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本發明涉及飛灰無害化處置，旨在提供一種機械化學結合水洗的飛灰高效低成本無害處置方法和系統。該系統包括給料倉、水平滾筒式球磨機、攪拌釜和板框壓濾機；給料倉的底部接于水平滾筒式球磨機的進料口，水平滾筒式球磨機的密閉筒體中放置不銹鋼磨球；出料管道兩端分別接水平滾筒式球磨機底部和攪拌釜上部；攪拌釜上接進水管道，底部接至板框壓濾機。本發明可同時高效實現飛灰的重金屬固化、二噁英降解和氯脫除，處置后飛灰徹底無害化且具備資源化利用條件；處置后飛灰的重金屬固化率在70％以上；無外加添加劑，處置成本低廉；工藝流程簡單，反應條件溫和，過程環保，無有害副產物產生；設備投入和運行成本低廉，處置效果顯著，工藝流程實現簡單。

本發明涉及飛灰無害化處置，旨在提供一種機械化學結合水洗的飛灰高效低成本無害處置方法和系統。該系統包括給料倉、水平滾筒式球磨機、攪拌釜和板框壓濾機；給料倉的底部接于水平滾筒式球磨機的進料口，水平滾筒式球磨機的密閉筒體中放置不銹鋼磨球；出料管道兩端分別接水平滾筒式球磨機底部和攪拌釜上部；攪拌釜上接進水管道，底部接至板框壓濾機。本發明可同時高效實現飛灰的重金屬固化、二噁英降解和氯脫除，處置后飛灰徹底無害化且具備資源化利用條件；處置后飛灰的重金屬固化率在70％以上；無外加添加劑，處置成本低廉；工藝流程簡單，反應條件溫和，過程環保，無有害副產物產生；設備投入和運行成本低廉，處置效果顯著，工藝流程實現簡單。

首次采用冶金電弧爐工藝熔融處理焚燒飛灰，開發了飛灰電弧爐熔融處理技術，降低了設備投資成本，研發了熔渣制備玻璃陶瓷新技術，制備的玻璃陶瓷性能指標優于大理石等天然建材。將垃圾焚燒飛灰熔融技術"嫁接"玻璃陶瓷制備工藝，開發了電弧爐熔渣制備玻璃陶瓷技術，構建了熔渣析晶模型，確定了熔渣制備玻璃陶瓷的配方、成型參數及熱處理最佳工藝，制成的玻璃陶瓷產品性能達到或優于大理石、花崗巖，有效降低了飛灰熔融處理成本。

