焚烧法能有效实现生活垃圾的减量化和资源化,降低垃圾对环境的危害,是目前国内外垃圾处理方法中最有前景的方法之一。生活垃圾焚烧飞灰中由于含有多种重金属,其中部分重金属的浸出浓度超出国家固体废物浸出毒性的鉴别标准,因此被认为是危险固体废弃物。　　 随着生活水平的提高和社会经济的发展,城市生活垃圾的组成和性能会更加复杂。因此,城市生活垃圾焚烧产生的飞灰如果不采取合理有效的无害化处置,将会对环境和人类活动产生严重的影响,特别是飞灰中重金属将会对环境带来严重危害。因此,本文系统的研究了飞灰的基本特性,首次采用冶金高温熔融分离处理技术,对垃圾焚烧飞灰进行熔融分离处理,实现金属元素的回收和其他氧化物合理利用,对推动城市生活垃圾焚烧处理技术的发展,实现垃圾的减量化、无害化和资源化处理具有重要意义。　　 本文以重庆市同兴垃圾焚烧发电厂产生的飞灰为对象,对垃圾焚烧飞灰的化学组成、物理特性、微观形貌、矿物组成、重金属的浸出特性进行了系统全面的测试和分析。结果显示,垃圾焚烧飞灰中可产生危害的重金属主要有:铬、锌、铅、铜、锰,它们在原飞灰中主要是以氧化物的形态存在,其中锌、铅、铬、铜的浸出毒性分别达到12.88 mg/l,57.54 mg/l,19.37 mg/l,7.03 mg/l。　　 利用热力学软件Factsage对飞灰中重金属锌、铅、铜、锰和铬在熔融分离过程中的化学形态和行为进行研究分析。结果表明,采用飞灰直接高温熔融分离,当飞灰中CaO超过30％的时候,熔融法处理飞灰时金属分离效果不理想,高温熔融分离的产物渣相的浸出毒性仍然超出国家固体废物浸出毒性鉴别标准。　　 首次采用铁浴方法熔融分离飞灰中重金属元素锌、铅、铜、锰和铬等元素,测试和分析了熔融工艺和条件对分离效果的影响,取得了很好的分离效果,并对飞灰熔融分离过程飞灰中重金属进入金属、气相和渣相中的迁移分布规律进行了系统的试验研究和分析,建立了焚烧飞灰铁浴熔融分离过程动力学模型,对于高沸点的金属铬、锰和铜在铁相中的动力学模型分别表达为:(-rCr2O3)=kBT/2πμCr2O3RT(N0/VCr2O3)1/3HCr2O3CCr2O3iVMnO2=A0pexp[-(△rHmΘm(MnO2)+Ea)/(RT)]VCuO=A0pexp[-(△rHmΘm(CuO)+Ea)/(RT)]对于低沸点的金属铅和锌在气相分布的动力学模型分别是:CZnO=Cg(1-e(-kZnOt/d))CPbO=Cg(1-e(-kPbOt/d))该模型能够较好的对飞灰铁浴熔融分离过程进行描述和分析。　　 采用铁浴熔融分离工艺,能有效快速的分离飞灰中的金属元素,金属铬、锰和铜能和金属相中的铁无限互溶,高温熔融过程,飞灰中的金属铬、锰和铜主要是从渣相中迁出,进入金属熔池中;金属锌和铅主要从渣相迁出,挥发进入烟气中,通过冷凝烟气回收富含锌和铅的烟尘,可直接作为冶炼原料利用。　　 垃圾焚烧飞灰铁浴式熔融分离实验研究和分析表明,在本实验条件下,飞灰铁浴熔融分离适宜的熔融分离时间为25min左右,熔融温度为1350℃,熔融碱度为1.1,铁粉与飞灰质量比为1:1,在此条件下,金属铬、锰和铜的分离回收率分别为91.2％,85.84％和89.32％。进入渣相中的金属铬、锰和铜的比例分别为5.6％,7.12％和6.71％,进入烟气中的金属铬、锰和铜为3.2％,7.04％和7.45％;而金属锌和铅进入烟气中的比例分别是90.23％和92.68％,进入金属熔池的为4.9％和5.01％,进人渣相的分别为4.87％和2.31％。　　 根据实验结果进行了动力学分析与计算,垃圾焚烧飞灰铁浴熔融分离过程中,金属铬迁移分离的表面反应级数均为2级,金属锰、铜、锌和铅的表面反应级数均为1级对飞灰铁浴熔融分离后的铁相、渣相和气相中收集物进行了结构和性能分析,金属铬、锰和铜进入铁相形成了固溶体,渣相中少量的铜和锰均以化合物形态存在,微观结构更为紧凑致密,对渣相进行了浸出毒性检测,其重金属浸出毒性浓度远远低于国家固体废物浸出毒性鉴别标准。结果表明高温熔融分离处理垃圾焚烧飞灰达到了稳定化、无害化和综合利用资源的要求。同时对熔融过程烟气中的二次飞灰的物理化学性质进行了分析,发现90％以上的铅、锌富集到了二次飞灰中,而且二次飞灰中的铅和锌的氯化物和氧化物含量分别为9.82％、11.52％富集效果显著,可以作为铅锌原料使用回收。