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。     

碱矿渣-废石材新型复合胶凝材料稳定固化污泥的试验分析

为寻找稳定固化污泥效果较好的低成本廉材料,选用水泥、石灰、JCM复合胶凝材料、垃圾焚烧飞灰、钢渣、水磨石材矿粉等来稳定固化污泥。通过无侧限抗压强度、水稳性测试、TCLP毒性浸出、COD等实验,考察了这些材料对市政污泥的稳定固化效果。经过各种性能相互比较,认为水泥、石灰以及新型JCM复合胶凝材料是较为合适的稳定固化材料,从材料经济成本和节约能源方面考虑,JCM复合胶凝材料要优于水泥、石灰。     

焚烧飞灰作复合胶凝组分资源化利用的安全性

从焚烧飞灰-水泥复合胶凝体系中重金属的化学存在形态、表面浸出毒性、浸出率等方面对城市垃圾焚烧飞灰作为水泥复合胶凝组分的安全性进行试验研究。结果表明,飞灰中富含能被水浸出的Zn、Pb、Cr、Cd和Cu等各种重金属。垃圾飞灰作为水泥复合胶凝组分材料使用时,力学性能满足要求,且各重金属稳定态的比例均有不同程度的增加,硬化浆体长期抗表面浸出能力较强。矿物掺合料的掺入,对重金属的固化有一定的增强效果。垃圾焚烧飞灰有望作为水泥复合胶凝组分材料安全使用。     

油页岩冶炼飞灰制备胶凝材料的研究

研究以油页岩冶炼飞灰、水泥熟料、石膏等为主要原料的胶凝体系。在选定胶凝体系激发剂种类的基础上,对激发剂的组合以及掺量进行优选。结果表明:在标准养护条件下,当油页岩冶炼飞灰为64%、熟料21.5%、石膏6%、激发剂1为2%、激发剂2为0.5%,激发剂3为6%时,可制备28d抗压强度达45MPa的胶凝材料。     

飞灰基碱激发胶凝材料中重金属的一维半动态浸出行为分析

文章利用一维半动态浸出法研究飞灰基碱激发胶凝材料中重金属(Ni、Cr、Pb、Cd)浸出行为,结合浸出理论,分析在非碱性条件下重金属浸出行为。结果表明:在酸性和中性条件下,胶凝材料中重金属的浸出均为扩散性浸出。在pH=3的强酸性和pH=3的弱酸性条件下,4种金属的扩散系数10~(-11)m~2/s,试块中污染物较为稳定,但在弱酸条件下重金属浸出浓度明显高于强酸条件,长期使用具有一定风险性。中性条件下,4种重金属的扩散系数3×10~(-13)m~2/s,胶凝材料中的重金属较稳定,长期使用安全性强。     

矿山酸性废水中和渣制备建筑砌块

为了实现矿山酸性废水中和渣资源化,采用硅酸盐水泥(32.5R和42.5R)、铝酸盐水泥3种胶凝材料固化中和渣制备建筑砌块。在抗压强度和浸出毒性测定的基础上,通过X-射线衍射分析、热重分析等实验手段,探究了水泥矿物水化及其与中和渣中主要物质作用机理。研究结果表明,当m(水泥)∶m(干污泥)∶m(水)=1∶0.5∶0.75时,3种胶凝材料制备免烧砖的抗压强度均达到25 MPa以上,明显高于普通黏土烧结砖。     

化学稳定剂对矿渣胶凝材料固化Pb~(2+)的影响研究

针对化学药剂的添加对矿渣胶凝材料固化稳定化Pb~(2+)效果的影响进行了研究。首先分别采用硫化钠、硫脲、磷酸二氢钠、磷酸钠、硫酸铁、硫酸亚铁、有机重金属螯合剂对Pb~(2+)进行化学稳定化,再进行矿渣胶凝材料固化。其中单一矿渣胶凝材料固化作为对比样,通过抗压强度测定、TCLP浸出、XRD、连续化学萃取、电子探针对各固化体的水化产物,Pb的化学形态迁移以及分布特征进行对比分析。结果表明:硫化物的掺入使Pb和S在水化产物中发生了聚集,铁酸盐的掺入促进了水化进程,提高了强度,螯合剂的掺入使Pb化学形态由不稳定态向稳定态发生迁移。     

