近日，生态环(huan)(huan)境(jing)部(bu)、国家发改委正式(shi)批复全国第一批区(qu)域性特殊(shu)危险废物集(ji)中(zhong)处置(zhi)中(zhong)心(xin)项(xiang)目(mu)及其单位清单，海(hai)螺(luo)环(huan)(huan)保集(ji)团有(you)(you)限(xian)公(gong)司(si)(si)(si)（以下简称(cheng)海(hai)螺(luo)集(ji)团）全资子公(gong)司(si)(si)(si)芜湖海(hai)螺(luo)环(huan)(huan)保科(ke)技有(you)(you)限(xian)责任公(gong)司(si)(si)(si)（以下简称(cheng)芜湖海(hai)螺(luo)）飞灰处置(zhi)项(xiang)目(mu)（含巢湖待建飞灰处置(zhi)项(xiang)目(mu)）位列其中(zhong)。
入选的芜(wu)湖海(hai)螺项目定位是重点(dian)类别区域处(chu)置(zhi)中(zhong)心，重点(dian)处(chu)置(zhi)飞(fei)(fei)灰等(deng)特殊类别危险废物。据了解，芜(wu)湖海(hai)螺项目处(chu)置(zhi)飞(fei)(fei)灰使用的基础技术——飞(fei)(fei)灰水洗脱盐工程化应用技术（第二代），由北京中(zhong)科(ke)国润环保科(ke)技有限公司（以下简称中(zhong)科(ke)国润）研发。
据悉，早(zao)在2019年，海螺集团(tuan)与北京中(zhong)(zhong)(zhong)科国润达(da)成合作项(xiang)目(mu)(mu)——安徽芜(wu)湖(hu)海创(chuang)飞灰(hui)(hui)资(zi)源化处置(zhi)项(xiang)目(mu)(mu)，采用(yong)飞灰(hui)(hui)水(shui)洗脱盐(yan)工程化应(ying)用(yong)技(ji)术(shu)处置(zhi)垃圾焚(fen)烧飞灰(hui)(hui)。这一(yi)技(ji)术(shu)在2019年入(ru)选(xuan)(xuan)生态环境部第一(yi)批《“无废城市”建设试点先进实(shi)用(yong)技(ji)术(shu)》目(mu)(mu)录(lu)之后，如今，芜(wu)湖(hu)海螺又再(zai)次以这一(yi)技(ji)术(shu)入(ru)选(xuan)(xuan)区(qu)域(yu)性(xing)特殊危险废物(wu)（飞灰(hui)(hui)）集中(zhong)(zhong)(zhong)处置(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)心项(xiang)目(mu)(mu)。
记者了解(jie)到，目前(qian)，飞灰水洗脱(tuo)盐工程化应用技术(shu)(shu)已从一代(dai)更(geng)新迭代(dai)到了三代(dai)。那么，这项(xiang)技术(shu)(shu)如何处置飞灰，三代(dai)技术(shu)(shu)能(neng)解(jie)决哪些行业痛点(dian)？本报记者采(cai)访了中科国润(run)负(fu)责人及相关专(zhuan)家。
飞(fei)灰水洗后入窑(yao)，保(bao)障水泥品质
众(zhong)所周知，飞灰(hui)相当于垃圾中有害(hai)物质(zhi)(zhi)的浓(nong)缩物，虽然含有二恶英及(ji)重金属等有害(hai)物质(zhi)(zhi)，不(bu)过(guo)利用得当也是(shi)(shi)一(yi)(yi)种(zhong)资源。因此，如何有效处(chu)置利用飞灰(hui)是(shi)(shi)行业(ye)探索攻(gong)克的一(yi)(yi)项(xiang)课题。
据悉，通过水泥(ni)窑协同处置生(sheng)活(huo)垃圾焚烧飞灰，可以(yi)有效去除飞灰中(zhong)(zhong)的二噁(wu)英，并将重金属(shu)固化在水泥(ni)中(zhong)(zhong)，是除填埋之(zhi)外(wai)生(sheng)活(huo)垃圾焚烧飞灰处置的又一重要(yao)途径。