一、 技術研發背景（1 1 ）近年來我國垃圾焚燒飛灰產生量快速大幅增長，處置能力嚴重不足隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的提高，生活垃圾產生量大幅增加，年產生垃圾量約為 2.5 億 t，占世界總量的 1/4，相當長一段時間內還將以每年8%-10%的速度增長。目前我國垃圾焚燒飛灰的處置受場地和技術的制約越來越嚴重，局部地區已出現不能及時安全處置或處置成本過高而不能維持運行的尷尬局面，并嚴重阻礙了這部分地區生活垃圾處置由傳統填埋向焚燒發電的轉型。（2 2 ）垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物，需得到妥善處置根據《國家危險廢物名錄》，垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物。垃圾焚燒飛灰對環境和人類生活的危害在于其重金屬不能依靠水體和土壤自身的凈化作用消除，只能遷移。由于重金屬容易在生物體內聚積，隨著時間的推移，當重金屬在生物體內積聚到一定量以后就會導致生物體畸形或導致突變，甚至生物體死亡。重金屬對人體的另一危害途徑是通過食物鏈傳遞。例如，生活在重金屬含量較高環境下的魚、蝦體內會富集重金屬，一旦這些食物被人體攝入，經過一段時間的積累，就會對人體健康造成極大的危害。特別是發生在日本的由汞污染引起的“水俁病”和由鎘污染引起的“骨痛病”事件、以及在歐洲陸續發現的由重金屬污染導致的一系列公共衛生健康問題，都使重金屬污染引起人們廣泛的關注。垃圾焚燒飛灰中的二噁英是一種非常穩定的親脂性固體化合物，可溶于大部分有機溶劑，容易在生物體內積累。二噁英的污染具有持久性、脂溶性和蓄積性等特點。未來隨著垃圾焚燒飛灰產量的快速增加，如果不能妥善解決無害化處置垃圾焚燒飛灰的問題，不但會制約垃圾焚燒產業的健康發展，同時會對該地區的環境造成嚴重影響。（3 3 ）垃圾焚燒飛灰的處置問題已經受到了國家相關部門的高度重視2016 年 10 月，國家住建部、發改委、國土部、環保部聯合發文《關于進一步加強城市生活垃圾焚燒處理工作的意見》（簡稱《意見》），意見提出在生活垃圾設施規劃建設運行過程中，應當充分考慮垃圾焚燒飛灰處置出路，鼓勵跨區域合作，提出“推進區域性垃圾焚燒飛灰配套處置工程建設”，統籌生活垃圾焚燒與垃圾焚燒飛灰處置設施建設，并開展垃圾焚燒飛灰資源化利用技術的研發與應用。（4 4 ）北京地區的垃圾焚燒飛灰處置問題十分迫切截止至 2017 年底北京市已建成并投產 5 座垃圾焚燒廠：魯家山垃圾焚燒廠、高安屯垃圾焚燒廠、海淀大工村垃圾焚燒廠，順義垃圾焚燒廠，南宮生活垃圾焚燒廠，2018 年北京市正在加緊推進建設阿蘇衛、通州、順義二期、密云、懷柔 5處垃圾焚燒廠，按照規劃到“十三五”末，北京市垃圾焚燒飛灰年產生量將達35 萬噸以上，目前北京市的垃圾焚燒飛灰處置方式主要為水泥窯協同處置和制備陶粒資源化利用，這兩種處置方式的消納能力無法滿足北京市的需求，垃圾焚燒飛灰無害化處置迫在眉睫。基于以上現狀，研發團隊開發出了一種可安全并大規模資源化利用垃圾焚燒飛灰的新技術?——深部膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術。二、技術原理（1 1 ） 全固廢充填料強度形成機理膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術充分利用了“硅的四配位同構化效應”和“復鹽效應”。鈣礬石（Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 ·(OH) 12 ·26H 2 O）是普通水泥混凝土中最常見的復鹽礦物，也是大部分地下采礦膠結充填硬化體中最常見的復鹽礦物。鈣礬石的溶度積常數為 1.1*10-40 。