固体废物焚烧飞灰盐洗前后综合表征与分析：可持续废物管理方法的评估与优化

本研究针对城市固体废物焚烧(MSWI)飞灰(FA)和空气污染控制灰(APCA)的综合表征技术不足问题，通过多方法联用（PXRF/ICP-MS/XRD/SEM-AM等）系统评估了水洗工艺对灰渣理化性质的影响。发现水洗可高效去除NaCl/KCl等可溶盐（去除率74-99%），提升CaCO3 和硅酸盐稳定性，并证实便携式X荧光(PXRF)对Al/Ca/Cu等元素检测的可靠性。研究为飞灰资源化提供了方法学支撑，对实现循环经济目标具有重要意义。

　　

随着全球城市化进程加速，城市固体废物(MSW)年产量预计将从2020年的22.4亿吨激增至2050年的38.8亿吨。焚烧技术虽能实现95%的减容率和能源回收，但产生的飞灰(FA)和空气污染控制灰(APCA)含有高浓度重金属（如Zn、Pb、Cu）和可溶盐（NaCl/KCl），其填埋处理不仅占用土地资源，还造成每年数万吨重金属的潜在流失。目前对FA/APCA的多技术联用表征研究仍存空白，且传统单一分析方法难以揭示其复杂基质的真实特性。

挪威科技大学等机构的研究团队在《Resources, Conservation》发表论文，首次系统评估了水洗工艺对五种典型MSWI灰渣（来自欧洲不同炉型：回转窑RK、炉排炉GF、循环流化床CFB）的影响。研究创新性地整合了高分辨ICP-MS、便携X荧光(PXRF)、X射线衍射(XRD)、自动矿物分析(SEM-AM)等技术，发现水洗可去除24.2-54.4%可溶组分，使CaCO₃
含量提升2倍（GF1从36%增至72%），同时证实PXRF对Al/Ca/Cu等元素的检测结果与ICP-MS高度相关（r>0.8）。

关键技术方法包括：采用多级水洗（2-4次循环，L/S=40）结合电导率监测；通过HR-ICP-MS（四酸微波消解）与PXRF对比验证元素分析可靠性；利用XRD结合刚玉掺入法定量非晶相（22-76%）；采用2.5μm步长的SEM-AM解析微区相分布。

盐洗工艺影响
水洗液分析显示Ca²⁺
浓度显著升高，暗示非晶态钙化合物的存在。固体相分析表明NaCl在RK灰中从31%降至6%，而GF1的CaCO₃
从36%增至72%，证实水洗通过选择性溶解实现基质浓缩效应。

分析方法对比
线性回归与Pearson相关性分析显示，PXRF对Al/Ca/Cu/Fe/P/Zn的检测与ICP-MS高度一致，但Pb/Si/S因基体效应存在较大偏差（r<0.3）。LECO燃烧法测得的硫含量显著高于ICP-MS，揭示后者存在多原子干扰问题。

颗粒特性变化
水洗使GF3灰粒径显著减小（推测因可溶盐胶结作用解除），而其他样品粒径分布趋于均一。空气分级实验证实60%以上的Ca/Cl/S/K及70%的Zn/Pb富集于细颗粒（<20μm）。

矿物相演化
XRD检测到GF1/GF2中的CaClOH相（14%/12%）在水洗后完全消失，SEM-AM则显示CFB灰中Ca-Cl-O相从53.25%骤降至10.35%。值得注意的是，Zn仅以(Zn,Fe)S形式被检出，且TEM-EDS揭示其同时存在游离态和磷灰石包裹态。

形态学特征
SEM显示RK灰水洗后从异质团聚体转变为多孔均匀结构，TEM证实球形颗粒富含重金属，而Al/Ca等主体元素呈均匀分布。

该研究建立了MSWI灰渣多尺度表征的新范式：XRD适用于晶体相鉴定但低估非晶相，SEM-AM可同时捕捉晶态/非晶态信息，而TEM在纳米级表征中具有不可替代性。实践层面，证实水洗工艺能有效降低灰渣环境风险（Cl去除率>90%），并为PXRF替代昂贵ICP-MS提供了数据支撑。研究提出的"快速筛查-深度分析"联用策略，为全球范围内飞灰资源化（如建材利用/金属回收）提供了方法论基础，对实现"零废物填埋"的循环经济目标具有重要指导意义。