1.1　引　　言

填埋、堆肥向焚烧的转移，已经是全世界城市生活垃圾处理处置的发展趋势，尤其是在土地紧张、人口众多的城市地区，焚烧几乎成为不二选择。譬如在欧盟出台的《废弃物管理指令》中，规定了废弃物管理的一个梯次架构，即填埋、焚烧、再生、再利用、预防。填埋作为固废管理的托底方案，防止废弃物的产生成为第一选择。值得注意的是，焚烧并未被归入再生环节，表明了对城市生活垃圾作为矿物资源和材料资源内蕴价值的挖掘，优先于其作为潜在能源的挖掘。同时也说明，如果我们对焚烧产物，如炉渣和飞灰，不加以有效地再生利用，焚烧的意义就大打折扣。

城市生活垃圾真正的工业化焚烧，出现在一百多年前的英国曼彻斯特与德国汉堡，而焚烧炉渣资源化从一开始就伴随着生活垃圾焚烧的出现而产生。这种资源化主要体现在两方面：一是用磁铁从炉渣中分离铁质金属，二是将炉渣用作道路材料或填埋场覆土。这样一种粗放的资源化模式，百年来进步不大。而与此同时，焚烧热效率的提升、热能利用、焚烧尾气处理，以及在中国比较典型的垃圾渗沥液处理，在技术上都取得了长足的进步。不过，近十几年来，炉渣资源化已经发生了深刻改变，这种改变主要体现在炉渣产生、加工与应用三个环节。

炉渣排放中，水淬一直是不可或缺的环节。研究发现，水淬对炉渣中以铁、铝为代表的金属减值严重，也极大影响了湿炉渣的后续金属提取。于是，以瑞士焚烧厂为代表，包括日本若干家焚烧厂在内，近年来陆续采纳了干法排渣技术，金属的品质与回收率都得到了极大提升，这是一直作为焚烧技术变革的被动参与者的炉渣，变身为焚烧技术的主动影响者的历史节点，是炉渣的资源属性被充分认识的深刻体现。

在炉渣加工技术上，从代尔夫特大学研发的ADR炉渣撞击分离技术，到涡电流技术的性能改进与包括Magnus涡电流和湿式涡电流在内的新型涡电流技术的开发，到磁密度分离技术的商业化，到德国目前仍在优化中的基于高压电脉冲的选择性破碎技术，乃至美国仍在开发中的有色金属高速识别的X射线荧光谱分选技术，可以说，近十几年来炉渣加工技术发生着前所未有的变革，不只给炉渣资源回收、质量提升以机遇，也惠及其他固废的处理。

在应用技术上，炉渣的特性，尤其是老化特性、体积稳定性和火山灰活性，都已经从理论上和实践上得到了全面的认识，而且除了道路使用外，还开拓了陶瓷烧结、生态水泥生产、混凝土生产等新的应用方向。总体上，炉渣的特殊性得到了确认和利用，炉渣的应用性能得到了保证。

本书从矿物学、环境学、材料学的角度，论述了当前炉渣技术取得的进步。

从矿物学角度看，生活垃圾焚烧炉渣首先是一个矿藏，一定意义上，包含了能源矿（这是炉渣的前体矿藏，在垃圾焚烧中被充分挖掘）、金属矿（目前关注的是单质状态的废旧金属，氧化状态的金属还未被开发）、石矿（再生集料）。从石矿角度出发，焚烧过程产生了类似岩浆岩的成岩环境，而水淬过程是一个典型的“岩石”变质过程，最终到炉渣堆放、使用过程中的风化（熟化）。利用城市选矿技术（常见的三种手段，重力选矿、磁力选矿、光学选矿）、城市冶金技术，对生活垃圾焚烧炉渣中包括铁、铝、铜在内的有价金属实施提取与升级。炉渣的矿物学认识，体现了城市采矿的基本思想，是炉渣资源化的“根本”。

从环境学角度看，生活垃圾焚烧炉渣是有着环境风险的固体废弃物。要从元素总量、最大浸出、有效浸出三方面分析炉渣的本体环境学，从城市选矿内在的环境要求（噪声、振动、气味等）；选矿工艺附加的环境要求（如湿法加工的水污染控制、干法加工的粉尘污染控制）；加工环境的累积环境影响（如对加工场地土壤的影响、对加工场地周围地表水和地下水的影响）分析炉渣的生产环境学，以与实际浸出形式对应的批量浸出、柱浸出或平板浸出形式分析炉渣的应用环境学，并考虑污染物的源头枯竭、扩散、溶解平衡，考虑固废材料的基质约束、水的迁移以及土壤的吸附，模拟并评估实际应用中炉渣的环境影响。炉渣的环境学认识，体现了可持续发展的基本思想，是炉渣资源化的“焦点”。

从材料学角度看，生活垃圾焚烧炉渣是一种次级建材，可用于各种应用。炉渣的各项应用，基本利用了炉渣的元素贡献（如用于烧结水泥、玻璃、陶瓷等）、颗粒贡献（如回填、各种道路材料）、内聚贡献（如凝固剂开发），尤其关注于炉渣的不均匀性和长期的体积稳定性，通过前期加工和材料配比设计等，将炉渣及其产品纳入质量可控的范围。炉渣的材料学认识，体现了循环经济的基本思想，是炉渣资源化的“归宿”。

这三个方面既相对独立，又相互关联。如从炉渣中提取铝和铁，既实现了“城市选矿”的增值，同时也对炉渣材料的体积稳定性以及应用中的环境影响产生了积极作用。又如，用水泥等结合料稳定炉渣，既是一种环境保护的方式，也是建材利用的一种形式。作为建材，希望消除由于老化带来的炉渣性质变异，这也是德国等国家要求炉渣作为建材利用之前，必须先熟化三个月的原因。作为炉渣处理企业，必须充分认识、有机融合炉渣的这三个属性，确保炉渣产业的增值性、规范性和科学性。