当前我国城市垃圾产生量接近2亿t/a，且以每年10%的速度增长[1]，餐厨垃圾作为城市生活垃圾重要组成部分，具有水分、有机物、油脂及盐分含量高，易腐烂发酸发臭，营养元素丰富等特点[2]，如何实现餐厨垃圾的减量化和资源化是目前研究的热点。

国内外传统的餐厨垃圾处理方法主要有填埋法、堆肥法、厌氧消化和焚烧法等[3-4]。餐厨垃圾含水量高，填埋过程中产生大量的渗滤液污染土地，且填埋法不能实现真正意义上的减量化[5]，高含盐量限制了餐厨垃圾在堆肥法中的应用，厌氧消化具有成本高和产率低的缺点[6]，而焚烧法通过能量回收实现资源化利用，能够大幅减少垃圾体积和高温杀死病菌，受到越来越多的关注。

垃圾焚烧处理已有大量研究，JIAO等[7]对垃圾焚烧飞灰中的Cd、Zn、Pb、Cu、Cr进行了研究，发现约30%(质量分数)的Cu与有机配体结合在一起；Pb的水溶性最强，可能对环境造成威胁。ZHANG等[8]研究了pH对垃圾焚烧飞灰中元素浸出潜力的影响，结果表明大多数元素是阳离子浸出，浸出浓度随pH变化的元素有Al、Ba、As、Se。SUN等[9-10]对固定床垃圾焚烧进行了数值模拟，结果表明焚烧过程中垃圾燃烧率几乎恒定不变，二噁英的产生与温度高度相关，随着温度升高，二噁英产生率逐渐降低。以上研究均对焚烧过程的污染特性进行大量研究，但是对于脱脂餐厨的灰熔融特性和矿物元素迁移的研究鲜有报道。为此，本研究以脱脂餐厨垃圾为研究对象，对样品进行灰熔融特性分析和矿物质演变分析，以期为餐厨垃圾热处理提供理论指导。

是的，接下来，她要达到目的的方式依旧是“磨”。她相信她能水滴石穿、铁杵磨成针：看妈妈和我谁更有耐心！我不跟孩子比赛，跟孩子比赛，不管比什么，都没有赢家。还有一点我也明白：当孩子挑战以前有效的规则时，就是孩子想要更多权利和自由的时候。我需要结束“磨嘴皮”比赛；她需要有事情做，还想要在“看电视”这件事上有更多的权利——没问题！“选择轮”是个好的解决办法。

1 材料与方法

1.1 实验样品

餐厨垃圾因季节变化和地域不同其组成和含量也有所不同。本实验所用脱脂餐厨垃圾从长沙取样，在105 ℃恒温箱中干燥至恒质量，脱脂餐厨垃圾失重率达80%左右，干燥后研磨筛分，选取粒径≤75 μm的合格样品。分别用5E-MAG6700工业分析仪、5E-CHN2200元素分析仪和5E-C5500量热仪对其进行工业分析、元素分析及热值分析。将脱脂餐厨垃圾试样置于干净坩埚中，送入马弗炉中，在不同灰化温度下(500、700、900、1 100、1 200、1 300 ℃)煅烧1 h得到脱脂餐厨垃圾灰(以下简称垃圾灰)，通过XRF-1800型X-射线荧光光谱仪测定不同灰化温度下垃圾灰的成分。

Ca元素通常较活泼，在高温时参与很多矿物质的形成。随着灰化温度的升高，500 ℃时Ca元素主要以羧磷灰石和氯磷矿的形式存在，当灰化温度升高到700 ℃时，Ca元素从羧磷灰石迁移到钠钙铝盐的混盐中，当灰化温度升高到1 100 ℃时，氯磷矿中的Ca元素迁移到钠钙铝盐的混盐中，当温度升高到1 300 ℃时，Ca元素迁移到白磷钙石中。由表2及图1可推断，随着灰化温度升高，矿物质间存在如下转换：

1.2 灰熔融实验

不同灰化温度下垃圾灰的 XRD 图见图2。由图2可见，500 ℃垃圾灰中主要含有的矿物质为钠盐、钾盐、石英、羧磷灰石(Ca5(PO4)3(OH))、硫铁钾矿(KFe2S3)和氯磷矿(Ca5(PO4)3Cl)，700 ℃垃圾灰中出现钠钙铝盐的混盐(Na2Ca3Al2(PO4)2(SiO4)2)，随着温度升高至1 100 ℃，钠盐和钾盐的部分峰消失，峰强减小，直至1 300 ℃时其他矿物峰全部消失，仅剩白磷钙石(Ca18.19Mg1.17Fe0.83H1.62(PO4)14)的衍射峰。结合表2可知，随着灰化温度升高至1 100 ℃，垃圾灰中K、Na、Cl元素质量分数分别下降86.57%、67.67%、95.92%，主要以KCl和NaCl的形式逸出。分析原因，脱脂餐厨垃圾本身钾盐和钠盐含量较高，因此升温过程中更能够促进KCl和NaCl气化溢出，此外氯磷矿中的Cl元素与碱金属硅酸盐反应生成气态碱金属化合物也是KCl、NaCl溢出的另一来源[13]。Cl元素下降最快，这是因为升温过程中Cl元素分别与K、Na两种元素结合逸出，K元素的下降速率大于Na元素，可能是因为硫铁钾矿分解的K元素置换了NaCl中的Na元素生成KCl逸出，而置换出来的Na元素与石英和羧磷灰石等共同形成了钠钙铝盐的混盐。

