生活垃圾焚烧飞灰制陶瓷砖表征

为了探索生活垃圾焚烧飞灰资源化利用途径,在对飞灰化学组成及矿物成分分析的基础上,利用飞灰、黄陶土、耐火砂及长石研制陶瓷砖,最佳配比方案为:飞灰20%,黄陶土60%,长石10%,耐火砂10%,分析了最佳配比制品的吸水率、抗压强度、微观结构及水平振荡浸出毒性。结果表明:飞灰属SiO2-Al2O3-金属氧化物体系,主要矿物成分是钙硅酸盐及铝硅酸盐等,可用于制陶瓷砖;最佳配比制品达MU15强度等级,满足抗风化的要求;随煅烧温度的升高,制品结构不断密实化,960℃烧成的制品显示出完全烧结的特点,960~1 000℃烧成的制品中出现明显的晶化、玻璃化过程。最佳配比制品重金属浸出毒性完全达标,重金属的浸出率与坯体相比大大降低。     

生活垃圾焚烧飞灰在饰面砖中资源化应用技术

分析了飞灰的性质,利用飞灰、红泥及缸砂研制饰面砖,研究了飞灰对饰面砖性能及微观结构的影响,并对其安全性进行了评价。结果表明:飞灰主要化学成分是CaO、SiO2、Al2O3,构成SiO2-Al22O3-金属氧化物体系,可用作饰面砖的原材料;当飞灰掺加量为20%时,饰面砖表现出良好的性能:抗压强度19·2MPa,吸水率7·2%,表观质量达到一等品要求;与飞灰相比,饰面砖中重金属浸出能力大大降低:As、Pb、Ni、Cr、Cu、Hg、Cd水平振荡浸出毒性未检测出,Zn的水平振荡浸出值下降到飞灰中的0·014倍,Hg、Cd有效浸出毒性未检测出,As、Pb、Ni、Cr、Cu、Zn的有效浸出毒性分别下降到飞灰中的0·056、0·001、0·067、0·058、0·056、0·029倍。     

垃圾焚烧飞灰冶金性能研究

垃圾焚烧飞灰是危险废物因而必须进行处理.用冶金高温熔融分离来处理飞灰是一个新的无害化处理方法.在了解飞灰特性的基础上,研究了飞灰的冶金性能.对飞灰进行冷固结造球,并分析了球团的强度和浸出毒性;测试了球团的粘度和熔化性温度;进行了飞灰球团高温熔融分离实验,分析了熔渣中的重金属和浸出毒性.实验结果表明,飞灰的矿物组成主要是CaO、SiO2等氧化物;选择7%消石灰,添加1%糖浆进行飞灰冷固结,并养护18d,单个球团平均抗压强度可达到1005 N,球团的浸出毒性没有超标.飞灰的熔化性温度范围为1250～1290℃,此时的熔渣粘度较低;飞灰高温熔融分离的适宜工艺参数为:熔融温度1400℃,熔融时问10min,球团碱度1.8,金属熔池与飞灰球团配比为5:4,金属熔融分离效果很好;飞灰经过1300℃以上的高温熔融,熔渣远远低于浸出毒性标准.     

飞灰添加量对矿渣基回填胶凝材料水化机理以及重金属固化/稳定化效果影响

采用飞灰协同冶金固体废物(高炉矿渣、钢渣以及脱硫石膏)制备飞灰-矿渣基胶凝材料代替水泥作为采空区的回填材料,并探究了飞灰掺入量对胶凝体系水化机理及重金属稳定化效果的影响。结果表明：胶凝体系飞灰掺入量较少时(10%),会抑制体系早期(3 d)水化产物的生成,降低固化体的抗压强度;飞灰的碱激发作用会在一定程度上促进水化产物钙矾石的生成,对养护结束(28 d)时固化体的抗压强度提升具有促进作用;当胶凝体系飞灰掺入量较高时(25%),会严重抑制胶凝体系水化进程,但其产品抗压强度仍高于矿区采空区对胶凝材料的要求。另一方面,飞灰-矿渣基胶凝体系对飞灰中重金属的稳定化效果良好,除了飞灰掺入量为25%处理组的Zn浸出浓度接近水泥胶砂(GB/T 30810—2014)标准限制外,其他处理组(飞灰添加量为0%～20%)重金属浸出量均满足标准限制。因此,在掺入量合适的情况下,以飞灰作为矿区回填胶凝材料是一种理想的飞灰建材资源化方法。     

城市垃圾焚烧飞灰特性及水泥固化试验研究

试验分析了重庆市某城市垃圾焚烧发电厂飞灰的化学成分,研究了原飞灰的浸出毒性,考察了水泥对原飞灰和酸洗预处理飞灰中重金属的固化效果. 结果表明:飞灰中重金属Pb和Zn的浸出质量浓度均超过《危险废物浸出毒性鉴别标准》(GB5085.3-2007),因而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理;酸洗预处理飞灰固化试块的抗压强度得到了一定程度的提高,其重金属Pb和Zn的浸出毒性均较相同配比、相同养护时间的原飞灰固化试块有明显降低;酸洗预处理飞灰固化试块抗压强度随掺入飞灰比例的降低和养护时间的延长而加大,在养护28 d时其抗压强度最高,达4.25 MPa;酸洗预处理飞灰固化试块在养护28 d时,其重金属Pb和Zn的浸出质量浓度分别比原飞灰所制固化试块降低了10.6%～59.0%和7.4%～73.7%.      

