掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

通过单因素实验探究了矿粉质量分数、激发剂(NaOH)投加量和加水量对掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的影响,并初步探究了固化机理。结果表明,矿粉质量分数和激发剂投加量对重金属的固化影响较大,而加水量影响不大。综合考虑增容比、重金属浸出浓度和抗压强度,矿粉质量分数15%、激发剂投加量3%(质量分数)、加水量37.5%(质量分数)为有效稳定固化重金属的最佳条件,此时重金属浸出质量浓度分别是Ba 19.091mg/L、Cd 0.041mg/L、Ni 0.216mg/L、Pb 0.196mg/L,含水率为27.04%,满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008),抗压强度为9.61 MPa,可进入垃圾填埋场填埋。所制备胶凝材料的最终水化产物主要为水化硅酸钙、水化铝硅酸钙和钙矾石,它们可以通过包裹和吸附对重金属进行固化。     

电镀污泥基胶凝材料的制备及性质分析

将电镀污泥作为混合材料掺到水泥中,取代部分水泥熟料制备电镀污泥基胶凝材料。测定了胶凝材料试样的标准稠度用水量、凝结时间、胶砂流动度、强度等物理性能指标,同时分析胶凝材料试样的微观水化性能与累积孔体积,测定了胶凝材料的重金属浸出浓度。结果表明,在电镀污泥掺量为0.5%(质量分数,下同)时,制备的胶凝材料试样强度达到《通用硅酸盐水泥》(GB175—2007)规定的52.5R级水泥强度标准;在掺量为1.5%、2.5%时,制备的胶凝材料试样强度达到GB 175—2007规定的42.5R级水泥强度标准,且重金属浸出浓度满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)要求。微观测试表明,电镀污泥的掺入使得水化放热总量降低。     

含铅钢渣制备钢渣水泥的试验研究

采用钢渣处理含铅废水,将吸附有Pb2+的钢渣作为混合材制得钢渣水泥。测定了钢渣水泥的标准稠度用水量、凝结时间、胶砂流动度、强度等物理性能,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和水化热测试等手段分析钢渣水泥的微观水化性能与结构,测定钢渣水泥的Pb2+浸出浓度。结果表明,钢渣能有效处理含铅废水,当Pb2+与钢渣的投加质量比为1∶10时,废水中Pb2+的去除率可达80.04%,钢渣对Pb2+的吸附容量为80mg/g。将此含铅钢渣作为混合材制备钢渣水泥,当含铅钢渣掺杂量低于20%(质量分数,下同)时,制备的水泥试样强度等级达到52.5R;当含铅钢渣掺杂量为40%时,水泥试样强度等级达到42.5R;XRD与SEM分析表明,制得的钢渣水泥未出现异常水化产物;含铅钢渣未导致水泥水化延迟,且钢渣水泥中的Pb2+在酸性和中性环境下的浸出浓度均满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)。     

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。     

水泥回转窑固化处理废弃重金属元素的实验研究

废弃的重金属化学试剂是一类危险的固体废物.通过在水泥回转窑中添加质量小于水泥质量的重金属化学试剂的实验研究表明(本实验添加质量约为水泥的0.1%):掺加化学试剂重金属元素后,各水泥熟料的XRD图谱相似,水泥熟料主要矿物相没有发生大的改变;重金属化学试剂的添加对水泥的7 d、28 d抗压强度的影响较小,符合国家标准;熟料试样在其水化28 d时各重金属的浸出量都很低,已低于工业固体废物浸出毒性鉴别标准规定的指标,由此表明利用水泥回转窑处理废弃化学试剂方法可行.     

污泥焚烧灰固化处理技术研究

研究了硅酸盐水泥、高铝水泥、高岭土和β-萘系减水剂在污泥焚烧灰固化技术中的应用效果。考察了污泥焚烧灰固化块(以下简称固化块)的抗压强度,测定了固化块的重金属浸出毒性,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析固化块组成和微观结构。结果表明,4种物质对提高固化块的抗压强度均具有较好的效果,硅酸盐水泥、高铝水泥、高岭土和β-萘系减水剂的适宜掺量分别为10、30、20、1.0g(以100g污泥焚烧灰中掺加的质量计)。XRD和SEM分析结果显示,经固化处理后制得的固化块结构密实,存在石英(SiO2)、水化硅铝酸钙(CaAl2Si2O8)和水化硅酸铝钙(Ca2Al2SiO7)等物质,其中水化硅铝酸钙等凝胶物质有利于提高固化块的抗压强度。     

