解密：飛灰如何處置成資源？
【谷騰環保網訊】近日(ri)，生態環境部、國家發改委正式批(pi)復全(quan)國第一批(pi)區域(yu)性(xing)特殊危險廢物集中(zhong)(zhong)(zhong)處(chu)(chu)置(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)心項目(mu)(mu)及其單(dan)位清(qing)單(dan)，海(hai)(hai)螺環保集團有限公(gong)(gong)司(si)(si)（以(yi)下簡稱海(hai)(hai)螺集團）全(quan)資(zi)子公(gong)(gong)司(si)(si)蕪湖(hu)海(hai)(hai)螺環保科技有限責任公(gong)(gong)司(si)(si)（以(yi)下簡稱蕪湖(hu)海(hai)(hai)螺）飛(fei)灰處(chu)(chu)置(zhi)(zhi)項目(mu)(mu)（含巢(chao)湖(hu)待建飛(fei)灰處(chu)(chu)置(zhi)(zhi)項目(mu)(mu)）位列其中(zhong)(zhong)(zhong)。
入選的蕪湖海螺(luo)項目定位是重(zhong)點類別(bie)區域(yu)處置(zhi)(zhi)(zhi)中心(xin)，重(zhong)點處置(zhi)(zhi)(zhi)飛灰等特殊類別(bie)危(wei)險廢物。據了解，蕪湖海螺(luo)項目處置(zhi)(zhi)(zhi)飛灰使(shi)用(yong)的基礎(chu)技術——飛灰水洗脫鹽工程化應用(yong)技術（第二代），由北京中科(ke)國潤環保科(ke)技有限公司（以下簡稱(cheng)中科(ke)國潤）研(yan)發。
據悉，早(zao)在(zai)2019年，海(hai)螺集團與北京(jing)中(zhong)科國潤達成合作項(xiang)目(mu)(mu)(mu)——安徽蕪湖(hu)海(hai)創飛(fei)(fei)灰資源化(hua)處置項(xiang)目(mu)(mu)(mu)，采(cai)用(yong)飛(fei)(fei)灰水洗脫鹽工程化(hua)應用(yong)技(ji)術(shu)(shu)處置垃圾焚(fen)燒飛(fei)(fei)灰。這一技(ji)術(shu)(shu)在(zai)2019年入選生態環境部(bu)第一批《“無廢(fei)城(cheng)市(shi)”建設(she)試點先進實用(yong)技(ji)術(shu)(shu)》目(mu)(mu)(mu)錄之后，如(ru)今，蕪湖(hu)海(hai)螺又再次以這一技(ji)術(shu)(shu)入選區(qu)域性特殊危險廢(fei)物（飛(fei)(fei)灰）集中(zhong)處置中(zhong)心項(xiang)目(mu)(mu)(mu)。
記(ji)者(zhe)了解(jie)到，目前，飛灰水洗脫(tuo)鹽工程化應(ying)用技術已從一代更新(xin)迭(die)代到了三(san)代。那(nei)么，這項技術如何(he)處置(zhi)飛灰，三(san)代技術能解(jie)決哪些(xie)行業(ye)痛點？本報記(ji)者(zhe)采訪了中科國潤負責人及(ji)相關專家(jia)。
飛灰水洗后入窯，保障水泥品質
眾所周(zhou)知，飛灰相當于垃圾中有害(hai)物質的濃縮物，雖然含有二(er)惡英(ying)及重金屬等(deng)有害(hai)物質，不過利用得(de)當也是(shi)一(yi)種資源。因此，如何有效處置(zhi)利用飛灰是(shi)行業探索(suo)攻克的一(yi)項課題。
據悉，通過水泥(ni)窯協同處置生活垃(la)圾焚(fen)(fen)燒飛(fei)(fei)灰(hui)(hui)，可以有效去除飛(fei)(fei)灰(hui)(hui)中的(de)二噁英(ying)，并將重金屬固(gu)化在水泥(ni)中，是(shi)除填(tian)埋之外生活垃(la)圾焚(fen)(fen)燒飛(fei)(fei)灰(hui)(hui)處置的(de)又一重要途徑。