利用城市垃圾焚烧飞灰稳定固化含重金属工业污泥的试验研究

利用城市垃圾焚烧飞灰作为固化剂有效稳定固化含重金属的工业污泥为目的,研究结果显示重金属污泥和城市垃圾焚烧飞灰所构建的固化体系具有很强的重金属束缚能力,增加飞灰的质量分数或者加入一定质量分数的水泥可以增加固化体的抗压强度以满足填埋需求。同时考虑抗压强度、浸出浓度和增容比等各方面的要求,当飞灰的质量分数45%,水泥的质量分数为5%,工业污泥的质量分数为50%是有效稳定固化重金属的最佳配比。对固化体微观结构分析显示:主要的水化产物硫铝酸钙(Aft)、Friedel相、水化硅酸钙(CSH)对稳定固化重金属起到了重要的作用。     

不同燃烧源飞灰细颗粒物理化学特性与润湿性

表面活性剂是常用的化学团聚促进剂,其促进效果与飞灰细颗粒的润湿性能密切相关。对飞灰细颗粒的化学组成及吸湿性能进行分析,利用沉降法考察了表面活性剂品种与浓度对飞灰细颗粒润湿性的影响,结果表明燃煤飞灰细颗粒多为难溶于水的硅铝质颗粒,可溶性组分仅有2.23%;而垃圾飞灰细颗粒含有较多的可溶性无机盐颗粒,可溶性组分含量高达49.47%。垃圾飞灰细颗粒吸湿性高于燃煤飞灰细颗粒。燃煤飞灰细颗粒在1 g/L的离子型表面活性剂中沉降时间最短;垃圾飞灰细颗粒在0.2 g/L的离子型表面活性中沉降时间可减少至9~12 s。非离子表面活性剂对飞灰细颗粒的润湿性好于离子型表面活性,其中以醚键为主要官能团的TX-10、OP-10和AEO3对飞灰细颗粒润湿性能好于以酯键为主要官能团的TWEEN80。     

流化床燃煤锅炉飞灰活性激发剂的试验研究

流化床燃煤锅炉飞灰是一种低活性的高碳飞灰。通过加入不同种类和掺量的激发剂来激发流化床飞灰的活性,寻找激发效果最好的激发剂及其掺量。试验结果表明:KOH的激发效果较为明显,用量以飞灰量的3%～4%为宜,在该条件下,加入50%流化床飞灰的胶砂强度仍能达到32.5水泥的强度标准,为流化床飞灰的建材利用提供了强度依据。     

焚烧飞灰水泥固化技术研究

对利用水泥固化技术处理城市垃圾焚烧飞灰的效果进行了实验研究,分析了焚烧飞灰的主要化学组成,考察了水洗预处理对飞灰组成及固化效果的影响,研究了不同水泥/飞灰配比下所制得固化块的机械性能和重金属浸出毒性结果表明,焚烧飞灰主要元素包括Cl、Ca、O、K、S、Na等,此外还含有一定量的重金属包括Zn、Pb、Cu、Cd和Cr等.经过水洗预处理,焚烧飞灰中的可溶性盐类大大减少,飞灰固化块的强度得到了一定的提高,重金属浸出毒性则有明显的降低,预处理飞灰所制固化试块在养护28d后其重金属浸出毒性都能达到相应的控制标准,其中重金属Pb浸出浓度比原灰所制固化块降低了11%(飞灰添加量20%)～59%(飞灰添加量80%);随着水泥添加量的增加,飞灰固化块的抗压强度也随之提高.添加60%水泥的固化块在养护28d时的抗压强度最高,达425 N·cm-2;预处理飞灰固化块有着较强的抵御环境变化能力,重金属浸出毒性在pH值1～13的范围内都比较稳定.     

