水泥窑协同处置掺加萃余钻屑对水泥熟料性能的影响

含油钻屑经过萃取脱油后,通过马弗炉模拟水泥窑协同处置的方式对萃余钻屑开展实验研究。采用热重分析萃余固废掺入对水泥烧成过程的影响,结果表明:掺加萃余固废后,CaCO₃分解温度下降13.2℃,更有利于水泥熟料的烧成;通过乙二醇代用法测定水泥熟料中f-CaO含量,可得掺加萃余固废的最适比例为20%;水泥熟料的X射线衍射图谱结果表明,掺加萃余固体废物烧制的水泥熟料主要矿物组成不变,但萃余固体的掺加对水泥矿物形成仍有影响。水泥产品的水化样XRD图谱结果表明,萃余固体废物掺加会抑制水泥水化反应的速率,并且掺加萃余固体废物的水泥协同处置产品的重金属浸出浓度符合GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》的安全限值,无重金属浸出的环境安全风险。     

磷酸镁水泥固化放射性核素90Sr的影响因素研究

研究了磷酸镁水泥性能、温度、p H、龄期和沸石掺量对磷酸镁水泥固化体中90Sr浸出率的影响,并采用XRD及扫描电镜探讨了磷酸镁水泥固化体的物相和微观结构.试验结果表明:磷酸镁水泥固化体浸出率随磷酸镁水泥强度的增加而减小;低温条件对磷酸镁水泥固化核素90Sr影响明显;酸性环境中磷酸镁水泥受腐蚀状况严重,浸出率和累计浸出分数相对较高;空气养护7 d成型的磷酸镁水泥固化体强度可达58.9MPa,并具有良好的对核素~(90)Sr固化效果;掺加沸石可以降低磷酸镁水泥固化体浸出率.     

垃圾焚烧飞灰成型及低温烧结稳定化研究

对焚烧飞灰进行水泥固化成型,并对成型体进行烧结研究。通过XRD、SEM等表征方法探索垃圾了焚烧飞灰在高温条件下的反应机理,以及添加助熔剂对烧结的影响。结果表明:添加Na2CO3可促进水泥早期的固化,但对水泥后期的固化不利;在养护时间为2 d时,水泥固化飞灰试块抗压强度达到1.91 MPa,完全满足成型的要求;XRD和SEM分析结果表明:固化体烧结后主要生成钙铝黄长石、硅酸钙等,Na2B4O7·10H2O的助熔效果明显;随着烧结温度的升高,重金属Ni、Cu、Pb和Cd的浸出浓度和浸出率下降,随着助熔剂Na2B4O7·10H2O添加量的增加,重金属Cu和Cd的浸出率增加,Pb的浸出率降低;浸出实验结果表明:重金属Ni、Cu、Pb和Cd的浸出浓度远低于国家标准。     

陶粒对铬的固化及其机制研究

为探索含铬废弃物在陶粒生产中资源化利用的可行性,在实验室制备掺CrO_3的陶粒样品,测定其强度、密度等物理性能和铬浸出浓度,研究Na_2CO_3、煅烧制度对铬浸出浓度的影响,并结合XRD和SEM分析探讨铬在陶粒中的固化机制。结果表明:CrO_3掺量增加(0%～3.0%),陶粒的强度、密度和吸水率变化不大,六价铬和总铬浸出浓度增加,但总体较低,均在0.1 mg/L以下;提高Na_2CO_3掺量、提高煅烧温度或冷却速度,六价铬和总铬浸出浓度明显下降。玻璃相对铬的固化起关键作用,玻璃相使陶粒结构致密,包裹铬离子,从而降低铬浸出浓度。陶粒对铬的固化效果良好,含铬废弃物在陶粒生产中的资源化利用具有潜在可行性。     

基于固化法共处置飞灰和浓缩液浸出特性研究

在水泥固化时将生活垃圾焚烧飞灰（简称飞灰）以不同的比例代替复合硅酸盐水泥并且用垃圾渗滤液浓缩液代替水进行固化实验,研究了飞灰掺量（40%、50%、60%）、浓缩液替代水对水泥固化法固化效果及重金属（Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ba）浸出的影响.结果表明：飞灰掺入量的增加会降低固化体的抗压强度,但浓缩液替代水对固化体的抗压强度没有显著影响.不同重金属的浸出行为受掺灰率的影响不同,掺灰率的增加会减少固化体中Zn的浸出,增加Pb和Cd的浸出,Zn、Pb、Cr、As在第36d可达到稳定浸出量不再增加,Ba的累积浸出量持续增加,加入浓缩液后固化体中Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属的浸出量未超过标准限值,可以满足固化处理对浸出毒性的要求.     