1.3 垃圾灰的表征

脱脂餐厨垃圾含水率约为80%，因此水分的去除是脱脂餐厨垃圾实现资源化利用的重要因素之一。由表1可知，脱脂餐厨垃圾挥发分含量较高，灰分、固定碳含量很少，H含量不高，S、N含量非常少，C为主要元素，C/H低值为6.9，说明脱脂餐厨垃圾易于燃烧，干燥后的脱脂餐厨垃圾有较高的热值，因此脱脂餐厨垃圾具有很大的燃烧利用价值。

记者从佛山海事局了解到，2018年西江佛山段本质安全得到进一步提升，事故性苗头得到有效控制，水上交通事故（0宗）、险情（2宗），分别较创建前的2012-2016五年均值降低100%和71%，取得了水上安全形势持续稳定的阶段性成效。

2 结果与讨论

2.1 样品基础分析

将不同灰化温度下制得的垃圾灰放入玛瑙研钵中研磨至200目以下，然后将试样粉末置于玻璃片上，压平。用导电碳胶将灰固定于样品台上，加热板上烘干，采用Sirion200场发射扫描电子显微镜(SEM)对垃圾灰进行微观形貌观察；采用D/MAX-2200型X-射线粉末衍射(XRD)仪对垃圾灰结构进行分析，借助JADE5软件将实验图谱与已知的标准衍射数据进行对照鉴定样品物相。

表2为不同灰化温度下垃圾灰的成分分析，可以看出垃圾灰主要由Si、K、Cl、Ca、O、P、Na等元素组成，其中CaO、P2O5占比较高。不同垃圾灰中无机物质的含量有所不同，随着温度的升高，Na2O、K2O、Cl质量分数都大幅下降，说明在升温过程中这3种物质是主要的挥发元素，而SiO2质量分数随温度升高而升高，说明在升温过程中SiO2基本没有挥发。

经统计，500、700、900 ℃垃圾灰中的酸性氧化物质量分数分别为15.21%、16.00%、20.46%，一般情况下，酸性氧化物含量越高，灰熔点越高，碱性氧化物含量越高，灰熔点越低。但从表3可以看出，虽然900 ℃垃圾灰的酸性氧化物含量明显高于500、700 ℃垃圾灰，但4个特征灰熔点温度总体差别不大，总体变化幅度不超过2.5%，这主要与900 ℃垃圾灰中CaO质量分数较高(达37.17%)有关[12]。可见脱脂餐厨垃圾的灰化温度对垃圾灰的熔融温度影响不大。

 

表1 脱脂餐厨垃圾工业分析、元素分析及热值Table 1 Industrial analyses,element analyses and heat value of the defatted kitchen waste

  

名称工业分析1)/%水分灰分挥发分固定碳元素分析1)/%CHNSO热值/(kJ·kg-1)试样17.888.3479.903.8851.316.254.560.3937.4922 350试样24.7610.6581.732.8642.296.145.04 0.4946.0420 500

注：1)以质量分数计。

 

表2 垃圾灰主要成分分析1)Table 2 Composition analyses of waste ash

  

温度/℃成分/%CaOSiO2Na2OK2OP2O5Cl50027.167.1917.014.9917.9817.41 70032.388.4114.733.8919.8313.92 90037.178.7810.592.2928.804.99 1 10034.588.815.500.6734.880.71 1 20038.3315.824.850.6727.631.05 1 30028.5119.434.581.0435.730.83

注：1)以质量分数计。

2.2 灰熔融特性分析

通过以上多种形式的教学，使更多的学生不再惧怕英语，而是能积极主动地参与到英语学习中，很大程度上增强了学习英语的兴趣。

  

图1 垃圾灰在特征灰熔点的变化Fig.1 Variation of waste ash during the melting process

梯度气象观场站：102 m气象观测铁塔与地面自动观测站，对各种气象要素进行观测，以此来分析未来天气的发展趋势，为农业生产作出预警。通过对气象数据分析，可以针对农业生产进行有效的分配，预测各种农作物的生长变化情况，采取相应的措施，对农作物进行干预及保护，提高农业收益。

