浅谈垃圾焚烧灰渣的资源化利用

2.2.1飞灰的处置
目前，飞灰处置的常用方法有：
（1）经过适当处置后进入危险废物填埋场进行最终处置。
（2）固化稳定化。水泥固化、沥青固化、熔融固化、化学药剂固化稳定化等，经过固化稳定化处理后的产物，如满足浸出毒性标准或者资源化利用标准，可以进入普通填埋场进行填埋处置或进行资源化利用。
（3）提取飞灰中的重金属。酸提取、碱提取、生物及生物制剂提取等，经过重金属提取后的飞灰和重金属可以分别进行资源化利用。
2.2.2飞灰的利用
3.2.2.1水泥产品
飞灰的主要化学成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3等，与目前常用的高炉矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料非常接近，而且飞灰颗粒微细，比表面积大，易与其它成分反应形成新的物相。垃圾焚烧飞灰的水化反应活性较低，它的掺入在一定程度上延缓了水泥的水化过程，但在掺入量小于20%的情况下，对水泥的初、终凝时间影响不大。飞灰的胶凝活性较好，在飞灰掺量达到40%后，试样的3d抗压强度仍然可达到10MPa以上。矿渣与飞灰复合可以提高掺入飞灰的硬化水泥浆体的强度，特别是后期强度。采用水泥稳定及固化垃圾焚烧飞灰的效果良好，垃圾焚烧飞灰中重金属可以通过包容、替代或吸收等形式固化进入水化产物结构中。水泥对于焚烧飞灰的固化效果良好，因此有望将焚烧飞灰开发成一种辅助性胶凝材料，实现焚烧飞灰处置与利用的同步。
2.2.2.2混凝土
因为飞灰中含有很多水泥类物质，因此可代替混凝土中的水泥。目前常用水泥固化／稳定化来处理危险固体废物，因此用飞灰代替水泥用于混凝土，一方面可节约水泥，降低成本，另一方面可处理飞灰。飞灰用于混凝土会延长混凝土硬化时间，减缓混凝土硬化速度，因此要通过加入速凝剂来加快硬化，缩短硬化时间。另外，还可通过飞灰的预处理来减少飞灰对硬化时间的影响和提高抗压强度。有研究表明，以45%的垃圾衍生燃料焚烧灰代替水泥所得混凝土的抗压强度与不加焚烧灰的混凝土相当，当以15%的量取代时，抗压强度高于不加焚烧灰的混凝土。但是普通混烧式焚烧灰的效果就没有这么好，这是因为合适的取代量取决于焚烧灰的特性，尤其是它的火山灰性质。
飞灰还可作为骨料用于混凝土，但粉状的飞灰不能单独作为骨料，要通过混入砂中作为骨料，所产生的混凝土属轻质混凝土，致密度和强度都较低，但有较好的绝热性和隔音效果，可用于室内建筑。
2.2.2.3路基材料或堤坝填料
飞灰用于路基，主要是代替部分砂作为填充层，但可能对土壤或地下水产生污染。还可以掺入水泥中替代部分水泥生成水泥固化体，作为道路支撑层，且对环境影响较小。
修建堤坝时通常用水泥或石灰对土壤进行稳定化。因为飞灰具有较高的强度，配料、掺加自如，较低致密度等特点，可代替水泥或石灰来稳定软土壤作为堤坝填料。一些研究表明土壤-飞灰混合物比无添加物的土壤具有高的抗剪强度、低可压缩性，土壤的沉降较小。但飞灰作为堤坝填料时可能对土壤和地下水产生污染，必须加以注意。
当前对垃圾焚烧飞灰的热处理（熔融处理和烧结处理）的研究比较多。灰渣经熔融处理后，减容可达2/3以上，并且可以回收灰渣中的金属，而且稳定的熔渣可作为路基材料、混凝土骨料、沥青骨料等。烧结处理与熔融处理相比，消耗的热量低；与水泥固化相比，所得的产品体积小、硬度高、重金属的渗滤低，这种方法既可以减小飞灰的毒性，而且烧结产品还可以用来做混凝土代替骨料、路基、堤坝等。
2.2.2.4陶瓷、玻璃和玻璃陶瓷
飞灰的主要成分决定了其可以用于陶瓷，并且由于飞灰的颗粒较细故可直接加入陶瓷原料中，不需进行预处理。有研究说明适当加入飞灰可提高陶瓷性能，但应用的难点是飞灰中含有大量的氧化铁和金属。
飞灰在玻璃化过程中有机组分和有毒物被破坏，去毒率>99.9%，同时重金属可能密封在硅酸盐基体中，或者蒸发或沉淀而分离。飞灰玻璃化后的产物用途较广，可用于喷砂丸、混凝土的骨料、路基、堤坝、建筑与装饰材料等等。
Young Jun Park，Jong Heo研究了在焚烧飞灰中加入SiO2、MgO和TiO2制造玻璃。然后将这种玻璃进一步转化为玻璃陶瓷制品，以用来制作可以进一步循环利用的建筑材料。这种玻璃陶瓷化的最适宜热处理条件为：在720℃下持续90min来完成晶核形成。在870℃下10h用于晶体的成长，透辉石（CaMgSi2O6）为主要的结晶相。这种玻璃陶瓷有着良好的机械性能，硬度为6730MPa，弯曲应力127MPa。玻璃和玻璃陶瓷的组分（重量百分比）为20%SiO2、5%MgO、75%飞灰、2%TiO2，其显示了很好的防止重金属渗漏的性质，在23℃的水中浸泡18h，渗漏量均满足环保要求：Cd2+＜0.04ppm，Cr3+＜0.004ppm，Cu2+＜0.03ppm，Pb2+＜0.15ppm。
2.2.2.5其它用途
此外，飞灰还可以作为肥料或改良剂及人工沸石等，但最大问题仍然是重金属的影响，这些还有待于进一步研究。
3结语
目前，如何有效地利用生活垃圾焚烧灰渣而又不污染生态环境，是我们必须面对的问题。我们必须从环境、技术和经济的角度对灰渣的综合利用进行研究，同时加大立法和管理力度，保障垃圾焚烧处理的污染零排放。垃圾焚烧灰的无害化及资源化的研究与应用对保护环境，节约资源均起到积极的作用。
参考文献略