近年来，不(bu)少地方(fang)出台鼓励飞(fei)(fei)灰资源化(hua)利用(yong)技(ji)术的(de)政(zheng)策。《浙(zhe)江(jiang)省危(wei)险废(fei)物(wu)“趋零填(tian)埋(mai)”三年攻(gong)坚(jian)行(xing)动方(fang)案》中(zhong)提出，要加(jia)强(qiang)水(shui)洗飞(fei)(fei)灰、精(jing)制废(fei)盐等预处理(li)产物(wu)的(de)检测(ce)和(he)管理(li)。
芜湖海螺应用(yong)的飞(fei)灰水(shui)洗脱盐工程化应用(yong)技术中(zhong)，水(shui)洗飞(fei)灰、蒸发制盐是(shi)重要步骤(zhou)。
飞(fei)灰中(zhong)含有(you)大量钾、钠(na)和(he)氯(lv)，这些物(wu)质影(ying)响水(shui)泥生产(chan)(chan)工况条件(jian)。此外，水(shui)泥产(chan)(chan)品(pin)(pin)如(ru)果氯(lv)离(li)子含量高，氯(lv)盐(yan)会侵蚀钢筋，影(ying)响建筑(zhu)寿(shou)命(ming)。一般飞(fei)灰中(zhong)的氯(lv)离(li)子含量占比能达(da)到20%以上，钾和(he)钠(na)占比能达(da)到15%，通过水(shui)洗工艺可(ke)以将(jiang)这些物(wu)质转化成(cheng)钾盐(yan)钠(na)盐(yan)变废为宝(bao)。水(shui)泥窑(yao)协同处置垃圾焚(fen)烧飞(fei)灰提取盐(yan)产(chan)(chan)品(pin)(pin)是经济循(xun)环、工业(ye)循(xun)环和(he)产(chan)(chan)业(ye)链延伸，这种科技(ji)创新和(he)商业(ye)模式(shi)方向(xiang)值得推广。中(zhong)国水(shui)泥协会副秘(mi)书(shu)长李(li)琛在接受本报记者(zhe)采访时说。
据介绍，我国对水泥(ni)的(de)钾、钠、氯含(han)量有严格规(gui)定。以(yi)氯含(han)量为(wei)例，水泥(ni)质量标准GB175-2023中，氯离子含(han)量要求(qiu)为(wei)小于0.06%(质量比)。通过水洗稀释飞灰中的(de)钾、钠和(he)氯，可以(yi)提高飞灰作为(wei)水泥(ni)原料(liao)的(de)添加比例。
那么，飞(fei)灰是如何被(bei)水洗的？
据中(zhong)科国(guo)润董(dong)事长李(li)忠锋介绍，垃圾焚烧飞(fei)(fei)灰通过密闭(bi)(bi)的(de)(de)罐车运(yun)到具有水(shui)泥窑协同处置危废资格的(de)(de)水(shui)泥厂(chang)时(shi)，会(hui)通过气体将其抽送到一(yi)个密闭(bi)(bi)储仓，再计量加(jia)入(ru)一(yi)定水(shui)，对飞(fei)(fei)灰中(zhong)的(de)(de)钾、钠和氯(lv)进行溶解，飞(fei)(fei)灰变成泥浆(jiang)后(hou)静置分离为水(shui)和泥渣。此时(shi)的(de)(de)泥渣含(han)水(shui)量高(gao)，仍含(han)有一(yi)部分溶解的(de)(de)氯(lv)，所以要再次漂洗稀(xi)释。
据悉，芜(wu)湖(hu)海螺使(shi)用的飞灰水(shui)洗(xi)脱盐(yan)工程(cheng)化(hua)应用技术设备(bei)配有“三级逆流(liu)漂洗(xi)”设备(bei)，经(jing)过三次水(shui)洗(xi)，泥(ni)(ni)渣中的钾、钠、氯(lv)被反复稀释，含量(liang)大大降低，能(neng)够达到水(shui)泥(ni)(ni)原料的要求(qiu)。