近年來，不少地方出臺鼓勵飛(fei)灰(hui)資源化(hua)利用技術的(de)政策(ce)。《浙江省危險(xian)廢(fei)物“趨(qu)零填埋(mai)”三年攻(gong)堅(jian)行動方案》中(zhong)提出，要加強(qiang)水洗飛(fei)灰(hui)、精制(zhi)廢(fei)鹽等預處理產物的(de)檢(jian)測和管理。
蕪湖海螺應(ying)用的飛灰(hui)水洗脫鹽(yan)工程化應(ying)用技術中，水洗飛灰(hui)、蒸(zheng)發制鹽(yan)是(shi)重要步驟(zou)。
飛灰中(zhong)(zhong)含有(you)大(da)量(liang)(liang)(liang)鉀(jia)、鈉(na)和氯，這些物質影響水(shui)泥(ni)生(sheng)產工況條(tiao)件。此(ci)外，水(shui)泥(ni)產品(pin)如果(guo)氯離子含量(liang)(liang)(liang)高，氯鹽(yan)會侵蝕鋼筋，影響建(jian)筑壽命。一般飛灰中(zhong)(zhong)的氯離子含量(liang)(liang)(liang)占比能達(da)到20%以上，鉀(jia)和鈉(na)占比能達(da)到15%，通過水(shui)洗(xi)工藝(yi)可以將這些物質轉化成鉀(jia)鹽(yan)鈉(na)鹽(yan)變廢(fei)為寶。水(shui)泥(ni)窯協(xie)同處置(zhi)垃圾焚燒飛灰提取鹽(yan)產品(pin)是經濟(ji)循環、工業循環和產業鏈延(yan)伸(shen)，這種科技創新和商業模式方向值得(de)推廣(guang)。中(zhong)(zhong)國水(shui)泥(ni)協(xie)會副秘書(shu)長李琛在接受本報記(ji)者采訪時說。
據介紹，我國對水泥的鉀、鈉、氯含(han)量有嚴格規定(ding)。以氯含(han)量為例(li)，水泥質量標(biao)準GB175-2023中(zhong)，氯離子含(han)量要求(qiu)為小(xiao)于0.06%(質量比)。通過水洗稀釋飛灰中(zhong)的鉀、鈉和(he)氯，可以提高(gao)飛灰作為水泥原料的添加比例(li)。
那么，飛灰是如何被水洗的？
據(ju)中科(ke)國潤董事長(chang)李忠鋒介(jie)紹，垃圾焚燒(shao)飛灰(hui)(hui)通(tong)過(guo)密閉的罐車(che)運到具有(you)水(shui)(shui)泥(ni)窯協同處置危廢資格的水(shui)(shui)泥(ni)廠時，會通(tong)過(guo)氣體(ti)將其(qi)抽送(song)到一個(ge)密閉儲(chu)倉，再計量加(jia)入一定(ding)水(shui)(shui)，對飛灰(hui)(hui)中的鉀、鈉和氯進行溶(rong)解，飛灰(hui)(hui)變(bian)成泥(ni)漿后靜置分離為水(shui)(shui)和泥(ni)渣。此(ci)時的泥(ni)渣含(han)水(shui)(shui)量高，仍含(han)有(you)一部分溶(rong)解的氯，所以要再次漂洗稀釋。
據悉，蕪(wu)湖海螺使用的飛灰水洗(xi)(xi)脫鹽工程化應用技術(shu)設備配有“三級逆流漂洗(xi)(xi)”設備，經過(guo)三次水洗(xi)(xi)，泥(ni)渣中的鉀、鈉、氯被(bei)反復稀釋，含(han)量(liang)大(da)大(da)降低，能夠(gou)達到水泥(ni)原(yuan)料的要(yao)求。
值得注意(yi)的是(shi)，由于水洗液呈堿(jian)性(xing)(xing)，而在堿(jian)性(xing)(xing)水條件(jian)下，二噁英不溶于水、重金屬微溶或難容(rong)溶水，因此，經過水洗分離后(hou)，這些(xie)物質大部分還留在飛灰泥(ni)渣(zha)(zha)中，泥(ni)渣(zha)(zha)進(jin)入水泥(ni)窯后(hou)，經過1000多度的高溫焚燒(shao)，最終二噁英被(bei)焚燒(shao)清除，重金屬則根據相應標準被(bei)固(gu)化到(dao)了水泥(ni)熟料中。至此，飛灰泥(ni)渣(zha)(zha)得以資(zi)源化利用。
