固化與穩定化法
固化與(yu)穩定化技術(shu)是國際上處(chu)理有毒廢物的(de)主要(yao)方(fang)法之一(yi)，而膠凝材料(liao)是目前應(ying)用最廣也(ye)是最重要(yao)的(de)固化穩定化材料(liao)。國外已經(jing)開(kai)展過垃圾(ji)焚(fen)燒(shao)灰(hui)作為水泥混凝土集料(liao)或(huo)混合材的(de)研究，也(ye)報道了運用熱處(chu)理技術(shu)把垃圾(ji)焚(fen)燒(shao)灰(hui)資(zi)源化的(de)方(fang)法。
1 水泥固化法
固化處理是利用固化劑與垃圾焚燒飛灰混合后形成固化體，從而減少重金屬的溶出。水泥是最常見的危險廢物固化劑，因此工程中常采用水泥對焚燒飛灰進行固化處理。飛灰被摻人水泥的基質中后，在一定的條件下．經過一系列的物理、化學作用，使污染物在廢物水泥基質體系中的遷移率減小(如形成溶解性比金屬離子小得多的金屬氧化物)
有時，還(huan)(huan)添加一些輔料(liao)以(yi)增進反應過程(cheng)，最終(zhong)使(shi)粉(fen)粒狀的(de)物(wu)料(liao)變成堅(jian)固的(de)混凝土塊(kuai)(kuai)，從(cong)而(er)使(shi)大量的(de)廢物(wu)因(yin)固化而(er)穩定化。對(dui)垃圾焚燒飛灰(hui)(hui)(hui)進行穩定化處理的(de)研究結果(guo)表明，無論是采用水洗還(huan)(huan)是粉(fen)碎等飛灰(hui)(hui)(hui)前處理工藝，處理后的(de)砌塊(kuai)(kuai)均難以(yi)達到較高(gao)的(de)強度。另外在(zai)研究飛灰(hui)(hui)(hui)中的(de)重金屬浸出(chu)時發現，由于飛灰(hui)(hui)(hui)中氯(lv)離子的(de)影(ying)響(xiang)，經固化后的(de)砌塊(kuai)(kuai)中鐵、銅、鋅(xin)等離子容(rong)易浸出(chu)而(er)導致(zhi)污染物(wu)超標。
Hamernik和Frantz 等研(yan)究(jiu)了垃(la)(la)圾衍生燃(ran)料垃(la)(la)圾飛灰作(zuo)為(wei)輔助材料代(dai)替(ti)水(shui)泥加(jia)人混凝(ning)土，當用(yong)垃(la)(la)圾飛灰代(dai)替(ti)45％的水(shui)泥時(shi)的耐壓強(qiang)度與原來的相當。對于重金屬及氯化物含量高的飛灰若作(zuo)為(wei)水(shui)泥替(ti)代(dai)材料時(shi)應作(zuo)適當處理，如水(shui)洗(xi)或(huo)加(jia)入添加(jia)劑。
張(zhang)文生等(deng)研(yan)究指出垃圾(ji)焚燒(shao)飛灰與(yu)礦渣等(deng)材料復(fu)合，可改善水(shui)泥的(de)后期強(qiang)(qiang)度(du)(du)。從強(qiang)(qiang)度(du)(du)發(fa)展趨勢看(kan)，垃圾(ji)焚燒(shao)灰與(yu)其他混(hun)合材的(de)復(fu)合，在(zai)一定程(cheng)度(du)(du)上改善了單摻垃圾(ji)焚燒(shao)灰水(shui)泥后期強(qiang)(qiang)度(du)(du)增長緩慢的(de)情況(kuang)。垃圾(ji)焚燒(shao)灰與(yu)礦渣或低(di)鈣粉煤灰復(fu)合能改善水(shui)泥后期強(qiang)(qiang)度(du)(du)，尤(you)其與(yu)礦渣復(fu)合的(de)作(zuo)用非(fei)常顯(xian)著(zhu)。
因此(ci)，盡管(guan)水泥(ni)固化(hua)處理(li)(li)(li)飛灰(hui)具有工藝(yi)成(cheng)熟、操(cao)作簡(jian)單、處理(li)(li)(li)成(cheng)本低等優點，但由于垃(la)圾焚燒飛灰(hui)中含有較(jiao)高的氯(lv)離(li)子(zi)，采用(yong)(yong)水泥(ni)固化(hua)法(fa)處理(li)(li)(li)必須進行(xing)前(qian)處理(li)(li)(li)，以減少氯(lv)離(li)子(zi)對固化(hua)后砌(qi)塊的機械性能影響以及后期重金屬離(li)子(zi)浸出(chu)等問題，這樣在很大程度(du)上提高了對飛灰(hui)處置場建設(she)和運行(xing)的要求(qiu)，造成(cheng)成(cheng)本增加，限制了該方法(fa)的應用(yong)(yong)。
2 凝石穩定化法
目前凝石技術體(ti)(ti)系已趨(qu)于(yu)成(cheng)熟(shu)。凝石的(de)(de)生產(chan)是(shi)利用具有火山灰活性的(de)(de)固體(ti)(ti)廢棄物(wu)，包(bao)括粉煤灰、冶金渣(zha)、煤矸(gan)石、油頁巖(yan)渣(zha)、預處理(li)過的(de)(de)尾(wei)礦(kuang)、黃河(he)砂、城市建筑垃(la)圾、以及天然(ran)火山灰等硅鋁質(zhi)物(wu)料(liao)，加(jia)入少量(liang)或(huo)不加(jia)水(shui)泥熟(shu)料(liao)，再配人1％—5％的(de)(de)成(cheng)巖(yan)劑，經(jing)分別磨(mo)細(xi)再混(hun)勻或(huo)一起混(hun)磨(mo)工藝制備(bei)(bei)而成(cheng)的(de)(de)，能夠在許多場合替代水(shui)泥的(de)(de)硅鋁基膠(jiao)凝材(cai)料(liao)。凝石是(shi)基于(yu)仿(fang)地(di)成(cheng)巖(yan)原理(li)制備(bei)(bei)而成(cheng)的(de)(de)硅鋁基膠(jiao)凝材(cai)料(liao)。
