解密：飛灰如何處置成資源？
【谷騰環保網訊】近日，生態環境部、國家發改委正式批復全國第一批區域性特殊危險廢物集中處置中心項目及其單位清單，海螺環保集團有限公司（以下簡稱海螺集團）全資子公司蕪湖海螺環保科技有限責任公司（以下簡稱蕪湖海螺）飛灰處置項目（含巢湖待建飛灰處置項目）位列其中。
入選的蕪湖海螺項目定位是重點類別區域處置中心，重點處置飛灰等特殊類別危險廢物。據了解，蕪湖海螺項目處置飛灰使用的基礎技術——飛灰水洗脫鹽工程化應用技術（第二代），由北京中科國潤環保科技有限公司（以下簡稱中科國潤）研發。
據悉，早在2019年，海螺集團與北京中科國潤達成合作項目——安徽蕪湖海創飛灰資源化處置項目，采用飛灰水洗脫鹽工程化應用技術處置垃圾焚燒飛灰。這一技術在2019年入選生態環境部第一批《“無廢城市”建設試點先進實用技術》目錄之后，如今，蕪湖海螺又再次以這一技術入選區域性特殊危險廢物（飛灰）集中處置中心項目。
記者了解到，目前，飛灰水洗脫鹽工程化應用技術已從一代更新迭代到了三代。那么，這項技術如何處置飛灰，三代技術能解決哪些行業痛點？本報記者采訪了中科國潤負責人及相關專家。
飛灰水洗后入窯，保障水泥品質
眾所周知，飛灰相當于垃圾中有害物質的濃縮物，雖然含有二惡英及重金屬等有害物質，不過利用得當也是一種資源。因此，如何有效處置利用飛灰是行業探索攻克的一項課題。
據悉，通過水泥窯協同處置生活垃圾焚燒飛灰，可以有效去除飛灰中的二噁英，并將重金屬固化在水泥中，是除填埋之外生活垃圾焚燒飛灰處置的又一重要途徑。
近年來，不少地方出臺鼓勵飛灰資源化利用技術的政策。《浙江省危險廢物“趨零填埋”三年攻堅行動方案》中提出，要加強水洗飛灰、精制廢鹽等預處理產物的檢測和管理。
蕪湖海螺應用的飛灰水洗脫鹽工程化應用技術中，水洗飛灰、蒸發制鹽是重要步驟。
飛灰中含有大量鉀、鈉和氯，這些物質影響水泥生產工況條件。此外，水泥產品如果氯離子含量高，氯鹽會侵蝕鋼筋，影響建筑壽命。一般飛灰中的氯離子含量占比能達到20%以上，鉀和鈉占比能達到15%，通過水洗工藝可以將這些物質轉化成鉀鹽鈉鹽變廢為寶。水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰提取鹽產品是經濟循環、工業循環和產業鏈延伸，這種科技創新和商業模式方向值得推廣。中國水泥協會副秘書長李琛在接受本報記者采訪時說。
據介紹，我國對水泥的鉀、鈉、氯含量有嚴格規定。以氯含量為例，水泥質量標準GB175-2023中，氯離子含量要求為小于0.06%(質量比)。通過水洗稀釋飛灰中的鉀、鈉和氯，可以提高飛灰作為水泥原料的添加比例。
那么，飛灰是如何被水洗的？
據中科國潤董事長李忠鋒介紹，垃圾焚燒飛灰通過密閉的罐車運到具有水泥窯協同處置危廢資格的水泥廠時，會通過氣體將其抽送到一個密閉儲倉，再計量加入一定水，對飛灰中的鉀、鈉和氯進行溶解，飛灰變成泥漿后靜置分離為水和泥渣。此時的泥渣含水量高，仍含有一部分溶解的氯，所以要再次漂洗稀釋。
據悉，蕪湖海螺使用的飛灰水洗脫鹽工程化應用技術設備配有“三級逆流漂洗”設備，經過三次水洗，泥渣中的鉀、鈉、氯被反復稀釋，含量大大降低，能夠達到水泥原料的要求。
值得注意的是，由于水洗液呈堿性，而在堿性水條件下，二噁英不溶于水、重金屬微溶或難容溶水，因此，經過水洗分離后，這些物質大部分還留在飛灰泥渣中，泥渣進入水泥窯后，經過1000多度的高溫焚燒，最終二噁英被焚燒清除，重金屬則根據相應標準被固化到了水泥熟料中。至此，飛灰泥渣得以資源化利用。
進一步分離飛灰，減少二噁英附著
飛灰泥渣被水泥窯處置后，留下了大量稀釋飛灰的水洗液。這些水洗液屬于濃鹽水，鉀、鈉、氯含量極高。處置這些濃鹽水也是水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰的重要一環。這其中又分為兩步，第一步要先解決水洗液中仍殘留的小部分飛灰；第二步要對鉀、鈉、氯進行提取。
“飛灰的粒徑非常小，一般在幾微米到幾十微米。其中，30微米的占比約60%以上。這使得飛灰在靜置水池中，一方面不容易沉淀，要想分離飛灰，就要保證它有充足的沉淀時間；另一方面，粒徑小粘度會非常高，飛灰很容易掛壁，不會輕易沉淀到底部，這給飛灰提取帶來了困難。”中國中材國際工程股份有限公司研究總院總工程師、國家建材科教委水泥技術裝備專業委員會主任、教授級高工狄東仁告訴本報記者。