灰砂比和硫酸盐对尾砂充填体早期抗压强度的影响

为了探究不同硫酸盐含量铅锌尾砂在不同水泥掺量条件下充填体的抗压强度,以硫酸亚铁溶液代替实验用水,开展4组浓度硫酸亚铁溶液(0、5 000、10 000、20 000 mg·L~(-1))及3组灰砂比(1/6、1/8、1/10)铅锌尾砂胶结充填体早期单轴抗压强度(3、7、14和28 d)实验。结果表明:不同灰砂比充填体3 d抗压强度差别不大,灰砂比1/6能够显著提高充填体7 d以后的强度,28 d所有试件抗压强度均能达到1.15 MPa以上;养护龄期为3 d时,硫酸亚铁的絮凝作用会减缓充填体脱水速率,导致高硫酸亚铁试件抗压强度较低;养护龄期为7~28 d时,充填体试件的抗压强度随硫酸亚铁含量的增高先增大后减小,硫酸盐浓度为5 000~10 000 mg·L~(-1)的试件抗压强度最高;方差分析表明,硫酸亚铁和灰砂比对充填体抗压强度均有显著影响,灰砂比对抗压强度的影响高于硫酸亚铁。     

垃圾焚烧飞灰制备水处理填料

摘要以垃圾焚烧飞灰、页岩和稻壳为原料,经造粒、烘干、焙烧等工艺,制备水处理填料(以下简称填料),并通过单因素实验研究了不同条件下填料的性能。结果表明,填料的最佳制备条件为垃圾焚烧飞灰添加量(以质量分数计,下同)77.5%,页岩添加量15.0%,稻壳添加量7.5%,焙烧温度1 080℃,焙烧时间10min。在此条件下,填料的堆积密度为0.587 6g/cm~3,吸水率为23.67%,破碎率与磨损率之和为1.32%,比表面积为2.472m~2/g。经检测,填料的重金属浸出值远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)限值。通过扫描电子显微镜(SEM)对填料的表面及内部结构进行观测,发现制备的填料表面较为粗糙,内部孔隙发达。将填料应用于模拟废水处理中,COD和氨氮去除率分别达87%和56%。     

利用拜耳法赤泥和氟化钙污泥制备烧结砖块

拜耳法赤泥是用氢氧化钠溶解铝土矿生产氧化铝过程中产生的固体废弃物。针对拜耳法赤泥的强碱性、重金属含量高等特点,提出了一种利用酸性氟化钙污泥进行共同烧制砖块的方法。以砖块的氟离子浸出量、铬离子浸出量、抗压强度、砖块密度及烧失量5个变量为评价指标,利用主成分分析法对五个指标进行综合评分,并研究了以氟化钙污泥与赤泥比,黏土添加量、铝灰添加量、黏结剂添加量、烧结温度为自变量对综合评分的影响。利用响应面法(RSM)对实验数据进行分析,得出最佳实验条件依次为氟化钙污泥与赤泥比=61.1%,黏土添加量=21.4%,铝灰添加量=15%,黏结剂添加量=2.5%,烧结温度=1 000℃。此条件下所得砖块对应的氟离子浸出量为0.33 mg·L~(-1),铬离子浸出0.034 mg·L~(-1),抗压强度5.73 MPa,烧失量9%,砖块密度1.07 g·cm~(-3)。可用做非承重砖。     

机械力活化固硫灰固化处理生活垃圾焚烧飞灰

为实现城市生活垃圾焚烧飞灰的安全处理,通过机械力化学法活化循环流化床燃煤固硫灰,探讨了球磨样品制备固化体的参数。并采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)手段对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化机制进行了研究。结果表明,当垃圾焚烧飞灰掺加比为60%,球磨转速为600 r·min~(-1),球磨时间为5 h,养护温度60℃时的固化体28 d和56 d抗压强度分别达到15.6 MPa和17.9 MPa,采用原子吸收光谱仪(AAS)测得固化体中Zn、Pb、Cu、Cd和Cr重金属浸出量均低于GB 5085.3-2007规定限值。XRD和FTIR表征结果表明,在水化过程中,该混合体系生成了水化硅酸钙(C—S—H)、斜方钙沸石和钙矾石(AFt)等水化产物,并且C—S—H凝胶可通过物理包裹的形式固化垃圾焚烧飞灰中重金属;斜方钙沸石和钙矾石以化学吸附的方式使垃圾焚烧飞灰中的重金属离子达到固化/稳定化效果,实现了垃圾焚烧飞灰中重金属的安全处理。     

