粉煤灰、电石渣及其配合物碳酸化特性

为了促进粉煤灰和电石渣建材化高效利用和协同矿化CO_2减排,研究了粉煤灰、电石渣及其配合物的碳酸化特性。实验采用pH在线测试方法分别对粉煤灰、电石渣以及两者配合物的碳酸化过程的pH进行在线测试,并对原料和产物进行XRD、TGA和SEM表征。结果表明:相同条件下,粉煤灰碳酸化浆液pH降到7.0的平均速度约为电石渣的51倍;与等量电石渣单独碳酸化相比,粉煤灰与电石渣按照4:1(质量比)复配碳酸化pH降低到7.0的速度较纯电石渣提高了近5.6倍,且在相同电石渣配量的条件下,粉煤灰-电石渣复配料比碳酸钙-电石渣复配料的碳酸化反应完成时间缩短了31.6%,说明电石渣与粉煤灰复配后进行碳酸化反应具有明显协同促进作用。TGA分析表明,纯粉煤灰和纯电石渣的固碳率分别约为2%和61.3%,粉煤灰与电石渣复配料的固碳率较等量单一电石渣和粉煤灰的固碳率之和的计算值提高了19.6%。SEM分析表明,粉煤灰与电石渣复配料碳酸化产物碳酸钙颗粒在粉煤灰表面呈现异位分散附着形态,而单一电石渣碳酸化产物碳酸钙则在电石渣颗粒表面呈现原位聚集附着形态。这可能是复配料固碳率提高的主要原因。     

铜渣基磷酸铁化学键合材料固化重金属Pb

铜渣堆积会造成资源浪费和环境污染等问题,利用铜渣与磷酸盐反应制备铜渣基磷酸铁化学键合材料(CBIPCs),并用其固化重金属Pb。研究铜渣与磷酸二氢铵(m(CS)/m(P))配比、缓凝剂以及硝酸铅掺量对CBIPCs固化重金属Pb的影响。结果表明:随着硝酸铅掺量的增加,固化体抗压强度降低,Pb毒性浸出浓度略增大;在m(CS)/m(P)=3:1和硼砂掺量为2%的条件下,当硝酸铅掺量为12%,固化体自然养护28 d的抗压强度仍达到24.5 MPa,Pb毒性浸出浓度为0.086 mg·L~(-1),远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)要求的最高限值5.0 mg·L~(-1)。XRD和SEM/EDS分析表明,固化体中生成了PbHPO_4、Pb_3(PO_4)_2、Pb_5(PO_4)OH等铅类磷酸盐产物,并被胶凝相物质紧密包裹。铜渣与磷酸盐反应制备的铜渣基磷酸铁化学键合材料(CBIPCs),可通过化学键合和物理固封双重作用实现对重金属Pb的稳定固化。     

水泥对垃圾焚烧飞灰的固化处理试验研究

对垃圾焚烧飞灰的化学成分、重金属物质的含量及浸出浓度进行测试分析.结果表明,飞灰中Pb和Cr等重金属物质浸出量超过浸出毒性标准,因而被认为是危险废物,必须进行固化处理.还考察了水泥对焚烧飞灰中重金属物质固化的效果,研究表明当飞灰掺量适当时,重金属物质的固化效果良好.重金属物质通过物理固封、替代,沉淀反应和吸附等形式可固化进水泥水化产物结构中.     

流化床飞灰固化焚烧飞灰效果及微观分析

以深圳某垃圾焚烧厂焚烧飞灰为例分析了焚烧飞灰的性质和重金属毒性.结果表明,飞灰中 Pb 和 Cr 超出TCLP 阈值,必须进行稳定化处理.以流化床飞灰为主要成分配制固化材料,按不同比例掺人焚烧l￡灰进行固化实验,结果表明,实验范围内重金属固定效果良好.微观测试显示,固化过程主要产物有水化硅酸钙凝胶、钙矾石等,通过物理包胶、物理吸附、复分解沉淀反应和同晶替代等作用抑制重金属浸出.     

