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城市固体垃圾焚化炉灰渣制砖使用的可行

性研究

中国台湾宜兰260号公立宜兰大学环境工程部

2005年12月7日接受；2007年5月7日修正接受；2005年5月8日认可；

2005年5月16日网络许可发表

摘要

这项研究论及城市固体垃圾焚化炉灰渣在粘土砖上煅烧的结果。样品砖被加热到800℃-1000℃持续6小时，热效率为每分钟10℃。接下来合成材料的物料性质确定了，包括形状变化，灼烧损耗，收缩，密度增大，日吸附速率和抗压力。毒性典型滤除程序也同样进行了测试。结果表明滤出液中的重金属凝聚物符合当前规定范围。增加城市焚化炉灰渣的量导致了砖块水吸附速率的降低和抗压力的增加。在1000℃下烧结而成含有炉渣灰的样品砖在日吸附速率和抗压力上全部达到了中国国家现行建筑用砖二级要求.混合物种城市固体垃圾焚化灰的加入降低了焚烧收缩程度.这表明城市固体垃圾焚化灰确实可以代替砖块种的部分粘土. 2006年Elsevier B.V.保留所有权利.

关键词:余渣、烧结、收缩、抗压力、水吸附;毒性典型滤除过程. 1、

简介

焚化有两个主要的优点：减小了城市固体垃圾将近90%的体积并且削减了几乎所有含在里面的所有有机化合物的放射性破坏。但是，城市固体垃圾的焚化任然存在问题，主要是焚化炉底部灰渣（大约每千克垃圾200-300千克）和飞扬灰【1】。此外，在台湾找到一块固定用地越来越困难【2】。焚化灰通常含有大量的有害物质比如重金属和二氧杂芑。现已发现飞灰中滤出的镉含量超过了美国现行标准，它还表明他应被归类为有害废弃物【3】。因此，这些废物如果不能妥善处置的话将对环境造成危害。 混合法也许是解决这些问题的最好办法。混合处理是一种被认为具有现实可行性的将重金属固定到不可滤出灰渣中的技术。这种技术要求将废弃物加热到1300-1400℃，这样不挥发性的物质就化合到化合物种了，效果就是不可滤出【4】。这些过程中长时间的高温导致有毒有机化合物额的完全破坏。但是初期投资和设备花费仍然比较昂

贵。所以为了使这种方法具有现实性，混合工艺应该含有产生可循环产品的方法。这个资源循环的目标有助于延长土体使用寿命。这种工艺已经被用于生产多种产品比如陶器、五金和多种合成物。最近，这种工艺也被成功应用于城市固体垃圾焚化灰的聚集【5】，沥青路面、防水砖和石板、沙子、水泥以及其他建筑材料。

通常，玻璃花处理中的晶体有不同形成方式。(1)在慢速冷却中发生成型；在熔融物的逐渐冷却中各种矿产品的形成。火成岩石的结晶化，例如花岗岩，也属于这种类型。(2)晶体在过冷状态下形成。为了避免形成高温结晶性物相，例如磁铁矿或者橄榄石，熔融物快速冷却至合适的温度来获得确定的矿物相。(3)结晶化发生在玻璃化的加热处理过程中【9】。为了形成较好的光亮陶这些矿产品的性状需要更高的热处理温度来促成.提高热处理温度使得多孔性和水吸附速率两种属性都得到了改善【10】。为了提高压实物粒的抗压性和其他一些工程特性，烧结工艺构成了一个连贯黏合物粒的热处理过程。这是一种废弃资源循环利用的有效选择处理方式。热处理破坏了有机残留物质并且通过将原材料中的氧化物吸收到像陶瓷一样的物质中以使无机物固定下来【11-14】。在这项研究中，在800-1000℃温度下热处理持续6小时，加热速率为10℃/分钟，并且检验将粘土和城市固体垃圾焚化灰结合的可行性。 2、

原料及其方法

2．1原材料

这项研究中所使用的飞灰是从位于台湾北方的一个大批量焚化炉的风口收集来的。这台每天能够处理1350公吨当地城市固体垃圾的焚化炉配备了包含气旋口、半干式冲洗系统和滤网过滤器的大气污染控制设备。大部分气旋口灰和洗涤器灰（称作飞灰）被用于这项研究。粘土和焚化灰的物理属性包括PH值、密度、含水量和烧失量都概述在表格1中。粘土和焚化灰的颗粒尺寸分布也在图1中表示出来了。

表1 粘土以及焚化灰参数表 参数 PH 密度 水分含量 烧失量 平均值±标准偏差（n=3） 粘土 8.2 ± 0.1 2.5 ± 0.1 2.1 ± 0.3 6.8 ± 0.4 焚化灰 9.8 ± 0.1 2.7 ± 0.2 0.3 ± 0.0 0.03 ± 0.0

焚化灰渣在1400℃下混合30分钟用作准备。接下来融熔物在水中急速冷却以形成较好的熔渣。接下来急速冷却下来的熔渣在球形磨粉机中粉碎知道可以通过16号的筛网。焚化灰就被均匀混合，并且具有化合物特性。粘土样品是从当地一个制砖厂中获取的。原料的尺寸在图1中列出。为了使颗粒大小比较一致，焚化灰和粘土都被粉碎成小颗粒直到可以通过16号筛孔。在使用之前都经过干燥。以1:100的稀释比将4克样品和4克透光度为100的参比夜混合用作X射线分析。混合均匀的混合物被放钻铂金坩埚中，然后再电炉上以1000℃的温度处理1小时。性质均匀的混合物在32mm直径2mm厚的玻璃胚中重铸。通过X射线分析，原材料的化学组成列在表2中。焚化灰和熔渣样品中的重金属凝聚量通过原子发射光谱法测定。样品被粉碎，并且重金属也在酸(HF:HClO4 :HNO3 = 2:1:1)中萃取出来。每项试验中至少3份样品被测验。 表2 焚化灰飞灰、熔渣的组成、重金属含量和滤出凝聚物