本項目組的前期研究結果表明，鈣礬石在水中的飽和鋁離子濃度比水淬高爐礦渣微粉在水中的飽和鋁離子濃度低10 倍以上。因此在有足夠 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 離子供給的體系中，鈣礬石的結晶將能持續促進水淬高爐礦渣微粉中的鋁氧四面體從礦渣的玻璃體網絡中體解出來，從而促進礦渣中較高聚合度的硅-鋁氧四面體的鏈接被破壞，形成大量的活性硅氧四面體或硅氧四面體團，為發生硅的四配位同構化效應或形成 C-S-H 凝膠奠定基礎。其中鋼渣主要為膠凝體系要提供 Ca2+ 、OH - 和少量硅氧四面體。而鋼渣中的 Mg2+ 和 Fe 2+ 在膠凝體系中起到與 Ca 2+ 類似的作用。較大量的脫硫石膏主要為體系提供源源不斷的 Ca2+ 和 SO42- 。垃圾焚燒飛灰的主要成分為垃圾焚燒后產生的無機物和重金屬等，當煙氣凈化采用干式或半干式反應法時，另含有一些反應生成物（如 CaCl 2 、CaSO 4 ）和部分未完全反應的 Ca(OH) 2 等物質。可為膠凝體系提供大量的 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 。同時垃圾焚燒飛灰中有含量較高的 Cl- ，在礦渣水化過程中會形成含氯水化產物水化氯鋁酸鈣，氯鹽在礦渣水化過程中會形成 NaOH 等堿性物質，提高液相堿度，促進礦渣水化的進一步進行。（2 2 ）重金屬固化的機理膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術在膠凝材料的水化過程中實現了對垃圾焚燒飛灰中重金屬的固化，膠凝材料的主要水化產物為鈣礬石、C-S-H 凝膠和類沸石礦物等，幾種產物對該體系固化重金屬均有貢獻。重金屬元素能夠以類質同象的方式進入鈣礬石的晶格而被固化，而 C-S-H凝膠具有很強的吸附重金屬的能力。另一方面，以砷菱鉛礬-砷鉛鐵礬類復鹽礦物（(Pb, H+ )(Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ )3 (SO 42- , AsO43- )2 (OH) 6 ）為代表的含砷鉛礬類復鹽礦物也可以在砷、鉛化合物的參與下快速消耗溶液中的 Al3+ 、Fe 3+ 、Fe 2+ 、OH - 和 SO42-等離子，因此也能促進體系中礦渣微粉、鋼渣微粉和脫硫石膏的消耗，這類復鹽在水中的溶解度極低。在較高 pH 值條件下，這類復鹽的結晶可以使砷和鉛在水中的濃度都達到飲用水的標準。近些年的研究結果還表明，砷和鉛可以進入類沸石相的水化硅鋁網絡體中平衡電荷，或作為網絡體骨干的一部分而被高度固化。（3 3 ）二噁英固化的機理二噁英（dioxin，DXN），化學名為二氧雜環乙烷，標準狀態下一般呈白色固體，無色無味；熔點約為 303～305℃，當溫度達到 705℃以上時開始分解；難溶于水，美國環保局（US EPA，1900）推薦 2，3，7，8—TCDD 的水溶解度為 19.3ng/L，易溶于有機溶劑和脂肪；二噁英的蒸氣壓很低，大致為 8.3×10-13 ～4.8×10 -8 mmHg，一般隨取代氯原子數目的增加而降低，在大氣環境中超過 80%的二噁英分布在大氣顆粒物中。大部分的二噁英在生物體內不易被代謝，具有生物蓄積與生物放大作用。現行的垃圾焚燒技術的爐內溫度可以達到 850℃～900℃，絕大部分二噁英已經被分解，加之二噁英具有極低的溶解度和飽和蒸汽壓和極高的脂溶性，所以垃圾焚燒飛灰中二噁英通過溶解于水中和揮發傳播的比例很小，只可能通過隨垃圾焚燒飛灰顆粒進入土壤和水環境以造成污染，本技術通過物理包裹的方法斷絕了其污染傳播途徑，具體為礦渣基膠凝材料-垃圾焚燒飛灰水化反應所形成的固化體系中含有大量的 C-S-H 凝膠，其緊致的結構可降低整體固化體的滲透性，把含二噁英顆粒包裹固定其中。