磷渣-粉煤灰基地聚物材料固化含砷废渣

为了处理有色金属冶炼厂产生的含砷废渣,利用磷渣-粉煤灰基地聚物材料对其进行固化处理。在磷渣∶粉煤灰=60∶40的基础上,通过单因素实验考察了石灰的掺量、化学激发剂水玻璃的模数及掺量、含砷废渣掺量等因素对砷固化体力学性能及砷毒性浸出特性的影响。结果表明:石灰外掺掺量为10%,水玻璃的模数为M=1.2,且其掺量为4%时,砷固化体的抗压强度和As毒性浸出浓度等指标综合效果达到最佳,地聚物材料对含砷废渣的最大固化容量为34%,其固化体抗压强度可达13.6 MPa,砷毒性浸出浓度为2.4 mg·L~(-1),满足危险废弃物堆存国家标准要求。通过XRD、SEM等手段分析可以得出,固化后砷通过化学键合的方式变成难溶盐的形式被地聚物材料牢牢地包裹,结构更加密实。     

城市生活垃圾焚烧飞灰水泥固化技术研究

用硫铝酸盐水泥对城市垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)进行固化实验,研究了飞灰重金属浸出特性,分析了飞灰掺量、浸提剂p H值对重金属浸出特性以及飞灰掺量对不同龄期(3、7、28 d)飞灰固化体抗压强度的影响,并对飞灰及其固化体进行XRD分析。结果表明,在HJ/T 299-2007和HJ/T 300-2007两种不同浸出体系下,飞灰中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Mn等重金属浸出浓度差别较大,建议应根据评价目标合理选择重金属浸出测量方法。其中,飞灰中Pb的浸出浓度超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)限值的3.35倍,因此被列为危险废物,应妥善处理。除飞灰掺量小于40%时的固化体Cd符合标准,其余飞灰固化体Pb和Cd的浸出浓度仍超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)限值,故达不到卫生填埋的要求。固化体抗压强度随飞灰掺量增大而降低,重金属浸出浓度与之相反。飞灰掺量为40%时,固化体中重金属浸出浓度随浸提剂p H值降低而增大,但p H值大于5时,未测出重金属浸出。XRD结果表明:飞灰中可溶性盐参与水泥水化反应,重金属Cr以CrO_2-4的形式固化于钙矾石中。     

矿渣高温固化垃圾焚烧飞灰中的重金属

垃圾焚烧飞灰由于含有大量重金属属于危险固体废物,重金属的浸出含量影响其资源化利用。模拟高炉矿渣在熔融状态下固熔部分飞灰,研究固熔体急冷后其重金属的浸出规律,采用SEM-EDS、XRD、FTIR研究固熔体固化重金属的机理。结果表明:重金属浸出量随着熔融温度的升高而减少,随着飞灰掺量的增加而增加,但浸出浓度远低于国家标准;SEM-EDS表明,主要重金属均出现在固熔体中;XRD证实有部分Zn以生成Ca_2ZnSi_2O_7的形式被固化;FTIR的结果也表明固化的重金属影响了Si—O—Si键的周围环境。     

低水泥含量垃圾焚烧飞灰重金属离子蒸养固化实验研究

对垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)的矿物组成、微观形貌及其重金属浸出浓度进行了测试分析,结果表明,飞灰中Cd与Pb的浸出浓度远高于《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889—2008)规定的限值,在进行安全填埋之前需固化处理。引入水泥蒸养固化技术,减少水泥掺量,增加粉煤灰掺量来处理飞灰。研究了不同配比下固化体的抗压强度以及不同飞灰掺量对固化体浸出浓度的影响。结果表明,蒸养后的固化体抗压强度基本都能达到安全填埋的要求,其重金属浸出浓度都低于GB 16889—2008规定的限值,可以进行安全填埋。     

