据2021年中国统计年鉴，2020年我国垃圾焚烧比例占比刚刚超过50%，飞灰产生量约610万吨/年。同期住建部多个方面数据显示焚烧比例占比超过70%，超前完成《十四五城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》，而据中国城市环境卫生协会数据，目前焚烧比例占比已接近80%，焚烧飞灰产生量达到976万吨/年。参悟 正己！深度剖析！危废破局方案曝光，技改零填绝处逢生？俨然飞灰已经从生态环境部角度得到重视，飞灰收集、资源化技术也慢慢的变成为资本和研究热点。危险废物焚烧设施灰渣收集一体化技术探讨研究与实践除了飞灰收集技术外，本文作者张总从科学会客角度分享垃圾焚烧飞灰一步电熔法制矿物棉工艺，谢谢关注！

  本文选取当前国内垃圾焚烧发电企业经营共性问题飞灰处置做多元化的分析，通过对飞灰产生、处理处置现状、行业难点及创新工艺等背景进行综述，发现飞灰一步电熔法工艺优势显著，能够生产矿物棉等新材料，同时实现飞灰处理处置无害化、减量化和资源化，有着非常明显环境效益和经济效益。

  矿物棉制品由于具有优良的保温、吸音、隔热、防火、透气等性能，使用十分广泛，在工业上主要使用在于热力管道，炉窑，船舶，石油，化工，钢铁，纺织，热电，车辆制造等；在建筑上主要使用在于采暖工程，屋顶，外墙保温等。其熔炼工艺无论是冲天炉生产技术、天燃气炉生产技术，还是冷渣电炉生产技术、热熔渣电炉生产技术，均是以一般钢铁工业固废高炉渣及天然岩石玄武岩、辉绿岩等为主要的组成原材料，经复配高温熔化制成的无机纤维制品。作为普通工业固废的钢铁高炉渣在制造矿物棉中作为原辅料使用，化学性能稳定，处理起来难度不大，熔炼工艺也非常成熟，尤其是近三十多年来在矿渣棉生产中消耗了大量的工业固废高炉渣，通过资源的循环再利用也使固废得到了最佳应用，附加值大幅度提高十几倍。而随着符合工艺规定要求的原料高炉渣供应日渐紧张，在循环利用环节中，除了普通工业固废，能否把存量巨大的危废作为制造矿物棉的原料来使用，实现安全化，无害化、低能耗、资源化处理来创造更大价值呢？本文重点对垃圾发电焚烧后的飞灰作为原料一步法生产矿物棉工艺进行可行性浅析。

  随着我们国家的经济的持续不断的发展，城市生活垃圾逐渐增多，其处置问题也日益严峻，当前主要的解决方法是焚烧，填埋和堆肥。而焚烧中的垃圾发电技术是把垃圾放在焚烧炉中燃烧并将余热回收发电，是垃圾无害化、资源化的有效解决方法。近些年，我国垃圾发电行业迅猛发展，企业主要以机械炉排焚烧炉和流化床焚烧炉为主，炉排炉焚烧产生飞灰量约占垃圾焚烧量的3%～5% ；流化床炉焚烧产生飞灰量约占垃圾焚烧量的10%～15%。在焚烧运行中烟气净化系统捕集的飞灰、烟道及烟囱底部沉积的底灰产生量巨大，年产生总量约在1000万吨以上。这些细小呈浅灰色粉末状颗粒，其除了含有与普通工业固废高炉渣相同的二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁等，还含有毒性二噁英、可溶盐、铅、镉、汞、锌等重金属污染成分，如果处置不当，将会污染地下水、土壤和空气，给当地环境带来非常大隐患。《国家危险废物名录》明确编号为HW18的飞灰的危险特性为毒性，必须对其进行无害化处理。当前国内解决方法主要为：水泥固化法，化学稳定法，熔融固化法，生物降解法，水洗脱盐及炉窑协同处置法等。这几种解决方法中，飞灰经固化稳定等预处理并经检测合格后进入填埋场，但因产生量巨大，填埋场用地紧张，扩容难等问题，并且填埋处理后任旧存在一定有害物浸出的环境风险，致使一些地方谨慎对待本区域内处理后直接填埋。而随着处置资源的紧缺，也带来了成本的直线上升，加之低价竞争，出现价格与成本不匹配情况，使企业利润非常低甚至亏本状态。而熔融技术在美国，德国，英国，日本等发达国家都得到了较好应用，它不仅能使飞灰减容2/3，重金属在高温熔融中形成稳定的化合物，而且可完全分解掉毒性二噁英，熔融渣体作为原料复配后立即进入保温材料生产工序，因此在资源利用，减量化，无害化处理上具有极大优势，是垃圾发电行业危废循环再利用的新方向，前景很广阔！

