炉渣废物处理与应用

炉渣废物处理与应用

关键词：炉渣城市生活垃圾炉渣的处理与综合利用

摘要：焚烧法处理城市生活垃圾的特点是减量化效果显著,体积可减少90%,但仍有20%～30%的质量留在了焚烧灰渣中。焚烧灰渣主要包括飞灰和炉渣,飞灰因其可浸出重金属含量高,且含有二噁英等有机污染物,属于危险废物。炉渣是灰渣的主要部分,占80%左右,在我国是属于没有毒性的一般废物,可直接进行填埋或作建筑材料加以利用。随着垃圾焚烧工艺在我国应用越来越广泛和对污染控制的愈加严格,焚烧炉渣内重金属的活性及在资源化利用过程中的环境安全性应引起足够重视。近年来,我国在垃圾焚烧处理方面已积累了一定的经验,对焚烧工艺和焚烧过程产生的二次污染物也做了大量的研究工作.

正文：炉渣与飞灰这两种焚烧灰渣，不仅在数量上差别很大，而且性质也有显著差异，炉渣中可浸出的重金属的量明显低于飞灰，且在标准范围之内。因此，城市生活垃圾焚烧炉渣不在欧盟委员会规定的有害废物之列，而城市生活垃圾焚烧飞灰被欧盟委员会列为19.01.03号和19.01.07号废物(R.bI么efizetal.，2000)。日本1992年修订《废物处置和公共清扫法》规定新建的垃圾焚烧炉须分别收集飞灰和炉渣(KyUng一JinHong，加oo)。生活垃圾焚烧飞灰在比利时也被认为是有害物质(.P、傲nHeerk，2000)。因此，应该将炉渣从飞灰中分离出来以便于利用炉渣和处理飞灰;将余热回收灰和控制空气污染残余物一起来管理。目前，英国、德国、法国、荷兰、丹麦、

加拿大以及日本等国大部分的生活垃圾焚烧厂，其炉渣和飞灰都是分别收集、处理和处置的:而在美国，炉渣和飞灰是混合收集、处理和处置的，因此被称作混合灰渣。我国《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485一2001)明确规定“焚烧炉渣与除尘设备收集的焚烧飞灰应分别收集、贮存和运输，焚烧炉渣按一般固体物处理，焚烧飞灰应按危险废物处理”。生活垃圾焚烧炉渣的处理是一个重要的环境生态问题。我国，炉渣属于一般废物，可直接填埋或作建材利用。但是，由于焚烧的垃圾组成复杂，炉渣中可能含有多种重金属、无机盐类物质，如铅、锡、铬、锌、铜、汞、镍、硒、砷等，在炉渣填埋或利用过程中有害成分会浸出而污染环境(0.Hjelm，ar1996)。因为包括土壤酸性、酸雨、充满COZ的水等都会把不可溶的重金属氢氧化物转化成为易溶的碳酸盐，甚至是含水碳酸盐。Dugenest等人(1999)的研究发现焚烧炉渣的TCLP浸出毒性测试中Pb、Cd超出有害废弃物限定标准。Pb、Zn、Cu的浸出成为炉渣资源化利用的潜在威胁(J.M.Chimenosetal，2000)。欧盟标准委员会第12920条法规规定城市生活垃圾焚烧灰渣如果不进行前处理，将不能填埋或资源化利用(H.A.确nderSlootetal.，2001)。欧美等发达国家早己开始采用卫生填埋方式来处理焚烧炉渣，以避免其中含有的可溶有害成分进入土壤。然而，由于卫生填埋的维护费用极高，这样进而增加了整个焚烧过程的费用，因此这种方法在我国现阶段是不可行的。炉渣引起的环境污染问题是其不能直接填埋的主要原因。另外，填埋场地急剧减少的客观现实也限制了焚烧炉渣的填埋处理。焚烧炉渣成分复杂，且含

有大量污染物质，因此在处理和利用之前，必须进行适当的预处理：l)风化(Wehatering)，在处置和资源化利用之前，先把炉渣放置一段时间，从几个星期到几个月不等，达到降低炉渣pH值和使金属氢氧化物氧化成难溶的金属氧化物从而减少重金属物质的浸出、稳定炉渣性质的目的(5.E.sawelletal.，1995:5.ougenestetal·，1999:C·Zevenbe堪enetal.，1998;Alessnadarpolettinietal.，2004)。在欧洲，特别是德国，这种方法由于投资和运行费用低而被广泛采用(J.M.Chimneoset，al2000)。(2)水洗(认饭shing)，为减少炉渣中的有害污染物，一些学者开始采用水洗的处理方法。研究表明(张瑞娜，2003:.TMnagialdari，2001:Kuen一sheng认/a119etal.，2001:K.5.Rebeizetal.，1995)，水洗过程能改变灰渣的化学成分，如减少水溶性化合物的含量(大多数氯化物、可浸出盐类)，增加玻璃化氧化物的含量，并能去除轻质的细微成分。有研究者(Mnagialdari，2001)认为水洗过程能最大限度地增加水泥基体中的炉渣含量(占总固体量的75~9O%)，而无重金属浸出的危险。此外，水洗过程还会使固化产物的硬化时间的延迟作用大幅减弱。除去炉渣中部分轻质细微成分，有利于提高固化体的硬化性能，并提高灰渣烧结产物的化学和工程性质。浸出实验和硬化时间证明了水洗预处理城市生活垃圾焚烧灰渣作为一种在水泥材料中尽量利用残余物的方法的技术可行性。同时，水洗过程也被证明是个提高残余物/水泥混合物硬化特性的合适方法。由于消耗较少的水泥和需处置的最终产品的体积减少，因而可以获得较高的经济效益。

为了合理地处置日益增加的焚烧炉渣，减轻填埋场场地紧张的压力或省去昂贵的填埋费用，美国、日本和欧洲的许多国家在几十年前就开始从资源利用和环境影响两方面考虑，研究炉渣资源化利用的可行性，力求在经济成本与环境要求中找到最佳平衡点，提供既能减少处理处置费用，又不至于对环境造成不利影响并且技术可行的处理策略。由于炉渣主要含有中性成分(如硅酸盐和铝酸盐等，含量占30%以上)，且物理化学和工程性质与轻质的天然骨料(石英砂和粘土等)相似(Chnadle:A，J1997)，因而是很好的建筑原材料。日本、瑞士、美国、法国和荷兰等国家都已采用国家法规的形式来规定垃圾焚烧炉渣的利用。例如:在欧洲，约50%的城市生活垃圾的炉渣用于二次建筑材料(天然的粗粘结料，即混凝土中的部分替代骨料)、路基建设或陶瓷工业的原材料(Kuen-Sheng认址19etal.，1998:J.M.Chimenosetal.，1999)。美国、日本及欧洲一些国家将城市生活垃圾焚烧炉渣或混合灰渣通过筛分、磁选等方式去除其中的黑色及有色金属并获得适宜的粒径后，再与其它骨料相混合，用作石油沥青铺面的混合物(R.Forteazetl.，2004)。最常见的一种做法是将城市生活垃圾焚烧炉渣、水、水泥及其它骨料按一定比例制成混凝土砖，这在美国已有商业化应用。焚烧炉渣的资源化利用也是符合中国实际情况的一个可行办法。炉渣中含有黑色金属和有色金属，黑色金属大约占15%，许多欧美的垃圾焚烧厂都利用筛分和磁选技术从炉渣中提取黑色金属。有些工厂还利用涡电流来分离回收有色金属。美国矿山局进行了从城市垃圾焚烧炉渣中回收铁、非铁金属和玻璃的研究，