進一步分離飛灰，減少二噁英附著
飛灰(hui)泥(ni)渣被水(shui)泥(ni)窯(yao)處置(zhi)后，留下了(le)大(da)量(liang)稀釋飛灰(hui)的(de)水(shui)洗液(ye)。這些(xie)水(shui)洗液(ye)屬(shu)于濃鹽(yan)水(shui)，鉀、鈉(na)、氯含量(liang)極高(gao)。處置(zhi)這些(xie)濃鹽(yan)水(shui)也是水(shui)泥(ni)窯(yao)協同處置(zhi)垃圾焚燒飛灰(hui)的(de)重要(yao)一環。這其中又分為兩(liang)步，第(di)一步要(yao)先解決水(shui)洗液(ye)中仍殘留的(de)小部分飛灰(hui)；第(di)二步要(yao)對鉀、鈉(na)、氯進(jin)行(xing)提(ti)取。
“飛灰的(de)粒徑非常小，一(yi)般在幾微(wei)米到幾十微(wei)米。其中(zhong)(zhong)，30微(wei)米的(de)占比(bi)約(yue)60%以上。這使得飛灰在靜置水池中(zhong)(zhong)，一(yi)方面不容易(yi)沉淀，要想分(fen)離飛灰，就要保證它有充(chong)足(zu)的(de)沉淀時(shi)間；另(ling)一(yi)方面，粒徑小粘度會非常高，飛灰很容易(yi)掛壁，不會輕易(yi)沉淀到底部，這給飛灰提取(qu)帶來了困難(nan)。”中(zhong)(zhong)國中(zhong)(zhong)材(cai)國際工程股(gu)份有限公司研究總院(yuan)總工程師、國家建(jian)材(cai)科(ke)教委(wei)水泥技術裝備專業委(wei)員會主(zhu)任、教授級高工狄東仁(ren)告訴本報記者(zhe)。
據悉，目前(qian)，國內工業濃鹽水(shui)常用的(de)一(yi)個處理辦法就(jiu)是(shi)加入藥(yao)劑(ji)進行(xing)絮凝，然后通過沉淀或過濾(lv)，將水(shui)中的(de)固體物質分離出(chu)來。
“但由于(yu)飛(fei)(fei)灰粒(li)徑非常(chang)小(xiao)(xiao)，長(chang)時間沉淀后(hou)，通過較高轉速攪拌進行分離，飛(fei)(fei)灰會從四周向上翻動(dong)，盡管能解決(jue)掛壁現象，但是水和飛(fei)(fei)灰又容易攪渾。另外，傳統(tong)的砂濾(lv)或者膜過濾(lv)也有(you)問題。砂濾(lv)工(gong)(gong)藝有(you)反洗流程，飛(fei)(fei)灰粒(li)徑較小(xiao)(xiao)，會扎到砂里無法反洗出來；膜過濾(lv)工(gong)(gong)藝，則由于(yu)水洗液中(zhong)含有(you)鈣(gai)鎂離子和堅硬的飛(fei)(fei)灰顆粒(li)，很容易污染(ran)破(po)壞(huai)膜過濾(lv)層。”中(zhong)科國潤正(zheng)高級工(gong)(gong)程師趙(zhao)小(xiao)(xiao)楠介(jie)紹說(shuo)。
為解決這一(yi)問題，中科國潤(run)自主研發(fa)了(le)一(yi)套水(shui)洗液緩沉—穩定一(yi)體(ti)化裝備，不僅實(shi)現了(le)溢流含固率低于1%，低流含固率高(gao)于20%，極大提高(gao)了(le)后續處(chu)理設(she)備的運行效(xiao)率。