城市河涌受污染底泥的固化/稳定化处理

为了给河涌疏浚底泥的资源化提供技术支持,以广州市车陂涌表层受污染底泥为研究对象,用水泥、石灰、粉煤灰、膨润土等材料对底泥进行固化/稳定化处理实验。通过无侧限抗压强度、污染物在模拟自然条件下(中性)的释放特征、毒性浸出实验(酸性条件)对固化/稳定化处理效果进行综合分析。结果表明:经合适的处理后,固化体抗压强度能高于300 kPa;固化体自然条件下重金属的释放量明显减少,固化/稳定化处理能够有效减缓和减少固化体的二次污染;毒性浸出实验结果表明,河涌底泥经固化/稳定化处理后其重金属浸出能力显著降低。     

干湿交替中碳酸化对废物水泥窑共处置产品中重金属浸出的影响

通过比较连续浸出、碳酸化保存间歇浸出和密封保存间歇浸出3种浸出条件下,废物水泥窑共处置产品--混凝土中Cr、Ni、As、Cd和Pb的浸出量,研究了干湿交替的环境中碳酸化对混凝土中重金属浸出的影响.结果表明,不同的漫出条件对混凝土中重金属的浸出产生了一定的影响.间歇浸出过程降低了重金属在混凝土固相与孔隙水(液相)中的浓度...     

水泥、粉煤灰及DTCR固化/稳定化重金属污染底泥

采用水泥、粉煤灰及有机硫稳定剂DTCR固化/稳定化处理重金属污染的底泥,考察固化体的抗压强度及重金属浸出毒性,确定了底泥固化/稳定化的最佳工艺条件。结果表明:仅用水泥固化/稳定化重金属污染底泥,固化体抗压强度随水泥用量的增加而上升,重金属浸出浓度则下降,当水泥∶干底泥质量比为0.6∶1.0时,固化体7 d抗压强度能达到0.99 MPa的标准值;进一步研究发现,水泥∶粉煤灰∶干底泥质量比为0.54∶0.06∶1.0时,重金属浸出浓度有所上升,但7 d及28 d抗压强度仍能分别达到1.2 MPa和2.8 MPa;加入DTCR后,当水泥∶粉煤灰∶DTCR∶干底泥质量比为0.54∶0.06∶0.012∶1.0时,固化体7 d及28 d抗压强度分别为1.1 MPa和2.1 MPa,醋酸缓冲溶液法浸出的Cd、Pb、Zn和Cu浓度分别为0.102、0.189、0.180和0.032 mg/L。     

水淬钢渣碳酸化固定CO_2

利用HSC-Chemistry软件平台对以气-液-固三相为基础的水淬钢渣碳酸化固定二氧化碳进行了热力学分析,结果表明,温度700 K以下钢渣主要含钙相在水溶液中能够自发与CO2反应,碳酸化固定CO2是可行的;并通过实验研究了反应时间、钢渣粒径、CO2流量及液固比等主要参数对水淬钢渣碳酸化固定CO2的影响。结果显示,在初期阶段反应迅速,固碳率在3 h达到27.9%,即固定二氧化碳的能力约为279 kg/t(钢渣),随后逐渐趋于平衡。粒度越细对固碳过程越有利,液固比及CO2流量影响不明显;XRD及SEM结果也验证了水淬钢渣固定CO2是可行的。     

