生活垃圾焚烧飞灰的物理化学特性研究

3.2元素组成分析
飞灰中的主要元素（＞104mg/kg)有Ca、Si、Cl、S、Al、K、Na、Fe、Mg，少量元素(103～104mg/kg)有Pb、Zn，微量元素（＜103mg/kg)有Mn、Cu、Cd、Cr、Ni、Sb、Hg、Ag、Ti、As，没有检测出Co、Ba、Bi的存在（见表1）。
飞灰中大量存在的Ca、K、Na、Mg非常有利于降低陶瓷饰面砖的烧结温度。因为这些离子都是网络改良离子，它们能够帮助破坏石英、三氧化二铝以及硅酸盐中的Si-O键、Al-O键，从而组合成新的硅酸盐、铝硅酸盐结构。此外，样品飞灰中Si、Al的含量
表1飞灰样品的元素组成

也不少，它们是非常稳定的网络形成元素，在高温下能够形成陶瓷饰面砖的硅酸盐、铝硅酸盐骨架。Fe的含量虽然不太高，但也可以降低烧结温度，并能改善制品的颜色。因此，飞灰既是一种污染源，也是一种资源，可以资源化利用。
3.3飞灰的化学与基团组成分析
根据XRF分析结果，生活垃圾焚烧飞灰的主要化学成分是CaO、SiO2、Al2O3（见表2）。飞灰中CaO、SiO2、Al2O3以及其它金属氧化物的总含量超过75%，因此，飞灰属于SiO2-Al2O3－金属氧化物体系。飞灰中CaO的含量高达35.8%，它是网络改良化合物，能够降低陶瓷饰面砖的烧结温度，同时能够提高成品的抗折强度，并改善烧结制品物相的均一程度。K2O、
表2飞灰的主要化学成分

1）质量百分比。
Na2O、Fe2O3、MgO也是网络改良化合物，它们通过破坏Si-O键、Al-O键来降低陶瓷饰面砖的烧结温度，最后熔入玻璃相中或形成新晶相。这些网络改良化合物在飞灰中的含量超过了40%，因此，在陶瓷饰面砖中加入飞灰势必能大大降低瓷饰面砖生产过程中的能耗。从这一角度讲，飞灰是一种非常好的活性材料。
垃圾飞灰的IR图谱中共有6个特征吸收带，即3444、1637、1479～1419、1153～1145、870、665～579cm-1处的吸收谱带（见图5）。其中，3444cm-1处为H2O分子的振动吸收带，而1637cm-1处为晶格水弯曲振动所致。这是因为所取飞灰属湿排灰，含有大量的水分，在谱带中明显显示出含水相的吸收。1479～1419cm-1处的吸收带主要为CO32-在1530～1320cm-1区间的吸收所致。在1200～800cm-1范围内有1153、1145、870cm-13个吸收谷。其中，Si-O-Si在1200～950cm-1，SiO32-在1010～970cm-1，SiO42-在1175～860cm-1，C3S在940cm-1处均有相应的吸收存在。Al-O在870cm-1处存在吸收谷。在800～400cm-1范围内，包含665、597cm-12个吸收谷。其中Si-O在800～650cm-1处，SiO2在680、690、780、800cm-1处，C3S在555、523cm-1处皆有相应的振动吸收。
飞灰的IR图谱显示，样品飞灰的含水率较高，主要成分为硅酸盐、石英以及碳酸盐。飞灰是高温下垃圾焚烧的产物，绝大部分有机质在高温下已经分解，因此在IR图谱中没有发现有机物基团的存在。
3.4飞灰的矿物组成分析
本实验中X射线衍射仪的工作条件为：工作电压40kV，工作电流20A。为了分析飞灰的矿物组成，首先对未处理飞灰进行3～70°快速扫描，每步0.02°（2θ），扫描速度3°/min。
未经任何预处理飞灰的XRD图谱见图6。飞灰的主要矿物成分是SiO2、CaCl2、Ca3Si2O7、Ca2SiO4•0.35H2O、Ca9Si6O21•H2O、K2Al2Si2O8•3.8H2O和AlCl3•4Al(OH）3•4H2O。此外，从图6中可见其玻璃相的含量很高，通过求积仪对衍射峰与背景峰的积分可得，其玻璃相含量高达59%。主要原因是，在高温焚烧的过程中，垃圾中的一部分变为熔融态，并转移到飞灰中，从而使得飞灰中的玻璃态含量很高。
因为飞灰的矿物组成非常复杂，为了能够分析出飞灰中的少量成分，对飞灰进行了慢扫描，即分别在3～21°、20～41°、40～70°范围内对飞灰进行慢扫描，每步0.01°（2θ）；扫描速度1.5°/min。其XRD图谱见图7～9。通过图谱分析可知，除以上主要矿物组成外，垃圾飞灰中还含有NaCl、KC1、MgCl2、FeCl3、AlCl3、MgSiO3、CaO、MgO、Fe2O3、Zn2P6S6、CaSO4、CaO•MgO•Al2O3•SiO2、(Fe，Mg，Al)Al2Si6O22（OH）2、Mg7Fe4O13•10H2O、PbCl2O4、Pb2Fe2O5、Mg2Al6Ti7O25、CaCO3、Ca（OH）2、Cu4Al2（SO4）（OH）12•2H2O等物质。
通过XRD图谱分析可得：飞灰中玻璃相的含量高达59%，使得飞灰的活性较高；主要的矿物成分是硅酸盐、氯盐、氢氧化钙、碳酸盐、硫酸盐以及一些氧化物。
4结论
4.198％～99％焚烧飞灰的颗粒粒径在4～100μm之间，颗粒分布比较均匀；飞灰颗粒非常松散地堆积在一起，颗粒间存在明显的孔隙，因此重金属容易浸出；飞灰中类玻璃微珠的存在使得飞灰具有一定的活性。
4.2飞灰中的Ca、K、Na、Mg非常有利于降低陶瓷饰面砖的烧结温度；主要化学成分是CaO、SiO2、Al2O3，含量分别为35.8%、20.5%、5.8%，属于SiO2-Al2O3-金属氧化物体系。