城市垃圾焚烧飞灰特性及水泥固化实验研究

试验分析了重庆市某城市垃圾焚烧发电厂飞灰的化学成分,研究了原飞灰的浸出毒性,考察了水泥对原飞灰和酸洗预处理飞灰中的重金属的固化效果. 结果表明,飞灰中重金属Pb和Zn的浸出质量浓度均超过《危险废物浸出毒性鉴别标准》（GB5085.3-2007）,因而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理;酸洗预处理飞灰固化试块的抗压强度得到了一定的提高,其重金属Pb和Zn的浸出毒性均较相同配比、相同养护时间的原飞灰固化试块有明显降低;酸洗预处理飞灰固化试块抗压强度随掺入飞灰比例的降低和养护时间的延长而加大,在养护28 d时其抗压强度最高,达4.25 MPa;酸洗预处理飞灰固化试块在养护28 d时,其重金属Pb和Zn的浸出质量浓度分别比原飞灰所制固化试块降低了10.6%-59.0%和7.4%-73.7%.     

粉煤灰不同配比基质对黑麦草生长的影响

粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物,主要成分有SiO2,Al2O3,Fe2O3,CaO等。采用盆栽试验将粉煤灰分别与粘土、砂土、秸秆按3:1的比例混合作为基质种植黑麦草,并用纯粉煤灰基质做对照,研究黑麦草在粉煤灰不同配比基质上的生长状况,结果表明,粉煤灰+粘土为黑麦草的最佳生长基质。     

废混凝土在GRC中的再生利用探究

研究了再生砖骨料的取代率对再生骨料GRC的影响及变化规律,并进一步采用正交设计方法,研究了粉煤灰、硅灰及再生混凝土骨料对GRC的影响。结果表明:再生骨料GRC的强度随废混凝土取代率的提高先增长后下降,当废混凝土取代天然砂30%,可达到或超过天然砂GRC的力学性能;当粉煤灰取代水泥10%,同时硅灰取代水泥10%,废混凝土取代天然砂30%时,其抗折、抗压强度值最大。     

表面改性非烧结生态砖材料对模拟城市暴雨径流中低浓度磷的吸附特性

为了寻求城市暴雨后地表径流中低浓度磷的去除方法,考察了粉煤灰、活性炭、沸石等材料对低浓度磷的吸附特性,进而利用筛选出的吸附材料对河岸护坡砖表面进行改性,制成非烧结生态砖材料,系统地研究了吸附材料添加量、磷酸盐浓度、反应时间等对生态砖材料吸附磷酸盐效率的影响,并探究了紫花苜蓿对生态砖表面磷酸盐的吸收能力.结果表明:①在3种吸附材料中,粉煤灰对磷酸盐的吸附效果最佳,3 h内其对磷酸盐的去除率分别比沸石、活性炭提高了54%、67%.②当生态砖表面搭载36 mg/cm2粉煤灰时,生态砖材料表现出最佳的磷酸盐吸附性能,比未搭载粉煤灰的生态砖材料对磷酸盐的去除率提高了14%.③生态砖材料对磷酸盐的吸附符合Freundlich吸附等温方程和颗粒内扩散方程,其对磷酸盐的吸附机理是由颗粒内扩散起主导作用的物理吸附.④在缺磷胁迫环境下,紫花苜蓿根系分泌出的柠檬酸将生态砖表面的磷酸钙晶体溶解,进而将其吸收进植物体内,15 d对生态砖表面磷的脱附比例为38.40%±0.37%.研究显示,粉煤灰改性的非烧结生态砖材料对磷酸盐具有较好的吸附效果,并且吸附的磷酸盐能够被植物所吸收可实现生态砖材料的天然再生.      

三种无机改性粘性土防渗衬里性能研究

利用三种无机材料沸石、粉煤灰、石灰对目前常用的粉质粘土+膨润土进行改性,以新鲜垃圾渗滤液作为渗透液,从防渗衬里的渗透系数以及对污染物的衰减能力方面进行了对比实验,对三种无机改性防渗衬里的性能进行了研究。实验结果表明:(1)石灰改性的防渗衬里防渗效果最好,其渗透系数能保持在10-8～10-9cm/s;沸石和粉煤灰改性的防渗衬里渗透系数也能达到10-8cm/s,并且随着实验的进行,渗透系数有所下降;(2)改性后的粘性土防渗衬里对污染质的衰减能力强于改性前:其COD的平均衰减百分比由改性前的68.25%分别升高到72.47%、86.94%和89.64%;对三氮的衰减百分比均有提高;对总铁平均衰减百分比为90%以上,对镉、锌也都表现出良好的去除效果。     

