飞灰造粒回炉无害化处置工艺

　　随着城市化进程加快和工业活动日益频繁，各类燃烧与高温处理过程产生的飞灰量持续攀升。作为典型的二次污染物，飞灰因其富含重金属、二噁英及可溶性盐等有害成分，被广泛列为危险废物，亟需科学、有效、可持续的无害化处置技术。在此背景下，“飞灰造粒回炉”作为一种集物理改性与高温处理于一体的创新工艺，正逐步成为飞灰综合治理的重要方向。

　　一、技术背景：为何需要飞灰造粒回炉?

　　飞灰主要来源于垃圾焚烧、燃煤发电以及钢铁、化工等工业窑炉的烟气净化系统。

　　根据来源不同，其化学组成与污染特性各异：

　　垃圾焚烧飞灰：含有铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)等多种重金属，以及持久性有机污染物如二噁英，且可溶性氯盐含量高，极易造成土壤与地下水污染，属于《国家危险废物名录》中的HW18类废物;

　　燃煤飞灰：以SiO₂、Al₂O₃为主，部分可用于建材生产，但高硫或含重金属超标者仍需进行无害化处理;

　　工业窑炉飞灰：可能携带特定有毒元素(如砷、汞)或有机毒物，具有较强的环境风险。

　　传统处置方式多依赖安全填埋，但存在土地资源占用大、长期环境风险不可控等问题。而将飞灰直接回炉处理虽理论上可行，却面临诸多现实挑战：飞灰粒径极细(通常<10μm)，流动性差、易扬尘，在炉内停留时间短，导致污染物去除效率低。

　　因此，通过“造粒”对飞灰进行物理形态改良，提高其输送性、稳定性和热反应效率，成为实现有效回炉处置的关键前置步骤——飞灰造粒回炉工艺应运而生。

　　二、核心工艺流程：从粉末到颗粒，再到无害化重生

　　飞灰造粒回炉工艺是一个系统工程，涵盖预处理、造粒、干燥与高温处置四大环节，形成闭环式无害化处理链条。

　　1. 飞灰预处理

　　脱水/干燥：对于湿法脱酸后含水率较高的飞灰(可达30%以上)，需采用滚筒干燥机或流化床干燥器将其水分降至10%以下，防止后续造粒过程中粘连结块。

　　筛分除杂：通过振动筛或磁选设备去除金属碎片、大颗粒杂质，确保原料均匀性，保障造粒质量。

　　2. 配料与造粒

　　此阶段是工艺的核心，目的在于改善飞灰的成型性与热稳定性。

　　配料设计：

　　粘合剂：常用水泥、膨润土、水玻璃等，增强颗粒机械强度，避免回炉过程中破碎;

　　助熔剂：如石英砂、石灰石，调节灰渣熔融温度，减少熔融能耗;

　　稳定剂：如硫化钠，可预先固定部分重金属离子，减少高温挥发。

　　造粒方式：

　　圆盘造粒机：适用于具有一定粘性的物料，依靠离心力滚动成球，产出近球形颗粒;

　　挤压造粒机：适合硬度较高或不易团聚的物料，通过螺旋挤压成型后切割为柱状颗粒。

　　造粒目标粒径一般控制在 3–10mm，便于输送与炉内均匀分布。

　　3. 颗粒干燥

　　湿颗粒含水率通常在15%–20%，必须经热风干燥至含水率<5%，以防入炉后因水分迅速汽化导致“爆粒”现象，引发炉内压力波动或粉尘逸散。

　　4. 回炉高温处置

　　根据飞灰特性选择合适的高温处理路径：

　　焚烧炉回炉：适用于含有机物较多的飞灰，在850℃以上高温中停留≥2秒，可使二噁英分解率超过99%，同时部分挥发性重金属进入烟气系统进一步捕集;

　　熔融炉处理：针对重金属含量高的飞灰，在1300–1600℃下实现熔融，重金属被包裹于玻璃态熔渣中，浸出毒性显著减少(可达GB 5085.3标准限值以下)，熔渣可作为路基材料或陶瓷原料;

　　水泥窑协同处置：将造粒飞灰送入新型干法水泥窑，在1400℃以上的强碱性环境中，污染物被固化于熟料晶格中，实现“以废治废”，且不影响水泥性能。

　　三、关键技术要点与挑战应对

　　颗粒性能控制

　　要求颗粒具备良好的抗压强度(>5MPa) 和热稳定性，防止运输与投料过程中的粉化;

　　粒径需匹配炉型：如流化床炉适宜3–5mm细颗粒，回转窑则适合5–10mm粗颗粒。

　　二次污染防控

　　回炉烟气必须经过“活性炭吸附 + 布袋除尘 + 湿法脱酸”等多级净化，确保重金属、HCl、SO₂等达标排放;

　　熔融渣需定期观测浸出毒性，符合《危险废物鉴别标准》后方可资源化利用或填埋。

　　经济性优化策略

　　推广使用工业副产品替代传统粘合剂，如粉煤灰、矿渣微粉替代部分水泥，减少成本;

　　回收熔融或焚烧余热用于飞灰干燥，提高整体能效，减少运行费用。

　　四、应用场景与综合优势

　　主要应用领域：垃圾焚烧厂配套飞灰无害化处置;燃煤电厂高污染飞灰的协同处理;钢铁、有色金属冶炼等行业含重金属飞灰的高温固化。

　　五、迈向绿色循环的新范式

　　飞灰造粒回炉无害化处置工艺，不仅是对传统填埋模式的突破，更是构建“减量化、资源化、无害化”固废治理体系的关键一环。该技术通过物理改性与高温熔融的协同作用，实现了危险废物的深度净化与价值再生，契合国家“双碳”战略与生态文明建设需求。

　　未来，随着智能控制、低碳粘合剂开发及余热有效利用技术的进步，飞灰造粒回炉工艺将进一步向自动化、节能化、资源化方向发展，为工业固废的绿色转型提供坚实支撑。