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。     

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。     

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。     

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。     

早强剂对钢渣-脱硫灰基胶凝材料的强度及水化性能影响

针对钢渣-脱硫灰基胶凝材料存在早期强度低的问题,研究不同早强剂对钢渣-脱硫灰基胶凝材料抗压强度及水化性能影响。结果表明:当脱硫灰掺量为15%,3 d抗压强度为3.65 MPa,比空白样降低了48.95%。利用生石灰、氯化钙、甲酸钙、硅灰、硫酸铝复合早强剂改性钢渣-脱硫灰基胶凝材料,其3 d抗压强度可达到17.89 MPa,是空白组试件的2.45倍,满足GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》中复合硅酸盐水泥42.5级水泥抗压强度指标。通过XRD、SEM、FT-IR、XPS和DTG分析发现,水化产物主要是单硫型水化硫型硫铝钙、水化氯铝酸钙、水化硅酸钙和弗里德尔盐。     

新疆地区电厂脱硫石膏增强的水泥基污泥固化剂的制备及性能分析

利用水泥基和电厂废弃脱硫石膏研制适用于新疆地区经济高效污泥固化剂,采用单因素多水平和响应面分析的方法研究硅酸盐水泥、脱硫石膏、粉煤灰、过硫酸钾(KPS)的掺比和固化时间对污泥固化体无侧限抗压强度的影响,运用Design-expert优化污泥固化体的无侧限抗压强度,并利用扫描电镜分析污泥固化体的微观结构。实验表明:水泥基和电厂废弃的脱硫石膏能够有效改善污泥固化体的抗压强度;当工程应用中,需要抗压强度最佳时的掺比为m(污泥)∶m(水泥)∶m(脱硫石膏)∶m(粉煤灰)∶m(KPS)=100∶3∶1∶1∶0. 5、固化时间为3 d;而需要经济最优时的掺比为m(污泥)∶m(水泥)∶m(脱硫石膏)=100∶1∶1、固化时间为7 d,处理每吨污泥的药剂成本为5～6元。     

燃煤循环流化床锅炉灰、渣超微粉胶凝特性研究

针对燃煤循环流化床锅炉(CFB)灰渣资源化利用问题,利用超音速蒸汽粉磨机对CFB灰与渣进行超细化处理,对比研究了CFB灰、渣超微粉及其复配料的胶凝特性,包括抗压强度、标准稠度用水量、安定性、凝结时间等。结果表明:在保证满足P·F 42.5强度标准的前提下,CFB灰在水泥中的掺入量可达到40%,CFB灰超微粉为55%,CFB渣超微粉为25%,CFB灰与渣按照2∶1复配,超微粉的掺入量可达到40%;CFB灰渣超微粉的掺入,显著增加了水泥体系标准稠度用水量。且在掺入量高(≥70%)时会导致胶凝体系出现早凝现象,掺入量低(≤55%)时则体现出缓凝的作用。固废超微粉掺入导致水泥体系体积安定性变差,但仍满足GB 175—2020《通用硅酸盐水泥》标准要求(＜5 mm)。     

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.     

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。     

以膨润土为辅助添加剂固化/稳定化污泥的试验研究

针对传统以水泥固化污泥,带来的水泥用量大与固化体的浸出液pH过高等问题,提出了以膨润土为添加剂辅助水泥固化/稳定化污泥的思路.通过开展无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,测量掺入膨润土后污泥固化体的强度、重金属浸出率、浸出液COD及pH值,研究该固化/稳定化方法的效果.结果表明,膨润土的掺入极大地提高了固化体的抗压强度,将掺入量为0.4(相对污泥的质量比)的水泥一半用膨润土替代时,固化体的强度提高了6左右.体积安定性也能够满足要求.随膨润土掺入量增加,固化体中锌、铅的浸出率与浸出液的pH值呈现不断减小的趋势,锌与铅的浸出率分别由6.9%下降至0.25%,9.6%下降至5%,pH值由12.3下降至12.1.在强碱条件下及烘干或风干条件下,铜会随着有机物的分解而析出,从而增加铜的浸出率,而膨润土的加入能弥补水泥造成的强碱环境及风干或烘干过程对固化污泥中铜的稳定产生的不利影响.     

污泥-焚烧底灰混合固化配方及强度增长机理

污泥与垃圾焚烧底灰混合固化是一种以废治废的处置方式.针对水泥固化污泥早期强度高、石膏固化污泥后期效果好的特点,分别采用水泥、石膏、水泥+石膏为固化剂,和不同掺量的垃圾焚烧底灰,开展脱水污泥固化试验研究.对固化污泥的无侧限抗压强度、含水量、增容比、浸出毒性及COD、p H值进行了测试,并用扫描电镜分析了固化污泥微观结构的变化.测试与分析结果表明:脱水污泥的较优固化材料配方为100%垃圾焚烧底灰、25%水泥和25%石膏,固化污泥的强度和含水量满足填埋要求,且增容比小,浸出毒性大幅降低.固化污泥的早期强度主要来源于垃圾焚烧底灰的骨架作用和吸水作用,后期强度增长主要依靠固化剂的胶凝作用和垃圾焚烧底灰的火山灰作用;其中钙矾石的生成是固化污泥强度增长的重要因素之一.     