地质聚合物固化稳定化重金属复合污染土壤

以污染土壤部分替代偏高岭土,在碱激发剂的作用下制备地质聚合物稳定化处理Pb、As、Cd复合污染土壤,研究了其稳定化效果及处理后固化体中重金属的赋存形态。结果表明:污染土壤部分替代高岭土降低了固化体抗压强度,从力学性能上看,土壤掺量低于50%时,能满足建筑材料的强度要求(10 MPa),掺量为60%仅能满足固废填埋要求(5 MPa),土壤掺量≥70%均不能满足要求。随着土壤掺量增加,对土壤中重金属的稳定化效果也逐渐降低,当土壤Pb、As和Cd浓度分别为600、80和22 mg·L~(-1)(HJ 350-2007B)时,土壤掺量在20%~50%,固化体中3种元素浸出浓度均低于浸出标准;当土壤掺量达到60%时,Pb的浸出浓度不能满足标准要求,当土壤掺量增加至70%,固化体中Pb、Cd浸出浓度均超标。固定土壤掺量为30%,随着污染土壤中重金属含量的增加,浸出浓度也增加:土壤中3种重金属浓度为HJ 350-2007B时经过30 d的稳定化处理,浸出浓度满足标准要求;而当浓度达到HJ 350-2007B的2倍时,Pb浸出浓度超标;达到HJ 350-2007B的3倍时,3种Pb、As和Cd均超出浸出标准。固化体中Pb、As、Cd的形态研究表明,外源重金属进入土壤后多以活性较高的形态存在,经过固化稳定后活性态占比降低、残渣态占比增加。     

城市生活垃圾焚烧飞灰的熔融分离处理

焚烧法处理城市生活垃圾已在世界先进发达国家广泛采用。垃圾焚烧飞灰含有大量的重金属,必须进行合理安全处置。在分析城市生活垃圾焚烧飞灰的物理化学性质基础上,研究了垃圾焚烧飞灰固化成型、熔融分离的无害化处理新工艺。实验结果表明：飞灰固化成球的适宜粘结剂为5%～7%消石灰,养护时间为10～12 d,固化球强度达0.24 kg/cm²以上,可以满足运输和熔化分离要求;固化后的飞灰在1 300℃左右熔融分离后,重金属的分离效果好,达到97%以上,可达到无害化处理标准;对1 300℃和1 400℃熔融分离后熔渣的重金属浸出毒性测试显示,重金属浸出毒性问题可以完全解除。研究结果表明,采用飞灰固化-熔融分离工艺处理城市生活垃圾焚烧飞灰是可行的。     

以城市污泥为掺料制备烧结砖

以城市污泥为部分原料制备烧结砖,对不同烧成温度下不同污泥掺量的烧结砖的物理、力学性能进行了详细分析。结果表明,污泥可用于制备烧结砖,当污泥掺量≤12%,烧成温度为1 100℃时,烧结砖物理力学性能均符合烧结砖标准要求。此外,实验以污泥掺量为12%的烧结砖,烧成温度为1 100℃为例,进行了重金属毒性浸出实验,以考察烧制污泥砖对重金属的固化作用,进而评定污泥制砖的安全性。结果表明,经过高温焙烧,大多数重金属浸出毒性都显著降低,且符合规范要求,不会对环境造成危害。其中,重金属固化效果最好的为Zn,最差的为Cr。     

锡冶炼含砷烟尘低温陶瓷固化技术

以锡冶炼过程中排放的含砷烟尘为研究对象,对浸出特性和低温陶瓷胶凝材料对其的固化效果进行了研究。结果表明,含砷烟尘As、Cu和Zn毒性浸出浓度分别为6 783、167和224 mg/L,严重超过国家毒性浸出鉴别标准值。其经低温陶瓷胶凝材料固化处理,当含砷烟尘掺量小于40%,自然养护3 d,As、Cu和Zn毒性浸出浓度急剧降低,且低于国家标准值。XRD和SEM分析表明,低温陶瓷胶凝材料在复合化学激发剂作用下,反应生成类沸石水化铝硅酸盐矿物(Al-O-Si);固化体中Ca-Fe-As-O盐是As固化的主要矿物相。Cu2+、Zn2+替换铝硅酸盐聚合物结构中的Na+、K+保持平衡电荷。胶凝材料水化产物填充于材料颗粒间,使其连接成一致密整体,有效降低了有害物质的毒性浸出浓度。     

