隨著環保要求的日益嚴格和垃圾處理需求的增長,2025年熟石灰行業迎來新的發展趨勢。熟石灰作為一種重要的化工原料,在多個領域的應用愈發廣泛,尤其是在城市生活垃圾焚燒飛灰處理方面,其對重金屬固化的作用成為行業關注焦點。研究熟石灰在這一領域的應用,不僅有助於提升垃圾處理的環保水平,還對熟石灰行業的技術創新和市場拓展具有重要意義。
當前,城市生活垃圾焚燒處理產生的飛灰因富含重金屬,被列為危險廢棄物,其無害化處理迫在眉睫。固化 / 穩定化技術作為主流處理方法,而熟石灰在煙氣淨化及重金屬固化中展現出潛在優勢。《2025-2030年中國熟石灰行業市場調查研究及投資前景分析報告》指出,為深入探究熟石灰對飛灰重金屬固化的影響,實驗選取深圳生活垃圾焚燒飛灰為對象,工業級熟石灰取自廣西某垃圾焚燒廠,分析純級熟石灰購自 Sigma 官網。原始飛灰呈灰色粉末狀,含水量 2.0%,通過 X 射線螢光光譜儀測定其化學組成,其中含有 40.265% 的 CaO 。同時準備飛灰螯合劑等材料,為後續實驗奠定基礎。
實驗按比例稱取飛灰、不同投加量熟石灰,將螯合劑與去離子水混合後倒入,攪拌成麵團狀,自然養護後烘乾、磨碎、過篩,製得穩定化飛灰產物。實驗設定體系液固比為 0.2,螯合劑添加比例 4%,熟石灰添加比例分別為 2%、4%、6%、8%、10% 。依據相關標準,採用醋酸緩衝溶液法對飛灰樣品進行毒性浸出實驗,運用多種儀器檢測重金屬濃度,並按特定公式計算固化率。使用掃描電子顯微鏡觀測飛灰微觀形貌,X 射線衍射測定礦物成分,依標準方法測定飛灰浸出液 pH。
原始飛灰重金屬浸出濃度分析顯示,多種重金屬浸出濃度超標,如 Pb 和 Cd 分別超標 2.08 倍和 28.47 倍,Zn 和 Ni 也存在超標情況,其餘重金屬雖未超標但仍有環境風險。掃描電鏡下,原始飛灰顆粒鬆散,有球形和不規則團聚體,孔隙結構明顯,表面粗糙且附著結晶鹽顆粒,這種結構易使重金屬富集浸出。X 射線衍射圖譜表明,原始飛灰結晶組分主要為 NaCl、KCl 等,未檢測到重金屬結晶相,可能因重金屬存在形式特殊或含量低。
添加熟石灰顯著影響飛灰浸出液 pH,工業級熟石灰添加量達 8%、分析純級達 6% 時,浸出液 pH 超 7,利於重金屬固化。對重金屬而言,熟石灰能使 Cu、Pb、Cd 和 Ni 固化率提高至 100%,Zn、Ba、Se 和 Cr (Ⅵ) 等固化率隨添加量增加呈先升後降趨勢,8% 時達峰值,此時 Zn、Se 和 Cr (Ⅵ) 固化率分別為 97.6%、82.9% 和 53.3% 。Hg 固化率變化複雜,As 固化率隨添加量增加下降,但處理後 As 浸出濃度仍低於限值。
對比工業級和分析純級熟石灰發現,多數情況下分析純級熟石灰使重金屬浸出濃度更低。如熟石灰添加量為 2% 時,工業級使 Zn 浸出濃度增加,分析純級使其降低;添加量增至 6%,兩者均大幅降低 Zn 浸出濃度。對於其他重金屬,熟石灰純度和添加量的影響因金屬種類而異,但總體上分析純級固化效果更優。
掃描電鏡顯示,添加熟石灰後飛灰顆粒粒徑變大,空隙減小,結構更緊密,形成網狀結構包裹重金屬,減少浸出。X射線衍射分析表明,飛灰礦物組成變化不大,但 CaClOH 峰值消失,出現大量CaCO₃峰值,且SiO₂峰值增加,鹼性增強,利於重金屬固化。基於 BCR 形態順序提取,添加熟石灰後多種重金屬穩定態比例增加,不穩定態降低,浸出風險下降。
綜上所述,熟石灰在城市生活垃圾焚燒飛灰重金屬固化中作用顯著。當熟石灰添加量為8%時,多數重金屬固化效果最佳;分析純級熟石灰較工業級能更有效降低重金屬浸出濃度。添加熟石灰使飛灰內部結構緊密,礦物組成改變利於重金屬固化,且重金屬形態向穩定態轉化。這些研究成果為優化垃圾焚燒煙氣淨化工藝、提升飛灰重金屬穩定化效果提供了科學依據,對推動熟石灰在環保領域的應用及垃圾無害化處理具有重要意義 。