焚烧灰的成分分析是一个涉及环境工程、化学和材料科学的多领域课题。焚烧灰的性质和成分依赖于焚烧的原料、焚烧工艺条件以及后续的收集方式。
一、 焚烧灰的分类与来源
首先，根据在焚烧系统中收集位置的不同，焚烧灰主要分为两类：
底灰
来源： 在焚烧炉底部排出的残余物，是物料燃烧后留下的固体物质。
特点： 颗粒较粗，成分相对稳定，重金属等有害物质浸出浓度通常较低。占灰渣总量的绝大部分（约80%）。
飞灰
来源： 随烟气排出，被除尘设备（如袋式除尘器、静电除尘器）捕获的细小颗粒物。
特点： 颗粒极其细微，比表面积大，富集了大量易挥发的重金属（如铅、镉、汞、锌）和有毒有机物（如二噁英）。飞灰通常被列为危险废物，需要专门的处理和处置。
二、 成分分析的主要方法
对焚烧灰进行全面的成分分析，通常需要结合多种仪器分析技术：
| 分析目标 | 常用分析方法 | 说明 |
|---|---|---|
| 主量元素 | X射线荧光光谱法 | 快速、无损，可同时测定Si、Ca、Al、Fe、K、Na等多种元素氧化物的含量。是成分筛查的方法。 |
| 重金属含量 | 电感耦合等离子体光谱/质谱法 | 测定精度极高，是分析痕量和超痕量重金属（如Cd, Hg, As, Pb）的标准方法。样品需要经过酸消解前处理。 |
| 物相/矿物组成 | X射线衍射分析 | 确定灰中各种元素以何种晶体矿物形态存在（如石英SiO₂、方解石CaCO₃、石膏CaSO₄等），这对于评估其稳定性和资源化利用至关重要。 |
| 微观形貌与元素分布 | 扫描电子显微镜与能谱仪联用 | 直接观察灰颗粒的形状、大小、表面结构，并能对微区进行元素定性和半定量分析。 |
| 有毒有机物 | 高分辨率气相色谱-质谱联用 | 专门用于分析二噁英等超痕量持久性有机污染物的“金标准”方法。 |
| 浸出毒性 | 毒性浸出程序 | 这不是成分分析，而是环境风险评估。通过模拟自然条件（如酸雨）的浸提实验，测定重金属等污染物从灰中浸出的浓度，以判断其是否属于危险废物。 |
三、 成分分析的意义与应用
环境风险评估与废物分类
通过重金属含量和浸出毒性测试，明确判断飞灰和底灰属于一般固体废物还是危险废物，从而决定其处置方式。
指导处理与处置
飞灰： 通常需要经过稳定化/固化处理（如与水泥、螯合剂混合），使其中的重金属被固定，不再溶出，然后才能进行安全填埋。
成分分析可以优化稳定化配方的设计。
资源化利用（循环经济）
底灰： 经过适当处理和检验合格后，可以作为建筑材料，如用于筑路基层、制砖、生产水泥熟料等。成分分析是判断其是否适合资源化利用的前提。
回收有价金属： 从灰渣中回收锌、铜等金属在技术上和经济上正变得越来越可行。
优化焚烧工艺
通过分析残碳含量，可以评估燃烧效率。
通过分析Cl、S等元素，可以指导如何控制腐蚀和减少二噁英的生成。