  飞灰因全国各地垃圾发电企业收集到的垃圾种类不一样，成分差值偏大，汇总起来基本化学组分如下。

  从以上数据对比能够准确的看出，飞灰有着与矿渣化学成分所主要含有的硅、铝、钙、镁相同项，具备了熔融渣体成纤的基础数据。其中不可溶物约占组分总量的70%左右，可溶物约占组分总量的30%左右。飞灰组分虽然含硅铝两项比较低，但是通过添加助剂复配即能得到符合工艺要求的岩浆体，从而有着规模化生产的可行性。

  飞灰电熔融一步法制造保温材料工艺是一个突破性的创新探索，是指把飞灰作为原辅料通过工艺调配处理直接应用到生产中。其生产线作为一个系统的工程，最重要的包含：预处理系统，配输料系统，烘干系统，熔制系统，成纤系统，集棉系统，打褶系统，固化系统，冷却系统，切割系统，包装系统，环保系统，水处理系统等。与一般电炉生产矿物棉生产线相比，除了预处理系统，配输料系统及熔制系统，环保系统要重新配置外，炉下其它系统设备基本不变，共同部分占整个生产线%左右。根据计算，采用飞灰一步法电熔生产保温材料工艺，全年生产扣除检修日及假期，按照最低实际生产330个工作日，单日最低产能120吨计算，年制造成本总计比一般矿物棉电炉生产线万元左右。再加上飞灰一般预处理费用每吨在1800--2500元，单日按照飞灰产生量60吨计算，预计全年节省费用约在3564--4950万元之间。此项目不但可消除电厂飞灰处理上的巨大费用负担，又使危废资源化再利用，大幅度提升了其附加值。无论是在政策支持上还是生产成本上飞灰电熔生产保温材料工艺都具有很大的优势，是垃圾发电企业危废处理的一个重要发展方向。

  飞灰一步电熔法生产矿物棉技术是把飞灰（提前预处理）在1300--1500度电熔炉内高温熔化，同时根据灰体成分添加不同比例的原料助剂，制成符合矿物棉成纤生产的基本工艺要求浆体成分的过程，当前该技术已经由实验示范阶段发展到中试阶段，其成果为规模化生产迈出了重要一步。在整个高温熔融过程中，从下料初始到熔融成符合工艺技术要求的岩浆流出虹吸口，时间上超过其它工艺飞灰熔融处理时间，进一步减少了重金属的二次污染，使反应更彻底，并能制得符合规定标准的浆体。飞灰在熔融过程中的密度大幅度提升，减容减量最高达70%以上，其中的SiO2和Al2O3几乎全部留在熔渣中，形成的岩浆体硅铝钙组分含量总和在90%左右，这种以硅酸盐形式存在下的多种化学组分，相互交融形成共熔点较低的熔体，利于了工艺成纤，也使整个电熔融过程降低了能源消耗。灰体中所含的有机物发生热分解、燃烧及气化，毒性二噁英被有效彻底分解，分解率可达到99.9%以上。所含的无机物则熔融成玻璃溶体，重金属盐类少部分发生气化，部分转移到玻璃溶体里，得以有效固溶，为下一步的熔体成纤阶段奠定了基础。

