近年來(lái)我國(guó)垃圾焚燒無(wú)害化處理量逐年遞增，伴隨垃圾焚燒后產(chǎn)生的飛灰量日益增長(zhǎng)，而飛灰中的重金屬等有害物質(zhì)會(huì)污染環(huán)境。以太原市某垃圾發(fā)電廠產(chǎn)生的垃圾焚燒飛灰為研究對(duì)象，在中試現(xiàn)場(chǎng)利用超高溫等離子體氣化熔融爐在1700℃下分別對(duì)灰/焦(6∶1)和灰/焦(9∶1)的樣品進(jìn)行熔融處理，利用XRF、XRD和SEM-EDS對(duì)垃圾焚燒飛灰和熔融后的玻璃熔渣進(jìn)行物質(zhì)組成、微觀結(jié)構(gòu)和元素分布的表征與分析。研究表明，垃圾焚燒飛灰中的金屬氯化物多以NaCl、KCl等形式存在，占飛灰組分的5%左右，高溫熔融有助于垃圾焚燒飛灰中氯鹽的氣化，降低垃圾焚燒飛灰中氯鹽含量。飛灰多以絮狀和球狀為主，表面富集了眾多金屬元素，高溫熔融可以對(duì)飛灰中酸性氧化物SiO2進(jìn)行重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的包裹。熔融后的玻璃熔渣浸出量低于各國(guó)浸出毒性標(biāo)準(zhǔn)。在1700℃下高溫熔融會(huì)使?fàn)t體內(nèi)部的耐高溫材料ZrO2發(fā)生脫落，縮短使用周期。堿度系數(shù)是影響熔融溫度的主要原因，適當(dāng)減小堿度系數(shù)可以降低熔融溫度，需要進(jìn)一步調(diào)整堿度系數(shù)從而降低爐內(nèi)熔融溫度，延長(zhǎng)ZrO2的使用壽命。因此，熔融處理前，可測(cè)定樣品的灰熔點(diǎn)特征溫度，據(jù)此設(shè)定熔融爐的熔融溫度，避免因溫度過(guò)高導(dǎo)致隔熱材料的脫落。 1試驗(yàn) 1.1 工藝路線 山西太原東山垃圾焚燒發(fā)電廠搭建的等離子體氣化熔融工藝路線如圖1所示。該工藝路線主要以生活垃圾電廠產(chǎn)生的飛灰、化工企業(yè)產(chǎn)生的固廢為原料，通過(guò)三級(jí)螺旋給料器將原料送入等離子氣化爐，爐溫保持在(1 600±100)℃，物料在等離子氣化爐中迅速被超高溫?zé)峤夂腿廴?，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w輸送到電廠進(jìn)行爐內(nèi)燃燒，熔融后的熔體經(jīng)過(guò)水冷或空冷換熱器進(jìn)行迅速冷卻，產(chǎn)生的熔渣可用來(lái)進(jìn)行建材化高值利用或道路鋪設(shè)。 圖1 高溫等離子體氣化熔融工藝路線 1.2 試驗(yàn)樣品 試驗(yàn)樣品取自垃圾焚燒電廠飛灰，按照飛灰∶焦炭粉比例為6∶1或9∶1進(jìn)行原料配比，在等離子氣化中試設(shè)備上進(jìn)行熔融固化處理，并對(duì)飛灰原料、熔融后空冷固化、熔融后水冷固化的樣品進(jìn)行取樣分析。 2結(jié)果與討論 2.1 垃圾焚燒飛灰等離子熔融處理前后的外貌形態(tài) 觀察中試現(xiàn)場(chǎng)取回的垃圾焚燒飛灰入爐前及飛灰復(fù)配焦粉熔融后熔渣的外貌特征發(fā)現(xiàn)：從外表結(jié)構(gòu)上看，高溫熔融后，松散的褐色垃圾焚燒飛灰變成致密的黑色熔體，熔體不規(guī)則地團(tuán)聚在一起。不同配比的飛灰和焦粉在1 700 ℃下均實(shí)現(xiàn)了熔融，呈現(xiàn)相似的形狀