處置帶來很大的困難。

由于處理處置較為困難，傳統(tǒng)的飛灰處理，主要是選擇無害化處理然后填埋的方式。然而土地資源緊張導(dǎo)致以填埋為主的處置方式面臨越來越大的壓力，資源化利用技術(shù)將成為主流趨勢。特別是大中型城市飛灰產(chǎn)生量大，土地資源也更加緊張。亟需尋找出一條既能有效處理飛灰又能節(jié)約土地資源的有效途徑。

飛灰制備陶瓷骨料有優(yōu)勢

“除了傳統(tǒng)的無害化填埋處置，目前市場上也逐漸出現(xiàn)了新的處理手段，但是各種技術(shù)都多多少少存在一定的不足。”航天神禾（北京）環(huán)保有限公司技術(shù)人員介紹說。

作為目前主流處理技術(shù)的無害化處置，飛灰經(jīng)過粘結(jié)劑固化和化學(xué)穩(wěn)定化處理后，滿足《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》就可進(jìn)入生活垃圾填埋場單獨(dú)分區(qū)填埋。這種處理方式操作方便、成本低，但是固化后體積較大，占用寶貴的土地資源。而且處理后的二噁英和重金屬仍然存在，有潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。長期填埋后毒性還有可能發(fā)生外滲，對土壤造成永久性的深度污染。

水泥窯協(xié)同處置，也是近幾年比較熱門的處理方式。這種處理先對飛灰進(jìn)行水洗烘干，除去大量的氯離子及可溶性金屬離子，再輸送到水泥窯尾1000℃高溫段高溫煅燒，二噁英通過高溫分解，重金屬被固化在水泥熟料中?！斑@種技術(shù)其實(shí)還是比較好，飛灰得到充分利用，但是一旦飛灰中含有的硫、氯元素處理不干凈，就容易引起水泥窯的堵塞，降低水泥的質(zhì)量。”業(yè)內(nèi)專家如是說。

高溫?zé)Y(jié)技術(shù)則與水泥窯協(xié)同處置技術(shù)接近，同屬于熱處理技術(shù)，即在高溫（1000℃～1100℃）狀態(tài)下將飛灰中的有機(jī)污染物（二噁英和呋喃等）分解，并將重金屬固定于致密的結(jié)構(gòu)體中，可用于制備燒結(jié)磚、輕骨料和水泥等。不過，這種技術(shù)的工藝路線較為復(fù)雜，而且易揮發(fā)的重金屬易進(jìn)入煙氣中，尾氣處理難度較大。

熔融技術(shù)則是在飛灰中加入細(xì)小的玻璃質(zhì)，在1500℃高溫熔融下形成玻璃固化體，將重金屬固定在致密晶體結(jié)構(gòu)中，有機(jī)污染物在高溫下分解。這種技術(shù)的難度比較大，而且能耗大，成本較高。

在專家論證會(huì)上，航天神禾（北京）環(huán)保有限公司提供了另外一種處理技術(shù)，即飛灰制備陶瓷骨料技術(shù)。該技術(shù)利用垃圾飛灰為原料制備陶瓷骨料，其原料主要采用垃圾飛灰和粘土，按照一定比例，通過預(yù)處理，將飛灰和粘土按比例混合后造粒后，進(jìn)入燒爐煅燒制成陶瓷骨料。

使用這種技術(shù)，在高溫、硅酸鹽、合理添加劑環(huán)境中，重金屬離子易與物料中的氧化硅、氧化鋁等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成較為穩(wěn)定的硅酸鹽礦物相，以恰當(dāng)形態(tài)進(jìn)入各種新生穩(wěn)定晶體的晶格中，并被玻璃體所裹覆，消除和轉(zhuǎn)化有害與不穩(wěn)定物質(zhì)，產(chǎn)生由各種穩(wěn)定礦物晶粒和玻璃體，形成永久安全的瓷化骨料制品。

同時(shí)，采用特制燒結(jié)爐，氣體溫度和物料溫度分別高達(dá)1400℃和1200℃，窯內(nèi)氣體通過時(shí)間長，氣體在1200℃以上高溫區(qū)段的停留時(shí)間長達(dá)4秒以上，可以有效將原料中的任何一種有機(jī)化合物完全分解，同時(shí)也有效防止二噁英類物質(zhì)的重新生成。煙氣在急冷塔進(jìn)行急冷，防止二次污染產(chǎn)生。

據(jù)介紹，這種技術(shù)最終將飛灰制備成陶瓷骨料，真正實(shí)現(xiàn)資源化利用;固化效果好，煙氣排放符合相關(guān)要求。技術(shù)所需設(shè)備占地面積少，可建于生活垃圾焚燒廠廠內(nèi)或者危廢處置企業(yè)廠內(nèi)，實(shí)現(xiàn)飛灰不外運(yùn)、就地資源化處置及利用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的目的。

小投入產(chǎn)生大效益

“這項(xiàng)技術(shù)的投資成本低，運(yùn)營成本也比較低?！焙教焐窈蹋ū本┉h(huán)保有限公司技術(shù)人員介紹說，以日處理飛灰150噸項(xiàng)目為例（年處置5萬噸），項(xiàng)目投資估算9300元，年運(yùn)行成本7046.9元。

項(xiàng)目收入主要來源于飛灰委托處置費(fèi)用，目前市面上垃圾焚燒飛灰處置費(fèi)按照1500元/噸、市政污泥300元/噸計(jì)算;同時(shí)本項(xiàng)目資源化產(chǎn)生的副產(chǎn)品陶瓷骨料可以作為產(chǎn)品外售，按照100元/立方計(jì)算，也是收入的一部分。

在專家論證會(huì)上，與會(huì)專家結(jié)合各自專業(yè)優(yōu)勢、工作經(jīng)驗(yàn)和研究方向圍繞該技術(shù)采用的原料配比、燒結(jié)控制等工藝路徑，對氯鹽、二噁英、重金屬等飛灰典型污染物的穩(wěn)定固化、有效去除等污染控制技術(shù)，以及使用的能源效率成本、產(chǎn)品制成后的去路等方面進(jìn)行分析。經(jīng)過分析討論，專家組認(rèn)為該技術(shù)構(gòu)思具有新穎性和前瞻性。當(dāng)然，部分技術(shù)的工藝及污染防治措施，還需要進(jìn)一步完善。

“專家們?nèi)妗⑾到y(tǒng)分析該技術(shù)可行性，為完善技術(shù)路徑提供了參考依據(jù)?！敝楹Ｊ猩鷳B(tài)環(huán)境局局長張經(jīng)緯在會(huì)上表示，希望技術(shù)提供單位全面梳理和吸納借鑒專家論證意見，進(jìn)一步完善工藝，推動(dòng)飛灰治理技術(shù)實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)環(huán)境效益內(nèi)在統(tǒng)一、相互促進(jìn)，為全省乃至全國在飛灰資源化利用難題上探索出珠海經(jīng)驗(yàn)。