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。     

冶金污泥稳定化/固化处理工艺研究

冶金工业在生产过程中产生大量酸性废水.对这类废水目前通常采用石灰中和沉淀处理.文章中通过研究采用水泥和工业废渣作固化基材固化处理冶金工业酸性废水用石灰混凝所产生的含铜、砷的污泥,分析了影响固化块抗压强度的多种因素,采用固体废物浸出毒性浸出方法对浸出率进行实验探讨.     

污泥基发泡保温材料的制备及性能分析

随着污水处理厂污泥产量急剧增长,污泥资源化利用至关重要,将污泥制备成泡沫保温材料,可满足我国可持续发展战略的需求。主要研究了发泡剂和稳泡剂复配比对发泡倍数及泡沫半衰期影响,优选出最佳发泡材料OP及纤维素醚的配比分别为0.6%和0.3%。在此基础上,通过正交实验研究污泥添加比、水泥添加比和水料比对发泡保温材料性能的影响,建立综合性能指标,获得污泥基发泡保温材料性能影响因素顺序为水料比>污泥添加比>水泥添加比。当污泥添加比、水泥添加比、水料比分别为12.5%、55.5%、0.5%时,材料性能最佳,抗压强度、导热系数和密度分别为0.32 MPa、0.072 W/(m·K)和624.4 kg/m3,满足无机发泡材料抗压强度C0.3,干密度等级A07 (JG/T 266—2014《国家建筑工业行业标准》)。     

以垃圾焚烧底灰为骨料的脱水污泥固化试验

针对机械脱水污泥强度低,难以安全填埋的问题,采用生活垃圾焚烧底灰作为骨架材料和水泥、石灰、石膏作为固化剂,开展污泥固化试验研究,并通过无侧限抗压强度试验、耐水性试验、浸出毒性试验对固化效果进行评价.结果表明,较优的固化剂种类为水泥和石膏,掺入量为污泥干基的50%,无侧限抗压强度可以满足填埋要求.最优垃圾焚烧底灰掺入量为100%,固化污泥增容比小于1.0,能够起到减容作用.水泥、石膏固化污泥耐水性能均较好.浸出毒性试验结果表明,最优固化剂种类为石膏,浸出液Cu、Zn、Pb离子浓度及COD值均较原泥大幅降低,可以起到良好的稳定化效果,且浸出液pH值接近中性,对生态环境影响较小.     

某城市污水处理厂污泥固化处理研究

课题依托哈尔滨某污水处理厂,通过建立L9(34)正交试验,选取水泥、石灰、煤灰掺入比例以及养护时间为主要影响因素,以固化块的抗压强度和COD浸出浓度为评价指标,得到各因素的影响度大小排序为:水泥养护天数石灰煤灰,优化固化条件为水泥掺入比例15%,石灰掺入比例2%,煤灰10%养护天数6 d。以此为基础进行延展实验,探讨以上因素对污泥固化效果的影响,获得最佳配方。     

污水厂污泥碱式胶凝稳定化研究

采用氯氧镁稳定剂对污水厂污泥进行了稳定化实验.结果表明,氯氧镁中的MgCl₂具有高吸水性,MgCl₂对每100 g污泥的吸水效率可以达到1.55 mL/g,同时氯氧镁稳定剂在污泥中发生水化反应,还能结合部分水分,可以有效降低污泥的含水率.氯氧镁凝结硬化后的3相和5相为晶体结构,使污泥抗压强度可以达到85.14 kg/cm², 最佳的MOC/污泥=3/100,MgO/MgCl₂=3/1.同时污泥中的Si²⁺、Al³⁺、Cu²⁺等离子在Mg²⁺和OH^-激发下形成了Mg-Si-Al凝胶体系,对污泥中的重金属离子有稳定化作用.浸出实验表明,稳定化污泥中Cu、Zn、Cd、Cr、As 的含量均低于浸出标准值.     

Leaching of metals on stabilization of metal sludge using cement based materials

Toxicity characteristic leaching procedure(TCLP) of zinc plating sludge was carried out to assess the leaching potential of the sludge and the leachates were analyzed for heavy metals. The concentration of zinc, chromium, and lead in the leachate were 371.5 mg/L, 1.95 mg/L and 1.99 mg/L respectively. Solidification of zinc sludge was carried out using four different binder systems consisting of cement mortar, fly ash, clay and lime and cured for 28 d, The ratio of sludge added varied from 60% to 80% by volume. The solidified products were tested for metal fixing efficiency and physical strength. It was observed that the volume of sludge added that resulted in maximum metal stabilization was 60% for all the combinations, above which the metal fixation efficiency decreased resulting in high values of zinc in the leachate. Addition of 5% sodium silicate enhanced the chemical fixation of metals in all the binder systems. Among the four fixing agents studied, mixture of fly ash: lime, and cement mortar: lime stabilized zinc and other metals in the sludge effectively than other combinations. Addition of lime increased the stabilization of zinc whereas cement mortar increased the strength of the solidified product.     

湿法脱硫渣制备硫铝酸盐水泥的实验研究

以脱硫渣、石灰石、铝土矿为主要原料,经配方设计,在1250℃条件下烧制硫铝酸盐水泥。运用X射线粉晶衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段,对水泥熟料中各矿相的生成过程和水化产物进行了分析。结果表明,熟料主要矿物C4A3S和C2S发育良好;水泥净浆试块的1d、3d、28d抗压强度分别达到了44.3MPa、54.1MPa、67.5MPa,后期强度增进稳定;水化产物的结晶相主要由针状或纤维状的钙矾石组成,浆体结构致密。