“具體來說，上述一體化裝備(bei)，耦(ou)合(he)了輻流沉(chen)淀池(chi)和豎流沉(chen)淀池(chi)的功能，加上多點(dian)布水(shui)(shui)，避免飛(fei)(fei)灰擾動，同時，給予(yu)飛(fei)(fei)灰五天(tian)左右的停留時間(jian)讓其沉(chen)降，然(ran)后采(cai)用刮(gua)泥機將底(di)部(bu)的飛(fei)(fei)灰刮(gua)出來，再次投入(ru)到水(shui)(shui)泥窯中(zhong)。”李忠(zhong)鋒(feng)說，這(zhe)一部(bu)分非常重(zhong)要(yao)，因為水(shui)(shui)中(zhong)這(zhe)些飛(fei)(fei)灰顆粒，仍然(ran)附著一部(bu)分二噁英，如果去(qu)除不(bu)干凈，會影響下一步(bu)水(shui)(shui)洗液蒸發(fa)結晶過程產出的結晶鹽的品質。
據了(le)解，去除(chu)飛灰(hui)和其他雜質之(zhi)后的水洗(xi)液，被用來蒸發制鹽，蒸發過(guo)程中的冷(leng)凝水會再循環到前端(duan)去洗(xi)灰(hui)，這(zhe)就形成(cheng)了(le)一個(ge)閉環，整個(ge)系統可以(yi)實(shi)現污(wu)水零排放(fang)。
水洗液蒸發制鹽，鹽制品利用有待探索
對(dui)水洗液進行沉淀(dian)，分離出飛灰之后，就(jiu)可以(yi)進行第(di)二步蒸發制鹽(yan)(yan)，主(zhu)要(yao)制品是氯化鈉鹽(yan)(yan)和氯化鉀鹽(yan)(yan)。這也(ye)是第(di)三代(dai)技(ji)術主(zhu)要(yao)的(de)應用場景(jing)。
中國建筑材料科(ke)學研究總院環保所何捷教授說：“用水洗技(ji)術(shu)處(chu)置飛灰，最早源于(yu)日本，但(dan)日本技(ji)術(shu)沒有后面對飛灰水洗液提鹽這一步驟，一般對重金屬處(chu)置之后，就直接(jie)排(pai)海了，因此，成本比較(jiao)低。”
事實上(shang)，蒸發制鹽(yan)經濟性是(shi)行業(ye)面臨的(de)難(nan)題。由于(yu)飛灰水洗液當(dang)中(zhong)鈣含量非常高(gao)，蒸發時容易結(jie)垢，需加入碳(tan)酸鈉形成碳(tan)酸鈣沉淀，降低水中(zhong)的(de)鈣離子。據介紹(shao)，每噸碳(tan)酸鈉價格約3000元，處置一噸飛灰需要碳(tan)酸鈉約150kg—180kg，整體來說(shuo)，用量大(da)，價格高(gao)。
為解(jie)決蒸(zheng)發制鹽(yan)的(de)(de)成本高的(de)(de)問(wen)題，中科國(guo)潤的(de)(de)飛灰水洗脫鹽(yan)工(gong)程化應用(yong)技術（第三代），研發了“雙(shuang)堿—多點加藥(yao)”技術，可在確保水洗液硬度去除效(xiao)果（＜100mg/L）基礎(chu)上，大幅降低藥(yao)劑成本。
“所謂雙堿法，就是(shi)用硫酸(suan)(suan)鈉(na)(na)替代一部分(fen)碳(tan)酸(suan)(suan)鈉(na)(na)。硫酸(suan)(suan)鈉(na)(na)每噸價格(ge)500多元，與3000元一噸的(de)碳(tan)酸(suan)(suan)鈉(na)(na)相比，價格(ge)大幅降(jiang)低(di)。硫酸(suan)(suan)鈉(na)(na)和(he)碳(tan)酸(suan)(suan)鈉(na)(na)按照7：3的(de)比例(li)同時添(tian)加(jia)，既能降(jiang)低(di)水洗(xi)液(ye)硬度，也(ye)能降(jiang)低(di)藥(yao)劑(ji)成(cheng)本。”李(li)忠(zhong)鋒說。