不同胶结材料对重金属污染土壤的固化效果

利用不同胶结材料对广西某铅锌矿场重金属污染土壤〔w(Pb),w(Cd)和w(Zn)分别为4 375,79.33和13 470 mg/kg)〕进行固化处理.采用TCLP浸提液对固化体进行浸提,根据固化体的浸出性能,评价不同固化剂及辅助剂组合对重金属污染土壤的固化效果.结果表明:m(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(生石灰)为2∶1∶1和1∶1∶2的固化剂组合具有很好的固化效果.水泥用量占固化体总量的30%时,3种重金属的固化率均达到99%;水泥+粉煤灰+生石灰固化体系的固化效果仅次于水泥,在m(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(生石灰)为1∶1∶2和2∶1∶1时,30%的固化剂用量使3种重金属浸出质量浓度均满足危险废物填埋入场标准;水泥+粉煤灰和粉煤灰+生石灰固化体系的固化性能相对较差,粉煤灰参与固化反应表现出明显的滞后性,当用生石灰作为辅助剂参与反应时,粉煤灰中所含有的活性SiO₂和Al₂O₃在碱性条件下得到激发,从而进一步强化了粉煤灰的固化性能.      

掺加垃圾焚烧飞灰的水泥土重金属浸出毒性及力学特性分析

以广州某垃圾焚烧场的焚烧飞灰为研究对象,通过浸出试验研究了不同预处理方法处理飞灰以及掺预处理飞灰的水泥土重金属浸出毒性,并通过无侧限抗压强度(UCS)试验探讨了垃圾焚烧飞灰对水泥土力学特性的影响。结果表明:焚烧飞灰在固液比1∶8条件下,水洗40 min后仅出现铬浸出浓度超标的现象;除硫酸亚铁外,EDTA二钠、磷酸钠和硫化钠均未能同时有效减少飞灰中铬和铅的含量;掺预处理飞灰的水泥土试样强度随着飞灰掺量、水泥含量及龄期的增加而提高; 10%预处理飞灰替代5%水泥后两者水泥土强度相近,说明掺入飞灰可以有效减少水泥用量。掺入飞灰的水泥土重金属浸出浓度远低于预处理飞灰的重金属浸出浓度,符合GB 5085. 3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》排放标准限值。     

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.     

利用粉煤灰固化含砷污泥的研究

对于As浸出率超标的硫酸废水处理系统污泥,应用固化处理可以有效降低砷浸出率。文章用水泥及粉煤灰固化冶炼厂硫酸废水中和污泥,以As的浸出率为控制指标,从时间、物料配比、pH值等方面考虑对固化块浸出率的影响,寻找粉煤灰最佳掺入量,有效降低处理成本,并尽量减少固体废物对环境的有害影响。与水泥固化相对比,采用粉煤灰固化具有更好的固化效果和明显经济效益。     

用偏高岭石、铜矿尾砂、粉煤灰生产土聚水泥试验

以偏高岭石和固体废物铜矿尾砂、粉煤灰为基料,以氢氧化钠、水玻璃等作为激发剂,在室温条件下制备土聚水泥。通过正交试验,研究不同基料配比、激发剂、外加剂的不同加入量等因素对试条抗压强度的影响,并确定最优配方;同时通过SEM观察了土聚水泥的形貌并研究了土壤聚合的反应机理。结果表明:其最佳配方中铜矿尾砂、粉煤灰的质量比之和接近60%,7天抗压强度比标号为P.O42.5的水泥高5%;该土聚水泥呈层状结构,缝隙较小,结构紧密。     

中国水泥生命周期粉煤灰替代的CO2减排研究

采用中国水泥企业温室气体排放核算方法及政府间气候变化专门委员会的能源使用CO₂排放计算方法,将不同粉煤灰替代率下原料及能源使用引起的CO₂减排进行核算.结果表明,与燃煤电厂产业共生可减排92.676kgCO₂/t水泥.而粉煤灰替代熟料是中国水泥CO₂减排的主要部分,与替代生料结合可产生最大CO₂减排373.303kg/t水泥.另外,粉煤灰替代部分水泥形成混凝土的碳化作用,到2050年可吸收192.015kgCO₂/t水泥.粉煤灰替代后,对余热发电变化及外购清洁电力使用比例增加引起的减排进行预测,发现此项举措可有效促进水泥行业“双碳”目标达成.     

