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生活垃圾焚烧飞灰如何实现环境友好及高度资源化处置?来听听北方工业大学副教授的工艺!

2024/1/11 8:29:35
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来源:环保在线
编辑:康康
关键词:生活垃圾焚烧飞灰处置
导读:在2023年12月线上举办的2023视环会-秋季展的高峰论坛上,来自北方工业大学的副教授耿超带来了题为《生活垃圾焚烧飞灰新型处理技术》的演讲。
  垃圾飞灰是生活垃圾在进行焚烧处理过程中,高温烟气通过烟气净化系统进行收集与处理之后所产生的残留物,这些残留物因含有有害成分而被归属为《国家危险废物名录》明确的危险废物,管理处置不当将造成次生环境污染和健康影响。
 
  飞灰资源化处置是必然趋势,但目前其无害化处置与资源化利用仍面临不少难题。
 
  在2023年12月线上举办的2023视环会-秋季展的高峰论坛上,来自北方工业大学的副教授耿超带来了题为《生活垃圾焚烧飞灰新型处理技术》的演讲。
 

 

  耿教授介绍了生活垃圾焚烧飞灰的特性及主要处理技术,并详细讲解了新型生活垃圾焚烧飞灰处理技术——飞灰-赤泥共还原工艺
 
  据耿教授介绍,由于焚烧已经代替填埋成为城市生活垃圾的主要处理方式,因此飞灰的产生量也达到了1500万吨/年。飞灰具有高碱、重金属含量高、二噁英含量高等特性。目前飞灰处理主要技术路径包括固化/稳定化+填埋处置、飞灰水泥窑协同处置、建材化利用等。
 
  飞灰水泥窑协同处置工艺目前应用较为广泛,但水泥窑协同处置工艺需新增大量设备,水泥窑煅烧、水洗脱盐、化学沉淀、蒸发结晶碳排放量大;同时,飞灰处理量仅占水泥窑生产规模的1-3%,但是对水泥产品重金属总量贡献巨大,并存在Hg排放超标风险;蒸发制取的工业盐按照衍生规则仍为危险废物,利用价值低;重金属大部分存留在水泥中,产品寿命终结后仍然存在废物的处置及利用问题。
 
  此外,耿教授介绍,飞灰熔融玻璃化被认为是一种减容效果显著、无害化彻底的较为理想的工艺,重金属可被固定在玻璃结构中,二噁英被高温分解,玻璃体可以做建材化产品。但同时,熔融处理飞灰的过程需要在1400-1600 ℃,能耗高、碳排放量大,熔融1500℃处理一吨垃圾焚烧飞灰碳排放1190kg,且高温下飞灰中的高氯对设备腐蚀性较大。
 
  经过分析,耿教授认为,目前亟须开发环境友好、资源化程度高的新型飞灰处理技术。随后,耿教授详细介绍了飞灰-赤泥共还原工艺。
 
  赤泥是制铝工业提取Al2O3排出的工业固废,随着我国电解铝、电子、机械等行业的快速发展,市场对金属铝的需求量增大,赤泥产生量也随之递增,2022年赤泥产生量超1亿吨,综合利用率仅为8%,累计堆存量超多8亿吨,因此亟须开发高效清洁的赤泥综合利用技术。
 
  耿教授介绍,飞灰和赤泥具有一定的互补性,在SiO2-Al2O3-CaO的矿物体系中,为高钙低硅铝体系(红色区域),赤泥为低钙高硅铝体系(黄色区域),飞灰赤泥在硅酸盐元素体系上呈现较好的互补性,为高温造渣提供条件(绿色区域)。
 

 

  飞灰中的碳、钙、重金属组分和赤泥中的铁、硅、铝组分对共还原体系的协同增效效应,实现飞灰和赤泥中重金属的定向回收和玻璃材料的高效转化。
 

 

  飞灰与赤泥经过共还原工艺,可生成铁合金(亲铁重金属)及玻璃材料。铁合金产品较为纯净,表面无其它的杂质,满足耐候钢原料要求;而生成的玻璃材料质地均匀,具有玻璃光泽,xrd为玻璃结构,同时,留在玻璃材料中的重金属得到有效的固定。
 
  生成的玻璃材料作为一般固废处理,可作为处置场导气层或导排层替代材料用途等地下材料使用,也可作为路基材料、混凝土骨料、掺合料或者水泥混合材料等建筑材料使用,毒性浸出结果均满足生活垃圾填埋场污染控制标准(GB 16889-2007)等相关标准。
 
  耿教授介绍,玻璃材料的粒度分布比矿渣更接近水泥,性能与高炉矿渣相似,在碱激发下表现很好的胶凝性可代替矿渣作为波特兰水泥生产原料;根据热重确定核化、晶化和熔融阶段,制备得到了以钙铝黄长石为主的微晶玻璃,微晶玻璃各性能良好,满足相关标准要求。
 
  延伸观看:创新发展 协同处置丨垃圾处理处置与资源化利用线上高峰论坛

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