解密：飞灰如何处置成资源？
【谷腾环保网讯】近日，生态环境部、国家发改委正式批复全国第一批区域性特殊危险废物集中处置中心项目及其单位清单，海螺环保集团有限公司（以下简称海螺集团）全资子公司芜湖海螺环保科技有限责任公司（以下简称芜湖海螺）飞灰处置项目（含巢湖待建飞灰处置项目）位列其中。
入选的芜湖海螺项目定位是重点类别区域处置中心，重点处置飞灰等特殊类别危险废物。据了解，芜湖海螺项目处置飞灰使用的基础技术——飞灰水洗脱盐工程化应用技术（第二代），由北京中科国润环保科技有限公司（以下简称中科国润）研发。
据悉，早在2019年，海螺集团与北京中科国润达成合作项目——安徽芜湖海创飞灰资源化处置项目，采用飞灰水洗脱盐工程化应用技术处置垃圾焚烧飞灰。这一技术在2019年入选生态环境部第一批《“无废城市”建设试点先进实用技术》目录之后，如今，芜湖海螺又再次以这一技术入选区域性特殊危险废物（飞灰）集中处置中心项目。
记者了解到，目前，飞灰水洗脱盐工程化应用技术已从一代更新迭代到了三代。那么，这项技术如何处置飞灰，三代技术能解决哪些行业痛点？本报记者采访了中科国润负责人及相关专家。
飞灰水洗后入窑，保障水泥品质
众所周知，飞灰相当于垃圾中有害物质的浓缩物，虽然含有二恶英及重金属等有害物质，不过利用得当也是一种资源。因此，如何有效处置利用飞灰是行业探索攻克的一项课题。
据悉，通过水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰，可以有效去除飞灰中的二噁英，并将重金属固化在水泥中，是除填埋之外生活垃圾焚烧飞灰处置的又一重要途径。
近年来，不少地方出台鼓励飞灰资源化利用技术的政策。《浙江省危险废物“趋零填埋”三年攻坚行动方案》中提出，要加强水洗飞灰、精制废盐等预处理产物的检测和管理。
芜湖海螺应用的飞灰水洗脱盐工程化应用技术中，水洗飞灰、蒸发制盐是重要步骤。
飞灰中含有大量钾、钠和氯，这些物质影响水泥生产工况条件。此外，水泥产品如果氯离子含量高，氯盐会侵蚀钢筋，影响建筑寿命。一般飞灰中的氯离子含量占比能达到20%以上，钾和钠占比能达到15%，通过水洗工艺可以将这些物质转化成钾盐钠盐变废为宝。水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰提取盐产品是经济循环、工业循环和产业链延伸，这种科技创新和商业模式方向值得推广。中国水泥协会副秘书长李琛在接受本报记者采访时说。
据介绍，我国对水泥的钾、钠、氯含量有严格规定。以氯含量为例，水泥质量标准GB175-2023中，氯离子含量要求为小于0.06%(质量比)。通过水洗稀释飞灰中的钾、钠和氯，可以提高飞灰作为水泥原料的添加比例。
那么，飞灰是如何被水洗的？
据中科国润董事长李忠锋介绍，垃圾焚烧飞灰通过密闭的罐车运到具有水泥窑协同处置危废资格的水泥厂时，会通过气体将其抽送到一个密闭储仓，再计量加入一定水，对飞灰中的钾、钠和氯进行溶解，飞灰变成泥浆后静置分离为水和泥渣。此时的泥渣含水量高，仍含有一部分溶解的氯，所以要再次漂洗稀释。
据悉，芜湖海螺使用的飞灰水洗脱盐工程化应用技术设备配有“三级逆流漂洗”设备，经过三次水洗，泥渣中的钾、钠、氯被反复稀释，含量大大降低，能够达到水泥原料的要求。
值得注意的是，由于水洗液呈碱性，而在碱性水条件下，二噁英不溶于水、重金属微溶或难容溶水，因此，经过水洗分离后，这些物质大部分还留在飞灰泥渣中，泥渣进入水泥窑后，经过1000多度的高温焚烧，最终二噁英被焚烧清除，重金属则根据相应标准被固化到了水泥熟料中。至此，飞灰泥渣得以资源化利用。
进一步分离飞灰，减少二噁英附着
飞灰泥渣被水泥窑处置后，留下了大量稀释飞灰的水洗液。这些水洗液属于浓盐水，钾、钠、氯含量极高。处置这些浓盐水也是水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰的重要一环。这其中又分为两步，第一步要先解决水洗液中仍残留的小部分飞灰；第二步要对钾、钠、氯进行提取。
“飞灰的粒径非常小，一般在几微米到几十微米。其中，30微米的占比约60%以上。这使得飞灰在静置水池中，一方面不容易沉淀，要想分离飞灰，就要保证它有充足的沉淀时间；另一方面，粒径小粘度会非常高，飞灰很容易挂壁，不会轻易沉淀到底部，这给飞灰提取带来了困难。”中国中材国际工程股份有限公司研究总院总工程师、国家建材科教委水泥技术装备专业委员会主任、教授级高工狄东仁告诉本报记者。