鑒于電廠貯灰壩壩體安全的重要性，對貯灰壩進行自動監測是現代管理的需要，同時與當代高新科技發展相適應，建立先進的計算機監測系統。 本系統的主要作用在于：1、建立電廠貯灰壩壩體滲流、變形（長期）自動監測系統；2、實現電廠、電管局的遠距離監控；3、實現對監測壩體穩定的實時分析和安全預警。 系統監測內容：1、貯灰壩浸潤線的位置；2、貯灰壩運行期的沉降和水平變位。 系統運行方式：1、現場監測人員的手動巡檢；2、電廠監控（撥號或光纖上網）。 監測儀器與設備：監測系統采用的監測儀器以穩定、可靠和耐久為原則，對埋設在壩體內部的監測儀器滲壓計和多點變位計，全部選用美國GEOKON（基康）公司產品。 數據采集系統有三個模塊：數據采集模塊、數據庫模塊、圖形顯示模塊。數據采集模塊可以實時采集數據并可按給定的時間間隔采集數據，數據庫模塊將采集的數據存儲起來，圖形顯示模塊進行形象的顯示同時進行安全診斷等。 監測系統組成：監測系統主要由監測儀器系統、數據采集系統、數據管理系統、安全預警系統四部分組成。

本發明提供一種高爐瓦斯灰碳來源的定量檢測方法，包括標定·690·和檢測步驟；標定步驟為：獲取多種不同煤焦質量比例的煤焦樣品的拉曼光譜，依據拉曼光譜確定 D 峰與 G 峰強度比 ID/IG，以及 D 峰與G 峰間的波谷最低點 V 與 G 峰強度比 IV/IG，將其作為評價指標，建立樣品的煤炭或焦炭占樣品中含碳物質的比例與評價指標間的映射關系；檢測步驟為：對待測高爐瓦斯灰的拉曼光譜分析，確定 ID/IG 和

本項目的產品主要用于穩定和固化垃圾發電廠鍋爐產生的飛灰中的重金屬元素，防止固化填埋后飛灰中的重金屬溶出而污染土壤和地下水環境。

在對我國城市生活垃圾焚燒飛灰污染性質全面表征的基礎上，針對其污染特點，對 飛灰穩定化處理藥劑和工藝進行了比選與實驗研究，開發了具有自主知識產權的飛灰穩 定化組合處理技術。該技術組合應用基于化學機理的穩定過程和物理機理的固化過程， 使飛灰中的重金屬轉化為具有地質化學穩定性的極低水溶性化合物，處理后飛灰污染物 濃度低于《生活垃圾填埋場污染控制標準 GB16889-2008》規定的進入衛生填埋場處置的 限值，滿足在衛生填埋場中處置的長期環境安全性要求。 基于上述發明專利工藝，通過關鍵設備的比選改進、設計和操作參數優化，本成果 實現了我國生活垃圾組成背景下的焚燒飛灰化學穩定化處理工程的長期運行，成為 GB16889-2008 標準頒布后國內首次工程應用實例，達到了飛灰無害化處理的領先水平。 與國外同類技術比較，本成果穩定化處理后的飛灰產物具有長期環境安全性、填埋 操作方便、增容比小的優勢，重金屬穩定化指標更優。工程實踐表明，飛灰穩定化處理 及后續衛生填埋處置綜合成本合計為 540 元/噸，與目前主流的飛灰固化或穩定化處理 后去危險廢物安全填埋場處置綜合成本比較，節支達 400 元/噸以上；填埋容積亦減少 20%。本成果以衛生填埋替代成本昂貴且容量十分有限的安全填埋處置，具有明顯的經 濟和環境效益。

產品詳細介紹功能特點：  1.采用微機實現測量過程的自動控制。系統采用WINDOWS98操作系統，在測試的同時可進行數據處理、查詢、修改等其它工作，實現一機多用。  2.采用CCD攝像技術，圖象清晰，能直接攝取高溫爐內灰錐形態變化并實時顯示圖象，測定過程直觀。  3.按國家標準規定方法微機自動判斷熔融特征溫度：變形溫度（DT）、軟化溫度（ST）、半球溫度（HT）和流動溫度（FT）。并將全過程圖像存盤，以便于檢驗、分析。  4.屏幕顯示溫升曲線，可打印灰錐圖象結果及溫度。  5.采用先進的加熱器件和保溫材料，升溫快、控溫準確、故障率低。  6.高溫爐帶有轉盤，裝樣方便、簡裝。  技術參數：  測定精度符合GB/T219—1996要求  控溫范圍：（0~1600）℃  溫度顯示分辨率：1℃  測溫誤差：±3℃  高溫恒溫區長度：≥30mm  控溫精度：≤±5℃  溫度顯示精度：0.2級  升溫速度：≤900℃，（15~20）℃/min；＞900℃，（5±1）℃/min。  工作電源：AC220V±22V 50HZ±1HZ，功率：≤5KW。  外形尺寸（mm）：控制器：470×230×410  高溫爐：700×400×420  重量：控制器10kg，高溫爐30kg