粉煤灰掺入量对煤矸石水力学性质和导气率的影响

为研究粉煤灰掺入量对煤矸石水力学性质和导气率的影响,设计9种矸灰比的粉煤灰-煤矸石混合物,运用室内一维定水头法和压力膜仪（DIK-3423）以及一维瞬态法测试了混合物饱和含水量、饱和导水率、水分特征曲线和导气率等指标,并与土壤、粉煤灰和煤矸石进行对比分析。结果表明:1）粉煤灰的掺入可以提高煤矸石的饱和含水量,矸灰比3∶7~2∶8的混合物的饱和含水量为36.9%~41.4%,数值上最接近土壤;2）混合物的饱和导水率受粉煤灰掺入量和容重影响,相同粉煤灰掺入量下提高容重会降低饱和导水率,而饱和导水率变化的整体趋势随粉煤灰掺入量的增大而减小;3）混合物的持水性能随粉煤灰掺入量的增大而增大;4）混合物的导气率随粉煤灰掺入量的增大而减小,粉煤灰掺入量<40%的混合物导气率对含水量的敏感度呈先减小后增大的趋势,其余比例混合物导气率变化较均匀;5）矸灰比（煤矸石与粉煤灰体积比）在3∶7~2∶8混合物的植物有效水含量为17.3%~17.6%,数值上最接近土壤,选用粉煤灰-煤矸石混合物充填塌陷土地时可控制矸灰比在3∶7,此时渗透性小,且可以保证有良好的土壤有效水供给。研究结果可为塌陷区土地复垦质量的改良提供数据参考。     

城市固体废物填埋场防护层天然材料研究

提出用石灰和粉煤灰对常用的粘土 +蒙脱土的衬里进行改性。对石灰配比为 0 %、0 4 %、1%、2 %、6 %、10 %的6种复合衬里、“三明治”结构的复合衬里 ,以及粉煤灰比例为 15 % ,2 5 % ,35 % ,5 0 %的 4种复合衬里 ,从渗透系数、衰减能力的角度进行了系列测试 ,得出了石灰配比为 10 %的复合土Ⅰ衬里和“三明治”结构复合土衬里性能良好、成本低、值得推广     

含砷飞灰固化处理研究

通过试验确定了胶凝材料的组成体系,探讨了影响胶凝材料性能的主要工艺参数,确立的最佳固化工艺条件为:水泥∶砂子∶飞灰= 57.6∶40∶2.4,水灰比为0.28,水泥采用标号为42.5的快硬硫铝酸盐特种水泥,以硫化钠作为添加剂,其用量为飞灰/硫化钠= 1.5.在最佳配比和最佳养护条件下,固化体在实验室条件下抗压强度可达2.5 MPa,砷的浸出浓度为0.83 mg/L,达到了相关的填埋标准.     

蒙脱石颗粒吸附剂的制备及除锌研究

以蒙脱石为原料,粉煤灰为激发剂,添加一定量的黏结剂混合造粒制成复合颗粒吸附剂,用于处理含Zn2+废水,实验研究了蒙脱石/粉煤灰混合比例、焙烧温度、添加剂用量等因素对复合颗粒强度和吸附性能的影响。研究结果表明,制备复合颗粒较佳的工艺条件为:蒙脱石与粉煤灰的混合比为6∶4,焙烧温度105℃,硅酸钠的添加比例为15%(蒙脱石/粉煤灰混合物质量)。制成的颗粒吸附剂不仅吸附效果好,而且其散失率较低。     

几种人工湿地基质净化磷素污染性能的分析

通过基质磷素等温吸附、净化磷素污染效果和基质磷素饱和吸附后磷素释放实验,研究了砂子、沸石、蛭石、黄褐土、下蜀黄土、粉煤灰和矿渣7种人工湿地基质净化磷素污染效果和影响因素,并评价了基质磷素饱和吸附后磷素释放可能造成的二次污染风险结果表明:Freundlich和Langmuir等温吸附曲线方程均能很好地描述上述基质磷素吸附过程,其磷素理论饱和吸附量依次为矿渣＞粉煤灰＞蛭石＞表土＞下蜀黄土＞沸石＞砂子.磷素的净化能力依次为矿渣＞粉煤灰＞蛭石＞表土＞下蜀黄土＞沸石＞砂子,模拟污水磷素净化实验也证实矿渣、粉煤灰、蛭石净化磷素污染效果较好,表土和下蜀黄土次之,沸石和砂子净化磷素污染效果较差.矿渣和粉煤灰等钙素含量较高的碱性基质,影响磷素吸附净化效果的主要因素是基质的全钙含量,碱性条件下,基质全钙含量越高,其吸附的磷素越多,净化磷素污染的效果越好.砂子、沸石、下蜀黄土、黄褐土和蛭石等活性胶体氧化铁铝含量较多的中性基质,影响其磷素吸附净化效果的主导因素是其胶体氧化铁的含量,胶体氧化铁能促进基质吸附磷素效应,提高磷素净化能力.基质磷素饱和吸附后磷素释放实验也表明:除砂子基质磷素释放比例较高以外,其它基质磷素释放的比例很低,加强人工湿地基质的管理,上述人工湿地基质一般不会对水体环境造成二次污染.