[发明专利]一种基于土聚反应的焚烧飞灰同步固化/稳定化方法

说明书

技术领域

本发明属于危险废物固化稳定化处理技术领域，特别是涉及到一 种垃圾焚烧飞灰的同步固化稳定化处理方法。

背景技术

我国垃圾焚烧兴起于20世纪80年代，近年来，在我国大中型城 市和经济发达的地区，投资建设能力增强、土地资源日益紧张，促使 垃圾焚烧处理设施的建设快速发展。中国环境规划院协同国家信息中 心，对我国未来数年的城市固体废物清运量、无害化处理率及焚烧处 理率进行预测，结果显示垃圾焚烧处理量在2020年将达到8900万吨。 城市生活垃圾焚烧后会产生相当于原垃圾质量3％～5％的焚烧飞灰 (以炉排型焚烧炉计)，届时我国垃圾焚烧飞灰的年产生量将会超过 400万吨。

分析调查显示飞灰中的各种重金属元素远高于我国典型土壤的 背景值，亦高于粉煤灰中重金属含量。生活垃圾焚烧飞灰总重金属总 含量占飞灰总质量的0.5～3.0％，有个别焚烧飞灰样品甚至高达9.3％。 Pb含量达到900～12000mg/kg，Zn含量达到2300～66000mg/kg。 由于Pb和Zn属于两性金属，在碱性环境和酸性环境均能大量浸出。 焚烧飞灰是国家标准(GB18485-2001)规定的危险废弃物，根据现 行法规的要求，焚烧飞灰应按照危险废物进行特殊管理。目前我国的 焚烧飞灰的最终处置途径主要有预处理后进行安全填埋处置、固化稳 定化并满足污染控制标准后进行卫生填埋，以及其他的资源化途径。

然而，在已经建设焚烧处理设施的城市，相当一部分还没有建设 危险废物安全填埋场，即使像上海、深圳等建有安全填埋场的城市， 其容积也十分有限(以上海为例，焚烧飞灰如果全部直接填埋，三年 将填满唯一的危险废物填埋场)。安全填埋场的建设成本十分昂贵， 单位库容的建设成本约为300元/m³。相对于其他危险废物的产生量， 焚烧飞灰的产生量要大许多，如果有限的安全填埋场资源用于飞灰处 置的话，势必影响其他危害性更大的危险废物的处置。因此，无论是 从安全填埋场资源的有限性，还是从处置成本以及废物处置的优先顺 序来看，在许多城市至少目前大量飞灰进行安全填埋处置是难以实施 的，固化稳定化后进入卫生填埋场是较为合理的处置路径。

卫生填埋对入场焚烧飞灰的要求是安全性和稳定性，相应的对焚 烧飞灰固化稳定化处理技术有如下诉求：可将重金属赋存到活性低的 物相中；固化体具有一定抗压强度；减容率高以及工艺简单成本较低。 目前各种针对飞灰中重金属进行的固化/稳定化技术研究主要集中在 以水泥为基材的固化以及药剂稳定化方面。

水泥固化法的增容比大，同时由于焚烧飞灰中氯盐、硫酸盐等无 机性盐类含量相对较高，水泥固化反应时，CaO与氯盐生成的CaCl₂因吸湿作用会导致固化体的膨胀崩裂，从而影响到水泥固化的稳定性， 增大固化体中重金属的浸出可能性，被填埋后仍可能有重金属的浸出。 药剂稳定化处理的添加剂主要有无机及有机两大类。其中，无机重金 属稳定药剂有氢氧化物、硫化物、硅酸盐、碳酸盐等，有机药剂多为 含硫碱性药剂，药剂处理后的焚烧飞灰强度不足，同时部分产物缺乏 较强的抗酸、碱冲击的能力，是药剂稳定化的技术难点。

目前焚烧飞灰的同时固化和稳定化的技术主要将水泥固化法与 化学药剂法联合使用，本发明将土聚反应引入，实现焚烧飞灰的同 步固化/稳定化，具有处理过程简单，设备投资费用低，最终减容率 较大等优点。这种方法可以很好的实现焚烧飞灰中重金属的无害化， 并同时达到废物的少增容或不增容，确保产物在填埋场环境下的长期 安全稳定性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于土聚反应 的焚烧飞灰同步固化/稳定化方法。

针对焚烧飞灰处理的三个本质要求：低活性重金属赋存相、优良 固化体抗压强度以及减容率高。本发明将土聚反应引入焚烧飞灰的同 步固化/稳定化技术领域，提供了一种基于土聚反应的焚烧飞灰同步 固化/稳定化方法。

土聚反应具有以下反应进程：