赤泥在砷渣的水泥固定/稳定化中应用研究

采用水泥、赤泥固定/稳定化处理含砷废渣,研究了水泥用量、赤泥掺加比例对处理效果的影响,确定了最佳的工艺条件。结果表明:固化体的As浸出浓度随水泥用量的增加而降低,最佳水泥用量为0.5 g·g-1,此时浸出浓度为2.08 mg·L-1,满足安全填埋标准;As浸出浓度随赤泥掺加量的增加而升高,抗压强度则随之降低,最佳的赤泥掺加量为30%,此时浸出浓度为2.05 mg·L-1。     

含砷废物资源化产品中砷的浸出特性与环境风险分析

分别以我国某地2种含砷废物(污泥和废渣)为研究对象,用EA NEN 7371实验方法分析其不同资源化产品(烧制砖、免烧砖和含砷水泥等)中As的有效量浸出特性,从环境风险的角度探讨了含砷废物资源化利用的可行性. 结果显示:含砷污泥进行烧砖处置后,其产品中As的有效量浸出率从15%左右升至60%～70%;含砷废渣与水泥进行混合粉磨共处置后,含砷水泥产品中As的有效量浸出率从60%～70%降至4%以下;含砷废渣制成免烧砖后,As的有效量浸出率从60%～70%降至10%左右. 表明含砷污泥不宜进行烧砖处置;而含砷废渣可根据含砷量,在控制掺加比例的条件下与水泥熟料共处置生产混合水泥或作为原材料生产免烧砖.      

城市河道底泥的固化处理及机理探讨

针对城市河道底泥的资源化利用问题,开展底泥固化处理作为填筑土的研究。研究表明,单独使用水泥作为固化剂,底泥固化强度随着水泥添加量增加而增强;当部分水泥被高炉矿渣替代时,早期固化底泥的强度降低,但随着固化时间延长,强度有明显提高;当添加少量石灰时固化底泥的强度显著增加。在试验范围内,用5%水泥,20%高炉矿渣和5%石灰(与底泥的质量比)作为固化剂,养护90 d后固化底泥强度达到最大,无侧限抗压强度和内聚力分别达3.3 MPa和224 KPa,可满足填筑土要求。对固化底泥的重金属浸出毒性进行了分析,表明掺入固化剂对底泥中重金属浸出起到一定的抑制和固定作用,固化底泥的重金属浸出浓度,远低于我国危废标准限值。利用SEM、XRD及EDS分析手段,观测固化底泥的微观结构,结果显示:固化底泥中水化硅酸钙CSH(Ca O·Si O2·n H2O)和水化铝酸钙CAH(Ca O·Al2O3·n H2O)等,随固化时间延长而显著增加,表明CSH和CAH等水合物形成,有利于固化强度提高。     

DTCR协同水泥固化/稳定化重金属污染底泥的研究

采用二硫代氨基甲酸盐(DTCR)为添加剂协同水泥固化/稳定化重金属污染底泥,以抗压强度和颗粒固化体(粒径￡9.5mm)浸出毒性为指标确定水泥和DTCR的最优配比.通过酸雨条件(pH 3)下对颗粒固化体和整个固化体的浸出试验来评价固化/稳定化的效果.利用X射线衍射仪(XRD)和环境扫描电镜(ESEM)分析了固化/稳定化机理.结果表明,固化/稳定化的最优配比为水泥掺入量为50%(干底泥),DTCR掺入量为2%(干底泥).其固化体7d抗压强度为1.03MPa,颗粒固化体中重金属Cu,Zn,Pb,Cd的浸出浓度分别为0.105,4.65,0.232,0.123mg/L,能够达到安全填埋要求.酸雨条件下(pH 3)对颗粒固化体和整个固化体浸出研究表明,水泥、DTCR固化/稳定化底泥效果更好;XRD和ESEM分析表明,固化/稳定化的机理主要是水泥在水化反应时,能够形成水化产物Ca(OH)2、水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石(AFt),将重金属废物包容,并逐步硬化形成具有一定强度的水泥固化体.     

CaO对含砷废渣烧结过程砷的形态及释放特性的影响

为揭示CaO对含As废渣烧结陶粒过程中As挥发和结构形态变化的影响规律,对添加CaO前、后含As废渣在不同温度下烧结体中的As残留量、形貌、结构形态和环境释放行为的变化进行了研究. 结果表明:①在400~1 000 ℃,CaO对As的挥发有很强的抑制作用,As的固化率均大于85%;当温度>1 000 ℃时,CaO对As的挥发抑制作用减弱. ②在400~1 000 ℃,CaO对烧结体As的浸出释放抑制作用显著;当温度>1 000 ℃时,CaO对As的浸出释放抑制作用随温度升高显著降低. ③在1 000 ℃时,CaO与As化合生成了稳定的砷酸钙,残留于烧结体中,大幅降低了As的挥发和浸出释放特性,As的固化率最高可达95.14%;As的浸出浓度(以ρ计)也达到最小值,其中水平振荡法、硫酸硝酸法和TCLP法处理后的浸出值分别为1.33、130和0.85 μg/L;温度升至1 300 ℃时,砷酸钙消失,As以溶解度高的As₂O₃形式存在,导致As的浸出浓度增大.