焚烧飞灰水洗及煅烧制取轻骨料技术研究与应用

图1焚烧飞灰烧结资源化示范工程的工艺流程图
3.3煅烧产物品质
3.3.1烧结产物达到900密度等级的高强轻粗骨料要求
按照《轻集料及其实验方法第1部分：轻集料))(GB/T17431.1-1998)标准规定，对烧结产物的颗粒级配、堆积密度、粒型系数、筒压强度、吸水率这五个指标进行了检验，以确定产品是否合格及相关等级标号。
在示范工程运行工况下得到的烧结产物，经测定堆积密度约为900^-950kg/m“，属于所定义的轻骨料的堆积密度范围(＜1100kg/m3），密度等级为900级。颗粒级配满足轻粗骨料连续粒级（编号2)的颗粒级配要求，公称直径约为15mm。粒型系数平均值在1.8-1.9之间，满足普通型轻骨料合格标准（粒型系数2.0)。筒压强度达到8.4MPa，超过6.5MPa的高强轻粗骨料强度标准(900密度等级）。烧结产物的吸水率为13.8％，满足900密度等级高强型粉煤灰陶粒的吸水率不大于15％的要求。综上所述，焚烧飞灰烧结产物属于高强型轻粗骨料，满足了《轻集料及其实验方法》中对烧结产物的颗粒级配、堆积密度、粒型系数、筒压强度、吸水率五个指标的要求。
3.3.2烧结产物的环境安全性评价
测试结果表明焚烧飞灰烧结产物中二恶英类的毒性当量为0.0016ng-TEQ/g。
采用《焚烧飞灰处理处置污染控制标准（推荐稿）》中推荐的固体废物毒性物质浸出方法——硫酸硝酸法考察烧结产物的重金属固定效果及其环境安全性。表5给出了烧结产物的浸出实验结果。所有重金属浸出浓度值都非常低，有部分样品的重金属未检出；Pb和Zn是焚烧飞灰中两种比较容易超标的重金属元素，但烧结产物浸出液中Pb、Zn的浓度值要远低于未处理焚烧飞灰浸出液中Pb、Zn的浓度值。
通过与《焚烧飞灰处理处置污染控制标准（推荐稿）》中设定的焚烧飞灰烧结作建材资源化利用标准值进行比较，浸出液中重金属离子浓度均小于设定的标准限制，符合建材资源化利用的条件。另外浸出液中重金属离子浓度基本与饮用水的标准限值相当，这也足以证明烧结过程对重金属的固定是较为安全和稳定的。
烧结产物主要用于路基材料和建筑骨料，而使用过程中这些材料将与水泥、沥青等凝固材料混合后凝固养护成型，焚烧飞灰实际被进一步固化处理，烧结产物中重金属固定效果和环境安全性会更好。
表5 980℃温度下焚烧飞灰烧结产物的漫出实验结果

烧结产物的重金属浸出（硝酸-硫酸法）研究结果表明：烧结产物浸出液的重金属；浓度非常低，能够满足《焚烧飞灰处理处置污染控制标准》中规定的资源化利用要求，即在酸性浸取条件下烧结产物浸出液中重金属浓度也很较低，具备了长期的化学稳定性和对强酸环境的抗冲击能力。
3.4环境指标
3.4.1水洗废水水质
直接水洗废水中铅和锌的浓度超过国家允许排放浓度限值，但加人添加剂B的水洗废水中所有重金属浓度远低于国家允许排放浓度限值。
表6焚烧飞灰水洗浸出液中的重金属浓度

3.4.2锻烧烟气达标排放
烧结炉运行过程中产生的烟气量大约为20m3/h，烟气中含有一定浓度的二次飞灰和SO2酸性气体，但经过烟气处理系统处理后可达标排放。
国家环境分析测试中心对稳定连续运行烧结炉烟气中的二恶英含量进行了测试，二恶英实测浓度为0.78ng/m3，毒性当量浓度为0.0208ng-TEQ／m3。但由于烧结过程中O2基本不参加反应，所以烧结炉烟气中含氧量为19.8%；而按照焚烧烟气标准，要根据11%含氧量换算后二恶英的总毒性当量浓度，但即使这样，也仅为0.18ngTEQ／m3，低于国家规定的二恶英总毒性当量浓度不高于0.5ngTEQ/m3的标准。
杭州市环境监测中心站根据《固定污染源排气颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157-1996)对烟气中各污染物浓度进行了测试，均符合国家规定的危险废物焚烧大气污染物排放限值，烟气中污染物排放浓度测定数值均达到相关要求。
3.5示范工程的经济技术分析
根据示范工程的连续运行情况和设备的技术参数，用电电价按0.728元／度，用水价格按2.5元/m3计，按15年折旧，设备维护费用按系统造价的3％计算，焚烧飞灰烧结示范工程年运行成本为72.56万元，因而焚烧飞灰的单位处理成本为447.9元／吨。烧结产物已经满足轻骨料的使用要求，具备了作为轻骨料的资源化潜力。根据市场调查，同类高强轻骨料的市场价格在100元／吨左右，则焚烧飞灰的单位处理成本为363.9元／吨。
4结论
焚烧飞灰烧结资源化示范工程，将实验室基础研究的结果加以应用，通过进一步优化工艺参数和集成设备装置，实现了系统集成和系统验证的目的。主要结论如下：
(1)建成了处理能力5.0吨／天的焚烧飞灰烧结资源化示范工程，在国内外率先将焚烧飞灰烧结资源化技术推向工程示范和应用。通过参数优化和工艺改进，满足了物质平衡和物流优化的要求，实现了示范工程的稳定化连续运行。
(2)研究开发了焚烧飞灰烧结资源化成套处理技术及设备，包括预处理系统、造粒成型系统、烧结炉系统和烟气处理系统四个主系统以及自控系统、给排水设施、物料运送装置等辅助系统。