值得注(zhu)意的是，由于水洗(xi)液(ye)呈碱(jian)性，而在(zai)碱(jian)性水条(tiao)件下，二(er)噁(wu)英(ying)不溶(rong)于水、重(zhong)金属(shu)微溶(rong)或难容溶(rong)水，因此(ci)，经过水洗(xi)分离后(hou)，这(zhei)些物质大部分还留在(zai)飞(fei)灰泥(ni)渣中，泥(ni)渣进入水泥(ni)窑后(hou)，经过1000多度的高温焚烧，最终二(er)噁(wu)英(ying)被焚烧清除，重(zhong)金属(shu)则(ze)根(gen)据(ju)相(xiang)应标准被固化(hua)到了水泥(ni)熟料中。至此(ci)，飞(fei)灰泥(ni)渣得以资源化(hua)利用。
进一步分离飞灰，减少二噁英附着
飞灰泥(ni)渣被(bei)水泥(ni)窑(yao)处(chu)置后，留下了大量稀(xi)释(shi)飞灰的水洗液(ye)。这(zhei)些(xie)水洗液(ye)属于浓盐水，钾(jia)、钠、氯(lv)含量极高。处(chu)置这(zhei)些(xie)浓盐水也(ye)是(shi)水泥(ni)窑(yao)协同(tong)处(chu)置垃圾(ji)焚烧飞灰的重要一环。这(zhei)其中又分(fen)为两(liang)步(bu)(bu)，第(di)一步(bu)(bu)要先解决水洗液(ye)中仍(reng)残(can)留的小部分(fen)飞灰；第(di)二步(bu)(bu)要对钾(jia)、钠、氯(lv)进(jin)行提取。
“飞灰的(de)粒径非(fei)常小(xiao)，一(yi)般(ban)在几微米(mi)到(dao)几十(shi)微米(mi)。其中(zhong)，30微米(mi)的(de)占比约60%以上。这使(shi)得飞灰在静置水池中(zhong)，一(yi)方面不容易(yi)沉(chen)淀，要(yao)想(xiang)分离飞灰，就要(yao)保证(zheng)它有(you)充足的(de)沉(chen)淀时间；另一(yi)方面，粒径小(xiao)粘度会(hui)非(fei)常高，飞灰很(hen)容易(yi)挂壁(bi)，不会(hui)轻易(yi)沉(chen)淀到(dao)底部，这给(ji)飞灰提取带来了困难。”中(zhong)国(guo)(guo)中(zhong)材国(guo)(guo)际工程股份有(you)限公司研究总院(yuan)总工程师、国(guo)(guo)家建材科教委(wei)水泥技术装备专(zhuan)业委(wei)员会(hui)主(zhu)任(ren)、教授级高工狄东仁告诉(su)本报记者。
据悉，目(mu)前(qian)，国内工业(ye)浓盐(yan)水常用的一个处理办(ban)法就是加入药剂进行絮凝(ning)，然(ran)后通过(guo)沉淀或过(guo)滤，将水中的固(gu)体(ti)物(wu)质(zhi)分(fen)离出来。
“但由于(yu)飞(fei)(fei)灰(hui)粒(li)径(jing)非常(chang)小，长时间沉淀后，通(tong)过较高(gao)转速搅拌进行(xing)分离(li)，飞(fei)(fei)灰(hui)会从(cong)四周向上翻动，尽管(guan)能解决挂(gua)壁(bi)现象，但是水(shui)和飞(fei)(fei)灰(hui)又容(rong)易搅浑。另外，传(chuan)统的砂(sha)滤(lv)或者膜(mo)过滤(lv)也(ye)有问题。砂(sha)滤(lv)工艺有反洗流(liu)程，飞(fei)(fei)灰(hui)粒(li)径(jing)较小，会扎到砂(sha)里无法(fa)反洗出来；膜(mo)过滤(lv)工艺，则由于(yu)水(shui)洗液中含有钙镁离(li)子和坚硬的飞(fei)(fei)灰(hui)颗粒(li)，很容(rong)易污(wu)染破坏膜(mo)过滤(lv)层。”中科(ke)国润正高(gao)级(ji)工程师赵小楠(nan)介绍(shao)说(shuo)。