生活垃圾焚烧飞灰固化体力学及重金属浸出特性

以苏州七子山生活垃圾焚烧厂产生的飞灰为研究对象,采用水泥作为固化剂,研究水泥飞灰固化体的应力应变特征及重金属浸出特性,并探讨了水泥飞灰配合比、养护时间等关键性因素对这些特性的影响。实验结果表明:较养护3 d的样品,其余养护时间的样品强度平均增长了约96.2%,而其破坏应变平均减小了56%。随着水泥含量和养护时间的增加,飞灰固化体的强度上升,而其破坏应变减小,该趋势主要归因于钙矾石(AFt)的形成促进了飞灰固化体强度的发展。较飞灰原样,飞灰固化体的重金属浸出浓度随着水泥含量、养护时间的增加而降低了38%~99%,重金属的迁移被限制,主要归因于水化硅酸钙(C—S—H)和钙矾石(AFt)的形成,以及飞灰和水泥水化反应创造的强碱性环境。     

城市垃圾焚烧飞灰的硅酸盐水泥稳定化效果研究

采用南方某城市生活垃圾焚烧厂的飞灰进行了硅酸盐水泥稳定化效果及工艺的研究,实验分别就水泥添加量、添加剂的使用、养护时间和浸取剂pH值等因素,考察了飞灰中重金属(Cd,Pb,Cu,Zn)的稳定化效果.结果表明,当硅酸盐水泥/飞灰=10%(质量比)时,采用硅酸盐水泥处理焚烧飞灰的稳定化产物中重金属的浸出浓度都已满足危险废物填埋场入场控制标准;当使用硅酸盐水泥对焚烧飞灰进行稳定化处理时,1d后其水化反应基本完成,此后稳定化处理后焚烧飞灰的重金属浸出毒性趋于稳定;pH相关性实验表明,当使用浸取剂的pH值在3～11的范围变化时,处理后的焚烧飞灰其浸出液的pH基本稳定在7左右,证明该法产生的稳定化产物对环境pH值有很好的适应性.     

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%.      

水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰过程中二英的迁移和降解特性

为了解生活垃圾焚烧飞灰中的二英在水泥脱氯预处理过程中的迁移特性以及在水泥窑内的热降解特性,依托北京市琉璃河水泥有限公司的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置示范线,开展了生活垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯预处理和水洗后飞灰向水泥窑投加的工程试验研究.结果表明:烘干烟气中和水泥窑窑尾烟气中二英排放浓度低于GB 30485-2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》中所规定的标准限值（以I-TEQ计）为0.1 ng/m3,结晶氯盐中二英含量（以I-TEQ计）仅为2.8 ng/kg;以每h进入水洗罐的原飞灰中所含二英量为100%计,经过水洗处理后,99.97%的二英仍留在脱氯飞灰中,仅有0.08%和0.14%的二英分别通过烘干废气和结晶盐排出;以每h投入水泥窑窑尾烟室的飞灰所含二英为100%计,仅有0.82%、0.13%和0.002%的二英分别随窑灰、熟料、烟气排出,飞灰中的二英在水泥窑内的消减率达到了99%以上,实现了较为彻底的降解.      

Leaching characteristics of heavy metals during cement stabilization of fly ash from municipal solid waste incinerators

The leaching characteristics of heavy metals in products of cement stabilization of fly ash from a municipal solid waste incinerator were investigated in this paper. The stabilization of heavy metals such as Cd, Pb, Cu, and Zn in fly ash from such incinerators was examined through the national standard method in China based on the following factors: additive quantity of cement and Na₂S, curing time, and pH of leaching liquor. The results showed that as more additives were used, less heavy metals were leached except for Pb, which is sensitive to pH of the leachate, and the worse effect was observed for Cd. The mass ratio of cement to fly ash = 10% is the most appropriate parameter according to the national standard method. When the hydration of cement was basically finished, stabilization of heavy metals did not vary after curing for 1 d. The mixtures of cement and fly ash had excellent adaptability to environmental pH. The pH of leachate was maintained at 7 when pH of leaching liquor varied from 3 to 11. __________ Translated from Environmental Science, 2006, 27(12): 2564–2569 [译自: 环境科学]     

流化床飞灰在混凝土中大掺量替代水泥的研究

介绍了采用复合激发剂,对流化床飞灰活性进行激发,在混凝土中以流化床飞灰大掺量替代水泥的试验研究。结果表明:本研究采用的激发方法能够有效激发流化床飞灰活性,当飞灰替代水泥量为30%￣40%时,不降低水泥的标号,所配制的混凝土强度值与100%水泥的混凝土相当,且和易性能满足施工的要求。     

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。