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。     

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。     

激发剂对钢渣复合胶凝材料再利用

炼钢过程中产生的废渣则为钢渣,主要原料为钢渣,可作为循环再利用材料,将少量激发剂掺入,分析激发剂对钢渣胶凝材料性能所产生的影响。钢渣中掺入激发剂后,其活性显著提高,将早期钢渣胶凝材料性能极大改变。在激发剂的作用下,可增加119.8%的钢渣胶凝材料3d抗压强度。对于钢渣胶凝材料而言,激发剂对浆体水化产物种类没有明显影响。     

热处理赤泥粉煤灰制备少熟料胶凝材料的研究

针对赤泥、粉煤灰的成分特点,对其混合物进行热处理,研制了一种少熟料胶凝材料,并对其强度影响因素、水化性能进行了研究。结果表明:选择混合料的配比为赤泥47.5%,粉煤灰47.5%,石膏5%,于700℃煅烧5h制成煅烧料;加入70%煅烧料,30%水泥熟料,0.5%减水剂,可以制备性能较好的胶凝材料,28d的抗折强度可达到7.8MPa,抗压强度可达到45.2MPa。     

烧结脱硫灰制备胶凝材料强度影响因素研究

通过正交及单因素试验方法研究了烧结烟气半干法脱硫灰复掺矿渣、钢渣,辅之外加剂,制备生态胶凝材料的可行性。结果表明采用分别预磨钢渣、矿渣及水泥熟料再与经低温煅烧的改性脱硫灰混磨制备的复合生态胶凝材料,具有良好的安定性、水化性能和力学性能;初凝时间、终凝时间合格。正交试验确定了一定比例和掺量的矿渣和钢渣复掺15%改性脱硫灰、15%水泥熟料和0.5%激发剂时胶凝材料的各项性能较好,通过单因素试验对方案进行了优化,用SEM对两组配方的水泥净浆体进行晶形微观分析,验证了不同水化产物在不同龄期对水泥体的强度影响。     

电解金属锰渣制备泡沫混凝土实验研究

电解金属锰渣是锰矿石采用电解法生成电解金属锰时产生的浸出渣,其理化性质证实了其资源化利用的潜力。建立了电解金属锰渣-水泥-飞灰-细砂胶凝体系,经蒸压制备成超轻泡沫混凝土。主要探讨了水泥、石灰、石膏的添加对泡沫混凝土抗压强度的影响。结果显示,当凝结体系的配方为电解金属锰渣35.6%、水泥14.1%、细砂34.3%、石灰16.0%、石膏0.05%,在1.2MPa的蒸汽压下保养6h时的抗压强度最佳。中试实验生产出来的泡沫混凝土满足国家标准DBJ 50-055—2006中B07等级,可为电解金属锰渣资源化利用提供了一种创新的技术途径。     

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。     

利用电解锰渣激发制备矿渣基胶凝材料的研究

文章以电解金属锰渣(EMR)作为矿粉(GGBFS)的硫酸盐激发剂,并利用水泥熟料和生石灰作为碱性激发剂,制备了一种复合矿渣基胶凝材料。引入混料试验设计方法,以电解锰渣粉、熟料粉、石灰作为变量,固定矿粉百分比,以该材料体系的3、7、28 d的抗压强度作为响应指标,建立回归模型。对不同龄期的回归模型进行残差分析以及各项参数的显著性检验,表明模型参数可靠。通过对模型等值线图分析,各材料不同掺量与强度之间的变化规律更为直观。     

利用电解锰渣激发制备矿渣基胶凝材料的研究

以电解金属锰渣(EMR)作为矿粉(GGBFS)的硫酸盐激发剂,并利用水泥熟料(Clinker)和生石灰(Lime)作为碱性激发剂,制备一种复合矿渣基胶凝材料。引入混料试验设计方法,以电解锰渣粉、熟料粉、石灰作为变量,固定矿粉百分比,以该材料体系的3、7、28 d的抗压强度作为响应指标,建立回归模型。对不同龄期的回归模型进行残差分析以及各项参数的显著性检验,表明模型参数可靠。通过对模型等值线图分析,各材料不同掺量与强度之间的变化规律更为直观。     

利用电解锰渣激发制备矿渣基胶凝材料的研究

以电解金属锰渣(EMR)作为矿粉(GGBFS)的硫酸盐激发剂,并利用水泥熟料(Clinker)和生石灰(Lime)作为碱性激发剂,制备一种复合矿渣基胶凝材料。引入混料试验设计方法,以电解锰渣粉、熟料粉、石灰作为变量,固定矿粉百分比,以该材料体系的3、7、28 d的抗压强度作为响应指标,建立回归模型。对不同龄期的回归模型进行残差分析以及各项参数的显著性检验,表明模型参数可靠。通过对模型等值线图分析,各材料不同掺量与强度之间的变化规律更为直观。     

碱激发固化垃圾焚烧飞灰的重金属研究

利用飞灰的活性,在碱激发条件下可发生胶凝固化反应并辅以重金属混合稳定剂,可稳定固化其中的重金属,进而达到生活垃圾填埋场进场要求。实验考察了激发剂种类、用量、加热温度、重金属稳定剂种类及其用量、养护时间等因素对固化强度和浸出毒性的影响,确定了最佳条件为激发剂为等量的NaOH和Na2SiO3混合物,激发剂用量为3%~5%,加热温度为80℃,飞灰重量2%的等量Na2S+NaH2PO3重金属混合稳定剂,养护7 d后,飞灰试块的含水率30%以下,抗压强度0.9 MPa以上,浸出毒性均小于国标限值,完全满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)规定的飞灰无害化处理后生活垃圾填埋场进场要求。     

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.     