據悉，每噸飛灰大約(yue)可(ke)(ke)(ke)以(yi)提取25%左(zuo)右的(de)氯(lv)化(hua)(hua)鈉鹽，5%左(zuo)右的(de)氯(lv)化(hua)(hua)鉀鹽。氯(lv)化(hua)(hua)鈉鹽可(ke)(ke)(ke)以(yi)作為溶雪劑使(shi)用，在印染工業(ye)生產中也可(ke)(ke)(ke)使(shi)用；而氯(lv)化(hua)(hua)鉀是農肥的(de)原(yuan)料，我(wo)國(guo)(guo)每年的(de)鉀肥消耗量(liang)約(yue)1600多萬噸，國(guo)(guo)內(nei)年產能或(huo)產量(liang)只有(you)500多萬噸，大量(liang)都(dou)要(yao)靠進口（氯(lv)化(hua)(hua)鉀是我(wo)國(guo)(guo)8種稀(xi)缺礦產資源之(zhi)一(yi)）。
為更好地(di)回(hui)收氯化(hua)鉀(jia)鹽，飛灰(hui)水洗脫(tuo)鹽工程化(hua)應用技術（第三代(dai)）中，應用了兩級強循式蒸發(fa)結晶工藝(yi)、分質結晶和鉀(jia)鈉鹽分離數字(zi)化(hua)自動控制系統，可實現飛灰(hui)中鉀(jia)鹽回(hui)收率高于80%。
本報記(ji)者了(le)解(jie)到，近日(ri)，中科國潤(run)飛灰水(shui)洗(xi)脫鹽(yan)工(gong)程化(hua)應用(yong)技(ji)術第(di)三代(dai)技(ji)術使(shi)用(yong)的(de)“雙堿(jian)-多點加(jia)藥”技(ji)術，兩級強循式蒸發結(jie)晶(jing)工(gong)藝、分質結(jie)晶(jing)和鉀鈉鹽(yan)分離數字化(hua)自動控制系統和水(shui)洗(xi)液緩(huan)沉(chen)一穩(wen)定一體(ti)化(hua)裝備通(tong)過了(le)相(xiang)關專家的(de)鑒定，中國建筑材(cai)料(liao)聯合會為(wei)其(qi)頒發了(le)科學(xue)技(ji)術成果(guo)鑒定證書。
目(mu)(mu)前，第三代技(ji)(ji)(ji)術(shu)已成(cheng)功應用于(yu)河北鼎(ding)星國潤(run)飛灰水洗資(zi)源(yuan)化(hua)處置(zhi)項目(mu)(mu)。科學(xue)技(ji)(ji)(ji)術(shu)成(cheng)果(guo)鑒定(ding)證(zheng)書(shu)中(zhong)顯示，技(ji)(ji)(ji)術(shu)成(cheng)果(guo)的(de)推廣應用有助于(yu)解決項目(mu)(mu)所(suo)在地(di)及周邊地(di)區(qu)的(de)飛灰安(an)全(quan)處置(zhi)面(mian)臨的(de)問題。以(yi)同樣(yang)應用了第三代技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)安(an)順臺泥中(zhong)潤(run)項目(mu)(mu)處置(zhi)飛灰5萬(wan)(wan)噸(dun)(dun)(dun)/年為例，按(an)照滿(man)負(fu)荷(he)運行(xing)計算，每年約替代石灰石生料(liao)3.5萬(wan)(wan)噸(dun)(dun)(dun)，可節約1260噸(dun)(dun)(dun)標(biao)煤，減少(shao)二氧化(hua)碳排放(fang)量(liang)1.54萬(wan)(wan)噸(dun)(dun)(dun)，節省填(tian)埋土地(di)一萬(wan)(wan)平方(fang)米，符合國家發展規劃，以(yi)及減少(shao)非(fei)可再(zai)生原料(liao)開采。
“但值得注意的是，目前，受安(an)全(quan)性等(deng)因素的影響，飛灰水洗液蒸發制(zhi)鹽產品的銷路不(bu)佳，未來，如何利用這些鹽產品，仍待行業(ye)探索。”中國建筑材料聯合(he)會專家委員會委員、北京工業(ye)大學(xue)教授(shou)崔素萍說。
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