生活垃圾焚烧炉渣性质及处置技术

1、生活垃圾焚烧炉渣性质

(1)炉渣的物理性能

生活垃圾焚烧炉渣是生活垃圾焚烧的副产物，包括炉排上残留的焚烧残渣和从炉排间掉落的颗粒物，呈黑褐色，原炉渣有刺激性气味，经过处理后气味减弱。未经处理的焚烧炉渣主要由灰渣、碎玻璃和砖块、瓷碎片、木屑，以及少量碎布条、塑料、金属制品等物质组成。碎玻璃、瓷碎片等主要来自于工程中的建筑垃圾，但只要其粒径大小不超过5mm，就不会影响炉渣多孔砖的整体性能。金属制品主要来自于人们的生活用品，如易拉罐、钉子、铁罐等，并且其中的单质铁会氧化，产生锈蚀，影响砖的性能。布条、塑料等物质是由于生活垃圾在焚烧过程中燃烧不够充分而未能去除。

炉渣中还含有极少量的有色金属，在公路基层应用过程中可能会由于和碱反应产生H2而破坏路面，大颗粒金属可能会损坏施工设备，对施工的危害较大，应尽可能地除去；炉渣中的可燃物含量较低，5mm以上颗粒中的可燃物含量在0.06~1.34%。可燃物的存在不利于资源化利用，如影响应用时路面的长期稳定性，影响无机结合料与炉渣的结合，而降低材料强度。因此，该将这些物质尽量去除。经过预处理的炉渣只含有少量的碎玻璃、砖块和瓷碎片，布条、塑料等有机物几乎全部去除。由于炉渣主要物理组分质地坚硬，因而作为集料使用时能保证一定的强度。

(2)炉渣的含水率、热灼减率、堆积密度、吸水率

由于水淬降温排渣作用，炉渣的含水率约为12.0%~18.9%，随着堆积时间、天气等因素上下波动；炉渣热灼减率反映垃圾的焚烧效果，一般较低，为

1.57%~3.16%；炉渣堆积密度在1150kg/m3～1350kg/m3之间，吸水率为37%左右。说明炉渣是一种多孔的轻质材料，强度不高。

(3)炉渣的粒径分布

炉渣粒径分布较均匀，主要集中在2~50mm的围(占60.8%~7.68%)，小于0.074mm的颗粒含量在0.06%~1.36%。基本符合道路建材中集料的级配要求。

(4)炉渣化学成分

预处理后的炉渣主要化学成分及含量为：硅35%～50%、钙7%～15%、铝3.5%～7.0%、铁3.0%～6.0%、钠2.5%～8.0%、钾1.3%～3.0%、磷0.7%～3.0%，不同地点、不同批次的炉渣主要化学组成接近，由此可认为预处理后的炉渣的化学成分相对比较稳定。

(5)炉渣矿物组成

对预处理后的炉渣取样进行X衍射，X衍射结果显示，炉渣的主要矿物为石英（Quartz）、钙长石（Anorthite）、斜方沸石（Gismondine），其他的矿物峰比较弱，含量很少。各矿物衍射峰均比较尖锐，说明结晶程度较高，且石英、钙长石、斜方沸石的水化活性都不高，据此初步判断炉渣的活性不高。炉渣表面很粗糙，呈不规则角状，孔隙率较高，孔隙直径也比较大。炉渣部分位置晶体生长良好，要为棒状、针状和粒状晶体，但是发育不是很均匀，可能是因为焚烧过程中温度和空气分布不均，停留时间不同以及炉渣组分复杂的缘故。

(6)炉渣的轻漂物含量

炉渣的轻漂物含量进过测试，炉渣轻漂物含量为0.1%～0.2%，满足GB/T25032-2010《生活垃圾焚烧炉渣集料》中轻漂物含量不大于0.2%的技术要求。以轻漂物含量高的炉渣为原料生产的制品，其质量必然受到负面影响，因为这些轻漂物不仅增加了需水量，造成了更多空隙，还影响界面的粘结力。轻漂物含量与发电厂煅烧制度以及炉渣预处理工艺有关。

(7)炉渣毒性浸出

炉渣的有害物质浸出（铅、镍、镉、铬、砷、汞、氰化物）含量远低于GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》安全浓度限量标准值，可认为炉渣不属于有毒废物。

(8)炉渣的放射性

对炉渣进行放射性检测，其检测结果为：照射指数IRa在0.30～0.39之间，外照射指数Ir在0.63～0.68之间。参照GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量标准》的要求，当材料的照射指数、外照射指数均小于1.0时，可用于民用、公用建筑的主体结构。

(9)炉渣二恶英含量

参照HJ77.3-2008《固体废物二恶英类的测定同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》，随机抽取炉渣进行检测，二恶英总含量为1.706×10ng/kg，远低于GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》中对二恶英含量 3.0×103ng/kg的要求。

2、污泥焚烧底灰的理化性质及再利用技术

环保工程成套的王少波等人通过对两种不同的污泥焚烧底灰的粒径、抗剪、压缩固结性、渗透性以及重金属含量等理化性质进行了研究，并将其与原生污泥性质进行对比，分析焚烧处理对污泥理化性质的影响，并进一步根据焚烧底灰性质，探索其再利用途径。结果表明污泥焚烧底灰属于砂土，且抗剪强度较污泥焚烧前有明显增大，可达76．23～80．03kPa，金属含量有所超标，但重金属浸出量均小于相应标准限定值，可进行路基材料、CO2 捕集、填海造陆等再利用。

所用的原生污泥、污泥加煤焚烧底灰、污泥不加煤焚烧底灰的样品来源如下。

(1)原生污泥，为某污水处理厂污泥经105℃烘干后的产物；

(2)污泥加煤焚烧底灰(以下简称为加煤底灰)，为未烘干的原生污泥与矿化垃圾筛上物、木屑、M1脱水剂、煤粉以100∶10∶5∶5∶20(w/w)混合后在20℃下自然风干5d，然后制成的污泥燃料经900℃焚烧1h后产生的残余物;

(3)污泥不加煤底灰(以下简称为不加煤底灰)，同(2)，只是在污泥燃料配比中取消了煤粉的添加。

其中，原生污泥稍有气味，颜色近似于土黄色；而加煤底灰和不加煤底灰则均由粉状物和烧结物组成，无明显气味，底灰中烧结物质地坚硬，并呈疏松多孔的状态；粉状物则较为疏松，渗透性好，类似于砂土。加煤底灰颜色较黑，而不加煤底灰颜色偏黄。

(1)粒径分布

加煤底灰粒径大于2mm的颗粒比率为36.%，而不加煤底灰的为25%，根据《岩土工程勘察规》(GB50021-94)和《公路桥涵地基与基础设计规》(JTJ024-85)