目前(qian)凝(ning)石(shi)(shi)(shi)在(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)國已(yi)經形成(cheng)幾十條生(sheng)產(chan)(chan)(chan)線和(he)數百萬t／a的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)規(gui)模(mo)。現在(zai)凝(ning)石(shi)(shi)(shi)技術體系推廣應用的(de)基(ji)本模(mo)式是(shi)：凝(ning)石(shi)(shi)(shi)成(cheng)巖(yan)劑(ji)由(you)區域性工廠(chang)(chang)集中(zhong)(zhong)(zhong)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)。將生(sheng)產(chan)(chan)(chan)好的(de)凝(ning)石(shi)(shi)(shi)成(cheng)巖(yan)劑(ji)運往(wang)凝(ning)石(shi)(shi)(shi)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材料生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工廠(chang)(chang)。在(zai)凝(ning)石(shi)(shi)(shi)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材料生(sheng)產(chan)(chan)(chan)廠(chang)(chang)內將1％—5％的(de)凝(ning)石(shi)(shi)(shi)成(cheng)巖(yan)劑(ji)與(yu)上述固(gu)體廢棄物磨細后的(de)微(wei)粒(li)一(yi)起混磨均勻，加入(ru)少量(liang)或不(bu)加水泥熟(shu)料，就(jiu)(jiu)得到了(le)凝(ning)石(shi)(shi)(shi)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材料。垃圾(ji)(ji)焚燒(shao)飛灰(hui)在(zai)凝(ning)石(shi)(shi)(shi)成(cheng)巖(yan)劑(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)加入(ru)量(liang)為1％—10％，這樣垃圾(ji)(ji)焚燒(shao)飛灰(hui)在(zai)成(cheng)巖(yan)劑(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)就(jiu)(jiu)得到了(le)10—100倍的(de)稀(xi)釋。成(cheng)巖(yan)劑(ji)在(zai)凝(ning)石(shi)(shi)(shi)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材料中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)加入(ru)量(liang)為1％—5％，這樣垃圾(ji)(ji)焚燒(shao)飛灰(hui)在(zai)凝(ning)石(shi)(shi)(shi)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材料中(zhong)(zhong)(zhong)就(jiu)(jiu)得到了(le)200—10000倍的(de)稀(xi)釋 。
該技術初步研究的結果表明，凝石對垃圾焚燒飛灰中重金屬物質的處理效果良好，當飛灰的摻加量為l％—5％時，重金屬在凝石中得到了有效處理，其滲濾的結果均符合固體廢棄物浸出毒性鑒別標準，其浸出液中的各重金屬濃度都遠遠低于城市污水排放的標準，對環境不會造成危害。該技術被認為是固體廢棄物資源化利用方面非常有前途的。
3 熔融固化技(ji)術
飛灰經加熱熔融，使其中的二惡英等有機污染物高溫分解，熔渣快速冷卻形成致密而穩定的玻璃體，從而有效地控制重金屬的浸出。熔融處理不僅可以控制污染，而且熔融使灰渣變得致密，減容效果非常顯著。此外，根據不同需要可以將熔渣制成建筑材料或作為玻璃、陶瓷等生產行業的原料，實現灰渣的資源化利用。研究表明，灰渣熔融后僅由于密度增加就可減容70％左右，如果再考慮到熔渣綜合利用，對于填埋負擔而言，可以達到1／20的減容比。
正是由于灰(hui)渣熔融的(de)上述優勢，熔融技術(shu)在發達國(guo)家迅速發展。許多學者對(dui)垃圾焚燒飛灰(hui)的(de)熔融進行了(le)大量的(de)試驗(yan)研究。
(1)燒結法。燒結法是將待處理的(de)危(wei)險廢(fei)物與(yu)細小的(de)玻(bo)璃質，如玻(bo)璃屑(xie)、玻(bo)璃粉混合，經混合造粒(li)成(cheng)型后，在1000—1100℃高溫熔融(rong)下形成(cheng)玻(bo)璃固化體，借助玻(bo)璃體的(de)致密結晶結構，確(que)保固體化的(de)永久穩定(ding)。但該方法需充分結合化學穩定(ding)和熔融(rong)處理工(gong)藝才能降低垃圾焚燒飛灰對環境的(de)危(wei)害(hai)。