據悉，目前，國內工業濃鹽水常用的一個處理辦法就是加入藥劑進行絮凝，然后通過沉淀或過濾，將水中的固體物質分離出來。
“但由于飛灰粒徑非常小，長時間沉淀后，通過較高轉速攪拌進行分離，飛灰會從四周向上翻動，盡管能解決掛壁現象，但是水和飛灰又容易攪渾。另外，傳統的砂濾或者膜過濾也有問題。砂濾工藝有反洗流程，飛灰粒徑較小，會扎到砂里無法反洗出來；膜過濾工藝，則由于水洗液中含有鈣鎂離子和堅硬的飛灰顆粒，很容易污染破壞膜過濾層。”中科國潤正高級工程師趙小楠介紹說。
為解決這一問題，中科國潤自主研發了一套水洗液緩沉—穩定一體化裝備，不僅實現了溢流含固率低于1%，低流含固率高于20%，極大提高了后續處理設備的運行效率。
“具體來說，上述一體化裝備，耦合了輻流沉淀池和豎流沉淀池的功能，加上多點布水，避免飛灰擾動，同時，給予飛灰五天左右的停留時間讓其沉降，然后采用刮泥機將底部的飛灰刮出來，再次投入到水泥窯中。”李忠鋒說，這一部分非常重要，因為水中這些飛灰顆粒，仍然附著一部分二噁英，如果去除不干凈，會影響下一步水洗液蒸發結晶過程產出的結晶鹽的品質。
據了解，去除飛灰和其他雜質之后的水洗液，被用來蒸發制鹽，蒸發過程中的冷凝水會再循環到前端去洗灰，這就形成了一個閉環，整個系統可以實現污水零排放。
水洗液蒸發制鹽，鹽制品利用有待探索
對水洗液進行沉淀，分離出飛灰之后，就可以進行第二步蒸發制鹽，主要制品是氯化鈉鹽和氯化鉀鹽。這也是第三代技術主要的應用場景。
中國建筑材料科學研究總院環保所何捷教授說：“用水洗技術處置飛灰，最早源于日本，但日本技術沒有后面對飛灰水洗液提鹽這一步驟，一般對重金屬處置之后，就直接排海了，因此，成本比較低。”
事實上，蒸發制鹽經濟性是行業面臨的難題。由于飛灰水洗液當中鈣含量非常高，蒸發時容易結垢，需加入碳酸鈉形成碳酸鈣沉淀，降低水中的鈣離子。據介紹，每噸碳酸鈉價格約3000元，處置一噸飛灰需要碳酸鈉約150kg—180kg，整體來說，用量大，價格高。
為解決蒸發制鹽的成本高的問題，中科國潤的飛灰水洗脫鹽工程化應用技術（第三代），研發了“雙堿—多點加藥”技術，可在確保水洗液硬度去除效果（＜100mg/L）基礎上，大幅降低藥劑成本。
“所謂雙堿法，就是用硫酸鈉替代一部分碳酸鈉。硫酸鈉每噸價格500多元，與3000元一噸的碳酸鈉相比，價格大幅降低。硫酸鈉和碳酸鈉按照7：3的比例同時添加，既能降低水洗液硬度，也能降低藥劑成本。”李忠鋒說。
據悉，每噸飛灰大約可以提取25%左右的氯化鈉鹽，5%左右的氯化鉀鹽。氯化鈉鹽可以作為溶雪劑使用，在印染工業生產中也可使用；而氯化鉀是農肥的原料，我國每年的鉀肥消耗量約1600多萬噸，國內年產能或產量只有500多萬噸，大量都要靠進口（氯化鉀是我國8種稀缺礦產資源之一）。
為更好地回收氯化鉀鹽，飛灰水洗脫鹽工程化應用技術（第三代）中，應用了兩級強循式蒸發結晶工藝、分質結晶和鉀鈉鹽分離數字化自動控制系統，可實現飛灰中鉀鹽回收率高于80%。
本報記者了解到，近日，中科國潤飛灰水洗脫鹽工程化應用技術第三代技術使用的“雙堿-多點加藥”技術，兩級強循式蒸發結晶工藝、分質結晶和鉀鈉鹽分離數字化自動控制系統和水洗液緩沉一穩定一體化裝備通過了相關專家的鑒定，中國建筑材料聯合會為其頒發了科學技術成果鑒定證書。
目前，第三代技術已成功應用于河北鼎星國潤飛灰水洗資源化處置項目。科學技術成果鑒定證書中顯示，技術成果的推廣應用有助于解決項目所在地及周邊地區的飛灰安全處置面臨的問題。以同樣應用了第三代技術的安順臺泥中潤項目處置飛灰5萬噸/年為例，按照滿負荷運行計算，每年約替代石灰石生料3.5萬噸，可節約1260噸標煤，減少二氧化碳排放量1.54萬噸，節省填埋土地一萬平方米，符合國家發展規劃，以及減少非可再生原料開采。
“但值得注意的是，目前，受安全性等因素的影響，飛灰水洗液蒸發制鹽產品的銷路不佳，未來，如何利用這些鹽產品，仍待行業探索。”中國建筑材料聯合會專家委員會委員、北京工業大學教授崔素萍說。
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