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目前，我国垃圾焚烧飞灰年产量超过600万吨，并随着垃圾焚烧技术的推广应用逐年增加。由于含有高浸出浓度的重金属、高毒性的二噁英和高含量的可溶性盐，飞灰的处理处置已成为垃圾焚烧技术发展的重要环节。结合湿法处理过程中重金属的浸提脱除与热处理过程中重金属在残渣中的稳定固化，本文提出了熔盐温和热处理方法，用以处理“三高”垃圾焚烧飞灰。基于飞灰组成筛选出合适的熔盐体系(NaCl-CaCl2)，借助其良好的传热性能和反应活性，重点探究了飞灰熔盐热处理过程中Cu、Zn、Pb、Cd等典型重金属的转化机理及熔盐的循环特性，在温和热处理条件下实现部分重金属和主要盐分的同步脱除。主要研究结果如下：
(1)熔盐热处理强化了飞灰中重金属的氯化和溶出，并提高了熔渣产物中重金属的稳定性。与传统的飞灰热处理相比，熔盐热处理促进了Cu、Zn、Pb、Cd在600/800℃环境中的氯化，大部分重金属的挥发量增加了3倍以上。经过800℃熔盐热处理后，70%以上的Cu、Zn、Pb和Cd可能以氯化物的形态溶解在熔盐中，且熔渣中重金属的浸出浓度均降低至1mg/L以下，其中Pb的浸出浓度显著下降。氧化物是垃圾焚烧飞灰中重金属主要的化学形态之一，大部分PbO/CdO在熔盐中游离的Cl-作用下发生了直接氯化，而少量的CuO/ZnO通过氯盐在800℃的挥发和分解完成间接氯化。此外，飞灰中的Si/Al组分可能促使熔盐释放出HCl/Cl2，促进CuO/PbO/CdO的间接氯化，ZnO则因其较差的间接氯化活性而没有出现明显的形态变化。
(2)典型的飞灰组分SiO2和Al2O3在熔盐热处理中不仅增强了重金属的氯化，也促进了ZnO的稳定化。在SiO2/Al2O3单独作用下，氯化物熔盐释放出HCl/Cl2气体并强化了CuO/PbO/CdO的间接氯化，但Al2O3的促进作用弱于SiO2；尽管SiO2促进了熔盐中ZnO的间接氯化，但600℃时SiO2同样将部分ZnO转化成Ca2ZnSi2O7，而Al2O3与ZnO反应生成Zn6Al2O9。在SiO2和Al2O3同时作用下，SiO2对ZnO形态转化的作用强于Al2O3。此外，热力学平衡计算结果显示SiO2/Al2O3作用下重金属氧化物的模拟反应结果与实验结果基本相符，一般飞灰中SiO2/Al2O3的含量存在一定的浓度变化，这些波动对熔盐体系中重金属的化学作用影响较小，但化合物晶型上的差异可能会影响反应的变化。
(3)熔盐产物循环过程中部分氧化物和可溶性盐的溶入改变了氯化物熔盐的物化特性。随着熔盐产物在飞灰热处理中的六次循环回用，NaCl、KCl、CaCO3、CaSO4、SiO2及Ca(OH)2等组分在熔盐中溶解和富集。NaCl/KCl/CaCO3/CaSO4/SiO2与熔盐的交互反应增加了熔盐的熔化时间，熔盐的熔化焓由131.7J/g升至180.8J/g以上，而熔盐的热稳定性出现了下降；尽管较高工作温度下熔盐仍能保持较低的粘度特性，但熔盐粘度值随着NaCl、KCl和CaCO3在降温过程中的析出而增大；与CaSO4相反，NaCl、CaCO3、KCl和SiO2的溶解使得固态熔盐的比热容增大和热扩散系数减小。
(1)熔盐热处理强化了飞灰中重金属的氯化和溶出，并提高了熔渣产物中重金属的稳定性。与传统的飞灰热处理相比，熔盐热处理促进了Cu、Zn、Pb、Cd在600/800℃环境中的氯化，大部分重金属的挥发量增加了3倍以上。经过800℃熔盐热处理后，70%以上的Cu、Zn、Pb和Cd可能以氯化物的形态溶解在熔盐中，且熔渣中重金属的浸出浓度均降低至1mg/L以下，其中Pb的浸出浓度显著下降。氧化物是垃圾焚烧飞灰中重金属主要的化学形态之一，大部分PbO/CdO在熔盐中游离的Cl-作用下发生了直接氯化，而少量的CuO/ZnO通过氯盐在800℃的挥发和分解完成间接氯化。此外，飞灰中的Si/Al组分可能促使熔盐释放出HCl/Cl2，促进CuO/PbO/CdO的间接氯化，ZnO则因其较差的间接氯化活性而没有出现明显的形态变化。
(2)典型的飞灰组分SiO2和Al2O3在熔盐热处理中不仅增强了重金属的氯化，也促进了ZnO的稳定化。在SiO2/Al2O3单独作用下，氯化物熔盐释放出HCl/Cl2气体并强化了CuO/PbO/CdO的间接氯化，但Al2O3的促进作用弱于SiO2；尽管SiO2促进了熔盐中ZnO的间接氯化，但600℃时SiO2同样将部分ZnO转化成Ca2ZnSi2O7，而Al2O3与ZnO反应生成Zn6Al2O9。在SiO2和Al2O3同时作用下，SiO2对ZnO形态转化的作用强于Al2O3。此外，热力学平衡计算结果显示SiO2/Al2O3作用下重金属氧化物的模拟反应结果与实验结果基本相符，一般飞灰中SiO2/Al2O3的含量存在一定的浓度变化，这些波动对熔盐体系中重金属的化学作用影响较小，但化合物晶型上的差异可能会影响反应的变化。
(3)熔盐产物循环过程中部分氧化物和可溶性盐的溶入改变了氯化物熔盐的物化特性。随着熔盐产物在飞灰热处理中的六次循环回用，NaCl、KCl、CaCO3、CaSO4、SiO2及Ca(OH)2等组分在熔盐中溶解和富集。NaCl/KCl/CaCO3/CaSO4/SiO2与熔盐的交互反应增加了熔盐的熔化时间，熔盐的熔化焓由131.7J/g升至180.8J/g以上，而熔盐的热稳定性出现了下降；尽管较高工作温度下熔盐仍能保持较低的粘度特性，但熔盐粘度值随着NaCl、KCl和CaCO3在降温过程中的析出而增大；与CaSO4相反，NaCl、CaCO3、KCl和SiO2的溶解使得固态熔盐的比热容增大和热扩散系数减小。