为解(jie)决(jue)这一问(wen)题，中科(ke)国润自主研发了(le)(le)一套水(shui)洗液(ye)缓(huan)沉—稳定一体化装备，不仅实现了(le)(le)溢流(liu)含固(gu)(gu)率低于(yu)1%，低流(liu)含固(gu)(gu)率高于(yu)20%，极大提高了(le)(le)后续处理(li)设备的运行(xing)效率。
“具体来说，上述一体化装(zhuang)备，耦合了辐(fu)流沉淀池(chi)和竖流沉淀池(chi)的功能，加上多(duo)点布水(shui)，避(bi)免飞灰扰动(dong)，同(tong)时，给予飞灰五天左右的停留时间让(rang)其沉降，然后采用(yong)刮泥(ni)机将底部(bu)的飞灰刮出(chu)来，再次投入到(dao)水(shui)泥(ni)窑中。”李忠锋说，这一部(bu)分非常重要，因(yin)为水(shui)中这些(xie)飞灰颗粒，仍然附(fu)着一部(bu)分二(er)噁英，如果去除不干净，会影响(xiang)下一步水(shui)洗液蒸发结晶过程产出(chu)的结晶盐的品质。
据了解，去除飞(fei)灰和其他杂质之后的水(shui)洗液，被用来蒸(zheng)发制(zhi)盐，蒸(zheng)发过程(cheng)中的冷凝水(shui)会再循(xun)环到前端去洗灰，这就形(xing)成(cheng)了一个(ge)闭(bi)环，整个(ge)系统(tong)可(ke)以实现(xian)污水(shui)零排放。
水洗(xi)液蒸发(fa)制盐(yan)，盐(yan)制品利(li)用有待探索
对水洗液进行沉(chen)淀，分离出(chu)飞灰之后(hou)，就可(ke)以进行第二(er)步蒸发制盐(yan)，主要(yao)制品是(shi)氯化钠盐(yan)和氯化钾盐(yan)。这也(ye)是(shi)第三代技(ji)术主要(yao)的应用场景。
中国(guo)建筑(zhu)材料科学研究(jiu)总院环保所何(he)捷教(jiao)授(shou)说：“用水洗技(ji)术(shu)处置(zhi)飞灰，最(zui)早源于日(ri)本，但日(ri)本技(ji)术(shu)没有后(hou)面(mian)对飞灰水洗液提盐这一步骤，一般对重(zhong)金属处置(zhi)之后(hou)，就(jiu)直接(jie)排海了，因此，成本比(bi)较(jiao)低。”
事实上，蒸发制盐经济性是(shi)行业面临的难题。由于飞灰水洗液当中钙含量非常高，蒸发时容易(yi)结垢(gou)，需(xu)加入碳酸钠形(xing)成碳酸钙沉淀，降(jiang)低水中的钙离子。据介绍，每吨碳酸钠价格(ge)约3000元(yuan)，处置一吨飞灰需(xu)要碳酸钠约150kg—180kg，整体(ti)来说，用量大，价格(ge)高。
为解决(jue)蒸发(fa)(fa)制盐的成本高的问题，中科(ke)国润的飞(fei)灰水洗脱盐工(gong)程化应用技(ji)术(shu)（第三代），研发(fa)(fa)了“双(shuang)碱(jian)—多点加药(yao)”技(ji)术(shu)，可在确保水洗液(ye)硬(ying)度去除效果(guo)（＜100mg/L）基础上(shang)，大幅降(jiang)低药(yao)剂成本。
“所谓双碱(jian)法，就是用硫酸钠(na)(na)替代一部分碳(tan)酸钠(na)(na)。硫酸钠(na)(na)每吨价格(ge)500多(duo)元，与3000元一吨的(de)碳(tan)酸钠(na)(na)相比，价格(ge)大(da)幅降低(di)。硫酸钠(na)(na)和碳(tan)酸钠(na)(na)按照(zhao)7：3的(de)比例(li)同时添加，既能降低(di)水洗液硬度，也能降低(di)药剂成本。”李忠锋(feng)说。