通过与GB/T 219—2008中定义的特征温度图进行对比，以500 ℃垃圾灰为例，其在熔融过程中呈现变形、软化、半球和流动4个特征状态，摄像记录见图1。可见，熔融过程中随着温度升高，灰锥体积逐步缩小，这是因为垃圾灰中低熔点物质首先出现变形软化，而在压力的作用下灰锥内未熔融固体颗粒排除空隙而靠的更紧；同时，灰锥中一些熔点很高的物质并未发生变化[11]，而且含量很高，它们在灰锥中起支撑的骨架作用，所以灰锥体积上有缩小，但形状没有太大变化。随着温度进一步升高，物质呈现熔融状态，灰锥体积进一步缩小。

 

表3 垃圾灰熔融特征温度Table 3 Melting characteristic temperature of waste ash ℃

  

样品变形温度软化温度半球温度流动温度500 ℃垃圾灰1 1611 3201 3421 402700 ℃垃圾灰1 1751 3281 3691 408900 ℃垃圾灰1 1901 3401 3631 416

2.3 矿物质演变分析

为避免灰化温度过高对灰熔融实验的影响，选择3个低灰化温度(500、700、900 ℃)下的垃圾灰样品进行灰熔融实验，依据《煤灰熔融性的测定方法》(GB/T 219—2008)中所规定的方式，采用SDAF2000d灰熔融测试仪，在氧化性气氛下采用角锥法对垃圾灰熔点的4个特征温度进行研究。将灰熔融实验过程中摄像记录的图片与GB/T 219—2008中定义的4个特征温度图形进行比对，得到垃圾灰的特征温度。

  

1—钠盐；2—石英；3—钾盐；4—羧磷灰石；5—硫铁钾矿；6—氯磷矿；7—钠钙铝盐的混盐；8—白磷钙石

 

图2 不同灰化温度下垃圾灰的 XRD 图Fig.2 XRD of waste ash in different calcination temperature

第二类，西洋对日本(千叶宣一)、日本对中/韩两国(增田涉，伊藤虎丸)的影响研究。可分为关于作家创作的影响研究和文学研究的影响研究两个层面。如:增田涉、伊藤虎丸、千叶宣一等。［11－15］有些日本研究者的论文被译介发表在中国的学术杂志上。

SiO2+Ca5(PO4)3(OH)→Na2Ca3Al2(PO4)2(SiO4)2

(1)

SiO2+Ca5(PO4)3Cl→Na2Ca3Al2(PO4)2(SiO4)2

(2)

Na2Ca3Al2(PO4)2(SiO4)2→Ca18.19Mg1.17Fe0.83H1.62(PO4)14

(3)

2.4 灰渣表面形貌分析

脱脂餐厨垃圾的灰分含量一般较低，但碱金属和氯的含量通常很高，碱金属化合物的熔点均较低，特别是碱金属氯化物。碱金属进入气相后在尾部低温受热面会发生凝结或吸附成团，对换热面造成腐蚀。分别对不同温度下的垃圾灰进行SEM扫描，观察其形貌特征。

从图3(a)可以看出，500 ℃时垃圾灰中多为结构疏松、尺寸大小不一、表面极不平整的絮状结构体。图3(b)、图3(c)、图3(d)中，垃圾灰的形貌较图3(a)没明显区别，只是絮状程度逐渐加深，结构更加紧凑，但是变化的过程中一直有缝隙和小孔存在，这是升温过程中KCl和NaCl以及气态物质的挥发导致。从图3(e)中可见明显的烧结颗粒，且表面较为光滑开始发生熔融，图3(f)絮状结构已经很少，颗粒状结构粒径较图3(e)的颗粒粒径要大，棱角分明，并在其表面黏附一定量的熔融态混合物。这是因为温度升高，大量Ca、P元素形成高熔点矿物质白磷钙石所致。

3 结 论

(1) 在500、700、900 ℃的灰化温度下，灰熔点温度差异不超过2.5%。灰化温度对熔融温度影响不大。

(2) 随着灰化温度升高到1 100 ℃，垃圾灰中K、Na、Cl元素质量分数分别下降86.57%、67.67%、95.92%，主要以气态NaCl和KCl形式挥发。

(3) Ca元素的迁移过程为羧磷灰石到钠钙铝盐的混盐再向高熔点矿物质白磷钙石的转化，白磷钙石在脱脂餐厨垃圾熔融过程中起骨架支撑作用，且垃圾灰中Ca、P元素含量较高，这可能是其灰熔点较高的主要原因。

  

图3 不同灰化温度下垃圾灰的SEM图Fig.3 SEM of waste ash obtained in different calcination temperatures

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