据悉，目前，国内工业浓盐水常用的一个处理办法就是加入药剂进行絮凝，然后通过沉淀或过滤，将水中的固体物质分离出来。
“但由于飞灰粒径非常小，长时间沉淀后，通过较高转速搅拌进行分离，飞灰会从四周向上翻动，尽管能解决挂壁现象，但是水和飞灰又容易搅浑。另外，传统的砂滤或者膜过滤也有问题。砂滤工艺有反洗流程，飞灰粒径较小，会扎到砂里无法反洗出来；膜过滤工艺，则由于水洗液中含有钙镁离子和坚硬的飞灰颗粒，很容易污染破坏膜过滤层。”中科国润正高级工程师赵小楠介绍说。
为解决这一问题，中科国润自主研发了一套水洗液缓沉—稳定一体化装备，不仅实现了溢流含固率低于1%，低流含固率高于20%，极大提高了后续处理设备的运行效率。
“具体来说，上述一体化装备，耦合了辐流沉淀池和竖流沉淀池的功能，加上多点布水，避免飞灰扰动，同时，给予飞灰五天左右的停留时间让其沉降，然后采用刮泥机将底部的飞灰刮出来，再次投入到水泥窑中。”李忠锋说，这一部分非常重要，因为水中这些飞灰颗粒，仍然附着一部分二噁英，如果去除不干净，会影响下一步水洗液蒸发结晶过程产出的结晶盐的品质。
据了解，去除飞灰和其他杂质之后的水洗液，被用来蒸发制盐，蒸发过程中的冷凝水会再循环到前端去洗灰，这就形成了一个闭环，整个系统可以实现污水零排放。
水洗液蒸发制盐，盐制品利用有待探索
对水洗液进行沉淀，分离出飞灰之后，就可以进行第二步蒸发制盐，主要制品是氯化钠盐和氯化钾盐。这也是第三代技术主要的应用场景。
中国建筑材料科学研究总院环保所何捷教授说：“用水洗技术处置飞灰，最早源于日本，但日本技术没有后面对飞灰水洗液提盐这一步骤，一般对重金属处置之后，就直接排海了，因此，成本比较低。”
事实上，蒸发制盐经济性是行业面临的难题。由于飞灰水洗液当中钙含量非常高，蒸发时容易结垢，需加入碳酸钠形成碳酸钙沉淀，降低水中的钙离子。据介绍，每吨碳酸钠价格约3000元，处置一吨飞灰需要碳酸钠约150kg—180kg，整体来说，用量大，价格高。
为解决蒸发制盐的成本高的问题，中科国润的飞灰水洗脱盐工程化应用技术（第三代），研发了“双碱—多点加药”技术，可在确保水洗液硬度去除效果（＜100mg/L）基础上，大幅降低药剂成本。
“所谓双碱法，就是用硫酸钠替代一部分碳酸钠。硫酸钠每吨价格500多元，与3000元一吨的碳酸钠相比，价格大幅降低。硫酸钠和碳酸钠按照7：3的比例同时添加，既能降低水洗液硬度，也能降低药剂成本。”李忠锋说。
据悉，每吨飞灰大约可以提取25%左右的氯化钠盐，5%左右的氯化钾盐。氯化钠盐可以作为溶雪剂使用，在印染工业生产中也可使用；而氯化钾是农肥的原料，我国每年的钾肥消耗量约1600多万吨，国内年产能或产量只有500多万吨，大量都要靠进口（氯化钾是我国8种稀缺矿产资源之一）。
为更好地回收氯化钾盐，飞灰水洗脱盐工程化应用技术（第三代）中，应用了两级强循式蒸发结晶工艺、分质结晶和钾钠盐分离数字化自动控制系统，可实现飞灰中钾盐回收率高于80%。
本报记者了解到，近日，中科国润飞灰水洗脱盐工程化应用技术第三代技术使用的“双碱-多点加药”技术，两级强循式蒸发结晶工艺、分质结晶和钾钠盐分离数字化自动控制系统和水洗液缓沉一稳定一体化装备通过了相关专家的鉴定，中国建筑材料联合会为其颁发了科学技术成果鉴定证书。
目前，第三代技术已成功应用于河北鼎星国润飞灰水洗资源化处置项目。科学技术成果鉴定证书中显示，技术成果的推广应用有助于解决项目所在地及周边地区的飞灰安全处置面临的问题。以同样应用了第三代技术的安顺台泥中润项目处置飞灰5万吨/年为例，按照满负荷运行计算，每年约替代石灰石生料3.5万吨，可节约1260吨标煤，减少二氧化碳排放量1.54万吨，节省填埋土地一万平方米，符合国家发展规划，以及减少非可再生原料开采。
“但值得注意的是，目前，受安全性等因素的影响，飞灰水洗液蒸发制盐产品的销路不佳，未来，如何利用这些盐产品，仍待行业探索。”中国建筑材料联合会专家委员会委员、北京工业大学教授崔素萍说。
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