▲欧洲飞灰资源化已从“无害化处置”转向“高值化提取”,核心路径是湿法冶金定向回收锌等有价金属。
当中国垃圾焚烧飞灰的资源化路径还在“水洗提盐”的微利泥潭中挣扎时,欧洲同行却正在干着更赚钱的事情。
他们不从飞灰里“洗盐”,而是“炼锌”。
一吨飞灰,在瑞士Linth焚烧厂能产出近50公斤锌,按国内期货价折算,直接价值超过1000元。
更关键的是,提取锌之后的残渣回炉焚烧,二噁英被高温彻底摧毁,重金属被酸浸剥离,飞灰从“令人头疼的危废”变成了“被榨干价值的尾矿”。
瑞士的一项新工艺,利用垃圾焚烧厂对烟气进行湿法脱酸后,产生的酸性溶液,对飞灰进行浸提,然后再用双(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸(BTMPPA)等脂肪族类溶剂,利用有机络合原理,从复杂的浸出液中选择性地提取锌。该工艺可以从飞灰中提取约70% 的锌,得到的沉淀产物干固体中氢氧化锌含量最高可达80%。
这个工艺既达到了以废治废的要求,还收获颇丰的获得了高价金属。他们从一吨飞灰里,至少提取了近50公斤锌。这个效率,已经达到我国高品位富锌矿的提炼效率了。
按照我国锌金属25000元/吨的价格,瑞士的飞灰提锌业务,每吨飞灰可以赚足一千元。
同时,他们还将提取完重金属后的滤灰重新送入焚烧炉,用高温降解破坏其中的有机污染物(特别是二噁英和呋喃),让飞灰彻底无害化,同时也发现对烟气不产生污染增加的风险。
这个工艺的研究,早在2012年就开始,目前已经在瑞士开展成熟推广。
研究团队进一步发现,部分通过此工艺提取的锌产物,结合电解,可以实现高达99.8% 的锌提取率,最终获得纯度超过99.99% 的金属锌。
研究者计算认为,相比传统填埋,该工艺每年可节约高达90万欧元的处置成本,并避免约1500吨的二氧化碳当量排放。
丹麦科学家则研究,如何通过电渗析分离技术(EDS),通过施加直流电和离子交换膜,从飞灰中进行金属离子的提取与分离。
实验发现,飞灰中钠钾镁铜锌等五种元素的提取率,达到了99%-77%的提取效率。而提取完重金属后,残留灰渣中的有害金属含量显著降低,可作为二次补充胶凝材料资源化利用(如水泥、混凝土生产)。
丹麦Roskilde的ARGO垃圾焚烧发电厂,还从其炉排炉中的8个不同区段,分别采样飞灰,进行了系统的矿物学研究,重点分析了锌(Zn)的赋存形态、分布规律及其回收潜力。
发现,锌最容易在两个地点富集。在锅炉高温段,锌与钾芒硝共同富集于管道表面,形成锌矿。该段锌化合物,在碱性环境中稳定,难溶于中性或碱性溶液,但在酸性条件下可回收。
在布袋除尘器,挥发性锌则会冷凝,与硅酸盐反应生成水合锌硅酸盐,较易溶解,尤其在水合状态下,更适合湿法回收。
论文也为此制定了定向收集相关区段不同性质锌化合物的方法。
不过,国内也有少部分前沿学者认为,湿法提炼锌等金属,可能并不符合我国飞灰中重金属提取的实际情况,因为国内飞灰中重金属含量相对较低. 金属锌的含量在 0.3%—1.3% 之间,均值约为4250mg·kg−1,远低于瑞士、丹麦等欧洲同行的同类金属含量参数,如果飞灰中的金属含量较低,回收金属的价值难以覆盖湿法冶金的成本。
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清气团智库
文 | 垃圾焚烧分析师 IVY
编辑 | 晨雨
本文系【清气团|固废展望】原创内容
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