生活垃圾焚烧炉渣特性分析

1、生活垃圾焚烧炉渣特性分析摘要：由于生活垃圾焚烧炉渣为一般固体废物，在生活垃圾管理及技术研究中 其重视度远低于飞灰、渗沥液、烟气等；而炉渣规范化综合利用是建设现代化生 活垃圾焚烧处理厂的必然要求。通过对生活垃圾焚烧产生的炉渣特性进行分析， 为炉渣的预处理和综合利用提供基础和科学依据。关键词：生活垃圾焚烧；炉渣；特性1物理性质城市生活垃圾焚烧炉渣是生活垃圾焚烧的副产物，包括炉排上残留的焚烧残 渣和从炉排间掉落的颗粒物，呈黑褐色，原炉渣有刺激性气味，经过处理后气味 减弱。未经处理的焚烧炉渣主要由灰渣、碎玻璃和砖块、陶瓷碎片、木屑及少量 布条、塑料、金属制品等物质组成。焚烧炉渣形状表现为完全中空的球体

2、或者内部包含有数量众多小球的子母球 体，呈不规则蜂窝状，表面多为玻璃质，粒径组成在250mm之间（占 60.8%7.68%），小于0.074mm的颗粒含量在0.06%1.36%。基本符合道路建材 中集料的级配要求。由于水淬降温排渣作用，炉渣的含水率约为12.0%18.9%，随着堆积时间、 天气等因素上下波动；炉渣热酌减率反映垃圾的焚烧效果，一般较低，小于3%； 松散堆置时的密度为1.2g/m3左右，压实堆置时的密度为1.5g/m3左右。2化学性质炉渣呈碱性，新鲜炉渣的pH值一般在10以上。焚烧炉渣主要由硅酸盐玻璃 相、矿物相的物质组成。焚烧炉渣中高浓度的硅酸盐、以及Ca、K、Na、Mg等 碱（

3、土）金属元素，具有较强的酸缓冲能力。主要矿物成分有SiO2、Al2O3、CaO、 Fe2O3等，其中，SiO2是焚烧炉渣的主要组成材料，Fe-Al氧化物在城市生活垃圾 焚烧炉渣中大量存在。生活垃圾焚烧炉渣中含有相当一部分富含铁的组分，炉渣含铁量约占焚烧炉 渣质量的5%，在新鲜炉渣中，铁元素的存在形式主要有尖晶石类含铁物质（Fe3O4以及含Al-、Ti-的衍生物），含铁合金（包括Fe-P,Fe-S,Fe-Cu-Pb），赤铁 矿（Fe2O3）和未燃烧的单质铁（Fe）形式。含铁物质多包裹在焚烧炉渣熔融玻璃中， 且在焚烧炉渣中所占的比例并不是很高，在研究焚烧炉渣中铁的存在状态时，比 如焚烧炉渣中铁价态

4、分布情况等，有必要对生活垃圾焚烧炉渣含铁物质进行富集。预处理后的炉渣主要化学成分及含量为：硅3550%、钙7%15%、铝3.5%7.0%、铁 3.0%6.0%、车内 2.5%8.0%、钾 1.3%3.0%、磷 0.7%3.0%，不同地 点、不同批次的炉渣主要化学组成接近，由此可认为预处理后的炉渣的化学成分 相对比较稳定。另外对预处理后的炉渣取样进行X衍射，结果显示，炉渣的主要矿物质为石 英、钙长石、斜方沸石，其他的矿物峰比较弱，含量很少，且主要矿物质的水化 活性都不高。3炉渣的放射性对炉渣进行放射性检测，其检测结果为内照指数Ira在0.300.39之间，外照 指数Ir在0.630.68之间。参

5、照GB6566-2001建筑材料放射性核素限量标准 的要求，当材料的内照指数、外照指数均小于1.0时，用用于民用、公用建筑的 主体结构。4炉渣的二嗯英含量参照HJ77.3-2008固体废物二嗯英类的测定同位素稀释高分辨-高分辨质谱 法，随机抽取炉渣进行检测，二嗯英总含量为1.706x10ng/kg，远低于 GB16889-2008生活垃圾填埋场污染控制标准中对二嗯英含量3.0 x103ng/kg的 要求。5炉渣的轻漂物含量炉渣的轻漂物含量0.1%0.2%,满足GB/T25032-2010生活垃圾焚烧炉渣集 料中轻漂物含量不大于0.2%的技术要求。以轻漂物含量高的炉渣为原来生产的 制品，其质量必

6、然收到负面影响，轻漂物不仅增加了需水量，造成更多空隙，还 影响界面的粘结力，轻漂物含量与发电厂煅烧制度以及炉渣预处理工艺有关。6炉渣毒性浸出炉渣的有害物质浸出（铅、镍、铭、镉、汞、氤化物）含量远低于GB508 5.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别安全浓度限量标准，不属于有毒废 物。7炉渣的土木工程特性为考察焚烧炉渣在土木工程上应用的可能性，南洋理工大学环境工程实验室 还对飞灰和炉渣的土木工程特性进行了测定。按照英国标准委员会制定的 “BS1377”测定方法，用烘箱把炉渣烘干后测定了它们的密度、渗透度和强度，结 果见下表所示。表1水冷熔渣（典型值）的土木工程特性表附注：表中数据仅为典型数

7、据，根据垃圾成分的不同，表中数据也不同。通过对炉渣的土木工程特征对比分析（与沙子的典型值对比），炉渣密度1.171.54t/m3, 沙子密度1.351.9t/m3，炉渣的密度是沙子的81%，是因为炉渣颗粒经过高温烧结，表面为 玻璃质、蜂窝状的特性所至；炉渣压实后渗透率3.3x10-5，沙子1.0 x10-6，炉渣的堆放参数 （摩擦角）46.5。，沙子3245，主要是炉渣的不规则形状和粗糙表面造成的。由此说明炉渣 有与沙子接近的土木工程特性。8生活垃圾焚烧炉渣的资源性城市生活垃圾在焚烧过程中，沸点温度较高的、难挥发的元素（Ni、Cr、Mn和Cu）容 易较多地富集在炉渣中。焚烧炉渣中含铁量约占焚烧

8、炉渣质量的5%；焚烧炉渣中Cu、Zn、 Pb的含量为一般为102104mg/kg，其中，Zn平均值为4229mg/kg、Cu平均值为2818mg/kg、 Pb平均值为1288mg/kg；焚烧炉渣中Cr、Sn的含量为10103mg/kg，其中，Cr平均值为 375mg/kg、Sn平均值为359mg/kg。如果按照2013年我国城市生活垃圾焚烧炉渣产量计算， 焚烧炉渣产生量约为1156.8万吨，则每年分别约有57.84万吨铁、4.89万吨锌、3.26万吨铜、 1.49万吨铅、0.43万吨铬、0.42万吨锡排放到环境中去。假如城市生活垃圾焚烧炉渣丢弃于 环境中，不仅是对资源利用过程中的浪费，也将对周边生态及人类健康造成巨大的潜在危害。总结：焚烧炉渣是生活垃圾焚烧过程伴生副产物，其产生量约为进厂垃圾量的20%30%， 通过对生活垃圾焚烧炉渣特性的了解与分析，炉渣主要由陶瓷和砖石碎片、石头、玻璃、熔 渣、铁和其他废旧金属及未燃尽可燃物组成。炉渣的化学成分与水泥混凝土工业中的硅质混 和材料相似，矿物组成主要与建筑天然集料相似，因此具有良好的资源化潜力。参考文献1宋立杰.生活垃圾焚烧炉渣特性及其在废