据悉，每吨飞灰大(da)约可(ke)以提(ti)取25%左(zuo)(zuo)右的(de)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)钠盐(yan)，5%左(zuo)(zuo)右的(de)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)钾盐(yan)。氯(lv)(lv)(lv)化(hua)钠盐(yan)可(ke)以作(zuo)为溶雪(xue)剂使用，在印染工(gong)业生产(chan)(chan)中也(ye)可(ke)使用；而氯(lv)(lv)(lv)化(hua)钾是(shi)农肥的(de)原料，我国(guo)每年(nian)的(de)钾肥消耗量(liang)约1600多(duo)(duo)万(wan)吨，国(guo)内年(nian)产(chan)(chan)能或产(chan)(chan)量(liang)只有500多(duo)(duo)万(wan)吨，大(da)量(liang)都(dou)要(yao)靠进口（氯(lv)(lv)(lv)化(hua)钾是(shi)我国(guo)8种稀缺矿产(chan)(chan)资源之(zhi)一）。
为更好地回收氯(lv)化钾(jia)盐(yan)，飞灰(hui)水洗脱盐(yan)工(gong)程化应用技术（第三代(dai)）中，应用了两(liang)级强循式蒸(zheng)发结晶工(gong)艺(yi)、分质结晶和钾(jia)钠盐(yan)分离数字化自动控制系统，可实现飞灰(hui)中钾(jia)盐(yan)回收率高于80%。
本报记者了解到，近日，中科(ke)国润飞灰(hui)水(shui)洗脱盐(yan)工程化应用(yong)技(ji)(ji)术(shu)第(di)三代(dai)技(ji)(ji)术(shu)使用(yong)的“双碱-多点(dian)加(jia)药”技(ji)(ji)术(shu)，两级强(qiang)循(xun)式蒸发结(jie)晶工艺、分质结(jie)晶和钾钠盐(yan)分离数字化自动控制(zhi)系统和水(shui)洗液缓(huan)沉(chen)一(yi)稳定一(yi)体化装备通过了相关(guan)专家的鉴(jian)定，中国建筑材料联合(he)会为(wei)其颁(ban)发了科(ke)学技(ji)(ji)术(shu)成果鉴(jian)定证书。
目前(qian)，第三(san)代(dai)技(ji)术已成功应用(yong)于河北鼎星(xing)国润(run)飞(fei)灰水(shui)洗(xi)资源化(hua)处(chu)置项(xiang)目。科学技(ji)术成果鉴定证书(shu)中(zhong)显示(shi)，技(ji)术成果的(de)推广应用(yong)有(you)助(zhu)于解决项(xiang)目所在地(di)及(ji)周边地(di)区(qu)的(de)飞(fei)灰安全处(chu)置面临(lin)的(de)问(wen)题。以(yi)同样应用(yong)了(le)第三(san)代(dai)技(ji)术的(de)安顺台(tai)泥中(zhong)润(run)项(xiang)目处(chu)置飞(fei)灰5万吨(dun)(dun)/年(nian)为例，按照满负荷(he)运(yun)行计算，每(mei)年(nian)约替代(dai)石灰石生(sheng)料(liao)(liao)3.5万吨(dun)(dun)，可节约1260吨(dun)(dun)标煤(mei)，减(jian)少(shao)二氧(yang)化(hua)碳排放量1.54万吨(dun)(dun)，节省填埋(mai)土(tu)地(di)一万平方米，符合国家发展规(gui)划，以(yi)及(ji)减(jian)少(shao)非可再生(sheng)原料(liao)(liao)开采(cai)。
“但值得注意(yi)的(de)是，目(mu)前，受安(an)全性等因素的(de)影响，飞灰水洗液蒸发制(zhi)盐产品的(de)销路(lu)不佳，未来，如何利用这些盐产品，仍待行(xing)业探索。”中国建(jian)筑(zhu)材料联(lian)合会专家委员会委员、北(bei)京工业大(da)学教授崔素萍说。