  （1）飞灰与助剂原料的配比。由于垃圾产生的地区，垃圾成分及企业的焚烧工艺不同，在焚烧垃圾后产生的飞灰组分差别较大。因此从安全的角度考虑，不同的材料配比会产生不同的废气及溶体，要根据飞灰成分，在选择助剂材料时最大限度地考虑这几种材料的相容性、还原性和共熔性等，不能出现相遇熔融后发生剧烈化学反应，产生大量热或是更强毒性混合体等情况。

  （2）熔炼过程中熔体氯盐类对炉体耐材和电极影响。由于熔体中残存氯盐成分会对耐材及电极产生一定侵蚀，尤其是生产线因故障停机时间比较久或是停炉阶段，炉内温度的下降都会增加析出性接触耐材及电极的侵蚀。所以要根据熔融的混合体浆体成分，考虑生产线的主体设备的设计。

  （3）溶体对纤维的影响。生产中添加助剂材料时，并非简单的加入主含硅铝两项的材料就行，应该要依据组值和熔融工艺精心计算，调配出科学的技术配方，以免组分失调，浆体出现大的化学变动，干扰纤维定型。还需要仔细考虑混合物熔岩里残存的氯盐及重金属对纤维成型和日后纤维稳定性的影响，以保证生产出的产品质量能达到国家标准要求。

  （4）从环保角度考虑。由于不一样的材料的配比产生的熔体及废气不同，需要尽可能控制溶体中重金属的比例和酸性废气等有害化学气体逃逸。例如：熔炼时二噁英发生有效分解、燃烧、气化，为防止二噁英在后端输出过程中再次合成，需要配置急冷装置处理。还需要按照重金属Pb，As，Cd，Zn，Cr，Cu挥发的强弱程度，采取处置措施，防止少部分挥发的重金属及氯盐类侵蚀环保设备及逃逸到大气中造成二次污染，来实现整条生产线的三废达标运行。

  我国从1998年颁布《国家危险废物名录》至今，危废处置经历二十多年的发展，取得了一定成绩。但无论在技术上还是经验上仍然有一些不足，与发达国家之间还存在一些差距。实现垃圾发电危废的高效利用，进行处置上的工艺技术创新，可进一步实现社会及经济的可持续发展。而飞灰一步电熔法生产保温材料工艺具有能源利用率好，有害于人体健康的物质熔融彻底，环保效益显著，附加值高等特点，一旦成功的长期性，连续性，大规模化生产将是行业一大突破，必定会带来更大的经济效益与社会效益！

  中国建筑材料流通协会固废处置专业委员会隶属于中国建筑材料流通协会，是开展基础性、通用性、综合性标准化科研和服务的社会公益类科研机构。

  固废处置专委会严格按照《国务院关于印发深化标准化工作改革方案的通知》、《标准化法》、《团体标准管理规定》等指导文件开展服务工作，统筹协调建材行业标准化工作整体规划部署，组织制定和持续完善建材行业专业标准体系；秉承创新的服务模式和个性化订制服务理念，积极做出响应国家鼓励制定发布满足市场和创新需要的团体标准的号召，为建材行业高水平质量的发展提供标准技术支撑。目前，专委会负责中建材协标准制修订工作、标准推广应用实施、创新技术成果转化、标准化科学研究、合格检测、评估认证、宣贯、培训和解释、提供技术资讯等工作。

  科技成果评价对于推动科学技术创新、提高科技成果的质量和效益、促进科技成果转化和应用、提升公司和社会影响力、获取政策支持和经费资助、促进科研人员职业发展和技术交易等方面都具备极其重大作用。

  中国建筑材料流通协会科技奖是经国家科技部批准设立、在国家科技奖励办公室奖励系列中，由中国建筑材料流通协会发起并具体承办的对全国范围的行业科学技术奖项，每年评审授奖一次，名副其实为国家级奖项，公信力与权威性亦是行业公认。