水热法外加硅铝添加剂稳定垃圾焚烧飞灰中的重金属

研究了在碱性水热条件下添加粉煤灰、膨润土、高岭土等以提供硅铝元素稳定生活垃圾焚烧飞灰中的重金属。实验结果表明,水热反应中添加粉煤灰、膨润土合成了雪硅钙石和水钙铝榴石,添加高岭土合成了雪硅钙石和加藤石。水热反应中添加粉煤灰、膨润土、高岭土对降低飞灰中Pb、Zn等重金属的浸出毒性均具有显著效果,水热产物中Pb、Zn和Cu的浸出浓度与飞灰相比分别降低了87%~96%、87%~94%和57%~78%。硅铝添加剂还能抑制飞灰中Pb、Zn等在碱性水热条件下向液相的转移,使重金属稳定在固相中。     

矿区炼金废渣的固化/稳定化处理

通过对金矿矿区炼金废渣的酸中和能力、净产酸量及浸出毒性实验,测定了废渣的产酸潜力及重金属砷、镉、铅、锌的总量和它们的浸出量。为了合理处置矿区炼金废渣,并为矿区重金属污染土壤的修复提供技术支持,采用石灰、粉煤灰、堆肥化污泥作为添加剂对废渣进行固化/稳定化处理;通过浸出毒性实验对固化/稳定化处理效果进行综合分析,试图寻求一种最佳的稳定剂。结果表明,无论是单独添加石灰、粉煤灰或者堆肥化污泥还是两两组合混合添加,样品浸出液的pH都有升高,As、Cd的浸出浓度都有明显下降,而且两两组合添加比单独添加的固化/稳定化处理效果更好。在两两组合添加中,粉煤灰混合堆肥化污泥的处理效果最好,浸出液的pH值达到7.82,As、Cd的浸出率分别下降72.0%和72.2%。说明粉煤灰混合堆肥化污泥处理炼金废渣效果最佳,同时具有以废治污的资源化生态效能。     

造纸污泥固化/稳定化处理技术研究

为了能更好地无害化处理造纸污泥,对造纸污泥的固化/稳定化处理技术进行了研究。以水泥、粉煤灰和煤渣作为固化剂对造纸污泥进行固化/稳定化处理。通过抗压强度评价污泥固化块的力学性质;并对固化块浸出液的COD浓度与重金属质量浓度进行了检测。当水泥、粉煤灰和煤渣的掺量分别为0.12、0.02和0.10 kg/kg,养护时间为6 d时,固化块抗压强度达到360 kPa。结果表明,水泥和煤渣对提高造纸污泥固化块的抗压强度具有促进作用,而它们与粉煤灰对造纸污泥中的有机质和重金属均具有一定的固化作用。在以上条件下,固化块浸出液中COD浓度约为115.7 mg/L,重金属浓度符合国家标准。经养护后的固化块含水率均保持在35%~40%,符合填埋场的进场标准。     

预处理飞灰重金属的固定化效果及环境影响评估

针对垃圾焚烧飞灰广泛存在重金属超标的问题,采用哌嗪螯合剂、二甲基二硫代氨基甲酸盐及水泥对飞灰进行预处理,以降低填埋风险。通过《固体废物浸出毒性方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)探讨预处理对飞灰中重金属的固定效果,并采用X射线衍射、扫描电镜和BCR形态提取分析各飞灰的物相组成、微观形貌和重金属形态分布,使用RAC和STI模型对各飞灰进行环境风险评估。结果表明,原灰中重金属Ni、Pb、Cd的浸出毒性超标,重金属含量呈Zn>Pb>Cu>Cd>Cr>Ni顺序分布。预处理作用后,飞灰中重金属Ni、Cd、Pb的浸出毒性满足标准限值,固定率达99%以上,未超标重金属Cr、Zn、Cu的固定率高于96%。同等添加量下,SDD的稳定效果优于TS300,但TS300协同水泥固定重金属的作用优于SDD。稳定化对Cr的处理效果优于固化/稳定化,单一水泥固化对Zn、Pb、Ni的固定作用最佳,但40%的水泥用量及高增容比限制了水泥固化的应用。ANC测试表明,水泥固化的ANC最强。XRD和SEM分结果表明,稳定化形成的新矿物对重金属的固定起重要作用,水泥水化生成的Ca(OH...