(2)熔(rong)融(rong)(rong)(rong)法。熔(rong)融(rong)(rong)(rong)法是(shi)在燃(ran)料(liao)爐內利用燃(ran)料(liao)或(huo)(huo)電將垃圾焚(fen)燒(shao)飛灰(hui)加熱到l400℃左(zuo)右的(de)高(gao)溫(wen)，使(shi)飛灰(hui)熔(rong)融(rong)(rong)(rong)后經(jing)過一定(ding)的(de)程序冷卻變成熔(rong)渣(zha)，熔(rong)渣(zha)可作為建(jian)筑(zhu)(zhu)材(cai)(cai)料(liao)，實現(xian)飛灰(hui)減(jian)容化(hua)(hua)、無害化(hua)(hua)、資源化(hua)(hua)的(de)目的(de)。熔(rong)融(rong)(rong)(rong)固化(hua)(hua)需要將大量物料(liao)加溫(wen)到熔(rong)點(dian)以(yi)上，無論采用電或(huo)(huo)其他燃(ran)料(liao)，需要的(de)能源和費用都(dou)相當高(gao)。相對于(yu)其他處(chu)理技(ji)術，熔(rong)融(rong)(rong)(rong)固化(hua)(hua)的(de)最大優點(dian)是(shi)可以(yi)得到高(gao)質量的(de)建(jian)筑(zhu)(zhu)材(cai)(cai)料(liao)。
高(gao)溫(wen)(wen)處(chu)理(li)(li)法具(ju)有減(jian)容(rong)率高(gao)、熔(rong)渣(zha)性(xing)質穩定、無重(zhong)金(jin)屬(shu)等溶出的(de)(de)優點(dian)，已受(shou)到(dao)廣泛(fan)的(de)(de)關注，國外(wai)已研究出多種垃圾焚燒飛灰處(chu)理(li)(li)的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)熔(rong)融(rong)爐，并已在(zai)日本和歐洲有少量(liang)使用。但采用高(gao)溫(wen)(wen)熔(rong)融(rong)工藝需要消(xiao)耗大量(liang)的(de)(de)能源，同時(shi)由(you)于其中的(de)(de)Pb、Cd、Zn等易揮發重(zhong)金(jin)屬(shu)元素需進行(xing)后(hou)續嚴格(ge)的(de)(de)煙氣(qi)處(chu)理(li)(li)，故處(chu)理(li)(li)成本很高(gao)，只能在(zai)經濟發達的(de)(de)國家應用。
4 燒制陶粒技術
該方(fang)法所見報道甚(shen)少，但(dan)是在專利(li)CN1830885《利(li)用垃圾(ji)焚(fen)燒(shao)(shao)(shao)飛(fei)(fei)灰(hui)為原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)的(de)陶(tao)粒(li)(li)及(ji)其制備(bei)方(fang)法》中提到一種利(li)用垃圾(ji)焚(fen)燒(shao)(shao)(shao)飛(fei)(fei)灰(hui)為原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)的(de)陶(tao)粒(li)(li)及(ji)其制備(bei)方(fang)法，其原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)組成及(ji)質量分數為：飛(fei)(fei)灰(hui)20％—80％，其余為黏土；經配料(liao)(liao)(liao)、造粒(li)(li)、高(gao)溫煅燒(shao)(shao)(shao)制成陶(tao)粒(li)(li)產品(pin)；所述高(gao)溫煅燒(shao)(shao)(shao)的(de)燒(shao)(shao)(shao)結(jie)溫度為1000—1400℃。此發明將(jiang)危險廢(fei)棄物——垃圾(ji)焚(fen)燒(shao)(shao)(shao)飛(fei)(fei)灰(hui)作為陶(tao)粒(li)(li)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)再(zai)生利(li)用，實現了(le)對(dui)固(gu)體廢(fei)棄物飛(fei)(fei)灰(hui)無(wu)害化(hua)、資源化(hua)處理(li)，避免了(le)二次污染(ran)，減少了(le)資源浪(lang)費，既(ji)可安全(quan)處置垃圾(ji)焚(fen)燒(shao)(shao)(shao)飛(fei)(fei)灰(hui)，又經濟、可行地利(li)用城市(shi)垃圾(ji)焚(fen)燒(shao)(shao)(shao)飛(fei)(fei)灰(hui)制備(bei)陶(tao)粒(li)(li)產品(pin)，也減少了(le)陶(tao)粒(li)(li)工業(ye)對(dui)天然(ran)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)的(de)需求(qiu)量。
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