多固废耦合水泥制备C30混凝土性能研究

为实现工业固废的资源化利用,研究了以钢渣、水渣和脱硫石膏为原料制备的复合胶凝材料作为掺合料替代水泥制备C30混凝土。考察复合胶凝材料的掺入量对胶材标准稠度用水量、凝结时间、混凝土性能的影响。结果表明：净浆的标准稠度用水量和凝结时间与复合胶凝材料的掺入量呈正相关;所制备混凝土的抗压强度随着复合胶凝材料替代水泥量的增加而下降,全部使用胶凝材料制备混凝土试块的28 d抗压强度达到43.5 MPa,为水泥对照组的78.3%。钢渣微粉和脱硫石膏能够促进水渣水化生成钙钒石和水化硅酸钙等水化产物,起到良好的胶结作用,使得混凝土结构致密。该复合胶凝材料可替代部分水泥,减少CO₂排放,带来巨大的经济效益和环境效益,具有广阔的市场应用前景。     

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。     

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。     

氯化剂对垃圾焚烧飞灰中重金属挥发特性的影响

以南方某生活垃圾焚烧厂飞灰及其水洗灰为原料进行高温热处理,考察氯化剂(CaCl2、MgCl₂·6H₂O、AlCl₃、NaCl 和FeCl₃·6H₂O)对飞灰和水洗灰中重金属的挥发作用.结果表明,除NaCl 外,其他氯化剂均可促进飞灰和水洗灰中重金属的挥发,对于不同的重金属,其氯化剂的影响效果不同.在原灰中,Zn 的挥发率受氯化剂影响最大,其次是Cd 和Cu,在未添加氯化剂的情况下,飞灰中的Pb 几乎全部挥发.水洗灰中重金属的挥发率受氯化剂影响更明显,其中Zn 和Cu 最为显著,添加氯化剂后,水洗灰中4 种重金属的挥发率最高均达到95%以上.     

矿渣胶结材固化处理垃圾焚烧飞灰

垃圾焚烧飞灰经测试,重金属Pb和Cr超出浸出毒性标准,被认为是一种危险废物,必须加以稳定化处理。水泥熟料激发的矿渣胶结材(CS)按25%、30%、35%和45%的比例掺入焚烧飞灰中,测试飞灰固化体7、28、60d的强度、重金属浸出浓度及固化体的水化产物。结果表明,掺入矿渣胶结材后的飞灰固化体60d养护后均达到填埋标准。矿渣掺量35%时,飞灰固化效果最优,28d就可以达标,表明焚烧飞灰与矿渣在合适的比例下可发生复合反应,形成超叠加效应,增强固化效果。     

转炉钢渣无害高效利用技术——生产钢渣熔融水泥

在转炉炼钢的过程中添加少量外加剂,调整冶炼渣的化学成分,使其接近普通硅酸盐水泥熟料的化学成分。冶炼后的液态渣经过热泼等处理即成为水泥熟料。该熟料加入5％～7％石膏经过磨细可生产出325~＃以上的钢渣熔融水泥,采用该技术既不影响炼钢的生产质量、炉龄、能耗及操作等,又使钢渣变成质量稳定的水泥熟料,这是转炉钢渣无害高效利用的新途径。     

钢铁冶炼固废与垃圾焚烧飞灰共燃处置过程气相污染物生成特性

利用管式炉燃烧实验模拟水泥窑炉预分解与钢铁窑炉烧结过程,在900℃下开展钢铁尘泥、转炉灰、烧结灰、高炉布袋灰4种典型的钢铁冶炼固废与垃圾焚烧飞灰热利用及共燃过程气相污染物生成特性与排放控制的相关研究,其中,4种钢铁冶炼固废与垃圾焚烧飞灰分别以2∶8、3∶7、4∶6的质量比进行共燃。结果表明：钢铁尘泥、转炉灰、烧结灰、高炉布袋灰分别以20%、20%、30%和40%的比例与垃圾焚烧飞灰共燃,是抑制NO生成、挥发性重金属Pb、Zn挥发的最佳比例。4种钢铁冶炼固废中,转炉灰与垃圾焚烧飞灰共燃对NO生成的抑制效果最好,高炉布袋灰与垃圾焚烧飞灰共燃对Pb挥发的抑制效果最稳定,同时对Zn挥发的抑制效果最佳。该成果可为热处置过程中气体污染物的生成抑制和排放控制技术开发提供参考。     

碱激发粉煤灰-钢渣地质聚合物的抗压强度实验研究

以粉煤灰和钢渣为主要原料,采用水玻璃和Na OH作为碱激发剂,制备出一种具有较高早期强度的地质聚合物胶凝材料。通过实验探讨了各因素对该地质聚合物强度发展的影响。同时,考察了钢渣的加入量对地质聚合物强度的影响。结果表明,当钢渣的加入量(质量分数)为25%,碱加入量为16%,水灰比为0.16,水玻璃加入量为24%时,各组试样的7 d和28 d抗压强度均在20 MPa以上。由XRD、FT-IR进一步分析得出,粉煤灰和钢渣的协同作用制备地质聚合物复合胶凝材料具有较好的早期和后期强度。