垃圾焚烧飞灰是城市生活垃圾焚烧后在烟气净化系统中收集到的残余物，因其富含重金属（如铅、镉、锌）、可溶盐（氯化物、硫酸盐）及微量二噁英等持久性有机污染物，被普遍认定为危险废物。在其进入安全填埋场或资源化利用之前，“稳定化/固化”处理是法定必经环节，而“熟石灰”在其中扮演着至关重要的角色。

熟石灰处理飞灰的核心机理之一是“重金属稳定化”。飞灰中的重金属在不同pH下的溶解度差异显著。通过投加熟石灰，将飞灰-水混合体系的pH调节并维持在10-12的强碱性范围，可以使大多数重金属离子（如Pb²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺）形成溶度积极低的氢氧化物或碳酸盐沉淀，从而极大地降低其浸出毒性。此外，熟石灰提供的Ca²⁺还能与某些阴离子形态的重金属（如钼酸根、砷酸根）形成沉淀，虽然对于砷等两性金属，需特别注意避免pH过高导致其再溶解。

另一关键作用是“可溶盐脱除”。飞灰中高含量的氯盐（如NaCl, KCl）是导致其浸出液盐分过高、不利于后续处置和资源化的主要原因。熟石灰中的钙离子能与飞灰中的部分可溶性氯盐发生复杂的复分解反应，生成溶解度更低的氯钙石或类似的含氯钙化合物，从而在一定程度上固定氯离子，降低其浸出浓度。同时，熟石灰的添加也能够中和飞灰本身的酸性组分，并促进硫酸钙等难溶盐的生成。

对于二噁英，熟石灰本身不具备化学降解能力。然而，在后续的固化成型过程中，熟石灰作为胶凝材料的前驱物，与飞灰中的活性组分（如活性铝、硅）发生火山灰反应，生成水化硅酸钙等胶结物。这些胶结物能够将飞灰颗粒，包括其表面吸附的二噁英分子，紧密地包裹起来，形成致密的固化体。这种物理 encapsulation（微封装） 作用，极大地减少了二噁英与外界环境的接触面积，降低了其挥发和浸出的风险，实现了环境风险的“隔离”。

尽管如此，熟石灰处理飞灰仍面临挑战。首先，它对某些特定重金属（如汞）的稳定效果有限。其次，处理后固化体的长期稳定性，尤其是在酸雨等环境因素作用下，重金属是否会重新活化，是需要持续关注的问题。此外，处理过程会显著增加飞灰的最终质量和体积，增加了填埋场库容的压力。因此，当前的研究前沿正聚焦于开发熟石灰与磷酸盐、硫化物、螯合剂等协同使用的复合稳定化技术，以期达到更优、更持久的处理效果，并为飞灰的资源化（如作为建材辅料）铺平道路。