硫酸钙对含电镀污泥渣料水泥基材料性能的影响

为了提高危险废物电镀污泥的高值化利用程度，研究了掺加CaSO₄对含磨细粉(由电镀污泥协同建筑渣土高温处理渣料磨细得到)水泥基材料力学性能、微观结构特征及重金属浸出的影响及机理。结果表明：CaSO₄掺量(基于其在胶凝材料的质量占比)为0.6%时，其长期力学性能较优，含磨细粉水泥基材料养护60 d后抗压强度和抗折强度比未掺加CaSO₄时分别提升20.1%和22.2%。适量的CaSO₄可以补充含磨细粉水泥基材料基体中Ca²⁺含量，促进水泥和磨细粉中具有潜在水化活性的组分充分进行水化，同时使基体中生成更多的钙矾石填充孔隙，从而增强了基体结构密实度。研究还发现多余钙矾石的形成对重金属离子的固结起到了正向作用，适量的CaSO₄掺加能明显降低含磨细粉水泥基材料基体中有害重金属离子的浸出浓度。当CaSO₄掺量为0.6%时，含磨细粉水泥基材料养护28 d后，Cu、Ni、Zn的浸出率比未掺加CaSO₄时分别降低了33.6、31.0、...     

废弃印刷线路板中铜的两步浸出工艺优化

以化学-生物两步浸出工艺回收废弃印刷线路板(WPCBs)中的金属,利用钢铁酸洗废水作为化学浸出的浸出剂,后续生物浸出则采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌作为浸出微生物,探究了WPCBs中铜浸出率和酸洗废水中铁去除率的影响因素。利用响应面分析法对铜浸出的条件进行优化,得出转速553.43 r·min~(-1)、温度42.57℃、投加量20.23 g·L~(-1)、颗粒尺寸1.80 mm为最佳浸出条件,此条件下铜浸出率预测值为100.08%。铜化学浸出动力学模型符合湿法冶金中液固相反应的"收缩核动力学模型",相关系数可以达到0.98以上,过程主要受残留固体膜层的控制。生物浸出实验表明,WPCBs投加量对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌毒性影响较大,抑制作用较强,对铜浸出和铁去除均有不利影响,实验表明最适的投加量为60 g·L~(-1)。     

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。     

有机磷酸HEDP稳定垃圾焚烧飞灰重金属的研究

研究了有机磷酸羟基亚乙基二膦酸(HEDP)对生活垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定方法.通过对不同HEDP投加量处理后的飞灰试样作危险废物浸出毒性鉴别试验,分析HEDP最佳使用剂量,并评价了稳定化飞灰的长期稳定性.结果表明,HEDP最适使用剂量为0.03 Ml/g(以商品级HEDP与飞灰的体积质量比计),处理后飞灰与原状飞灰相比,Pb、Zn和Hg的浸出浓度分别降低了98.3%、99.5%和85.0%.HEDP对飞灰中重金属稳定效果排序为:Pb＞Zn＞Hg＞Ni＞Cu＞Cd＞CrHAs.重金属pH相关浸出测试(pH-dependent leaching tests)表明:经0.03mL/g HEDP稳定处理的飞灰,在0.3 mol/L HNO3和0.3 mol/L NaOH的浸取条件下,其重金属浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准,显示具有良好的长期稳定性.     

预处理垃圾焚烧飞灰作为碱胶凝材料混合材的研究

试验分析了垃圾焚烧飞灰的主要化学成分及矿物组成,探讨了预处理垃圾焚烧飞灰作为碱胶凝材料混合材的可能性.研究表明,垃圾焚烧飞灰主要由黏土类矿物组成,飞灰直接作为混合材参与水化过程会产生明显膨胀现象,加入30%(质量分数)飞灰制成的矿渣/飞灰试块在成型1 d脱膜时膨胀率达到15.7%,标准养护28 d后无侧压抗压强度只有12.4 MPa.对飞灰进行热活化预处理,900℃条件下活化效果最佳,同样的飞灰掺量下,试块在标准养护28 d后无侧压抗压强度达到46.0 MPa,膨胀现象消失,且碱胶凝材料中重金属稳定性良好.     

还原焙烧-酸浸回收电镀污泥中的铜

采用还原焙烧—酸浸工艺处理电镀污泥,可以实现对铜的选择性回收.研究了不同焙烧条件下,电镀污泥的失重率和金属含量,并探索了焙烧温度、焙烧时间、煤粉用量、CaCO3投加量对金属浸出率的影响.结果表明,还原焙烧有利于污泥减量和金属富集;并且经还原焙烧污泥中金属的浸出效果明显优于直接焙烧;在电镀污泥中添加10％(质量分数)的煤...     

高效除磷型底泥陶粒对水体中磷的去除特性

以清淤底泥为主要原料,制得高效除磷型底泥陶粒,研究了其重金属浸出安全性,pH和投加量对磷吸附特性的影响,以及等温吸附线、吸附动力学。结果表明,在pH为2~10下,Zn、Cu、Pb、Cr的浸出质量浓度分别为0.042~0.083、0.005~0.026、0.038~0.058、0.032~0.077mg/L,远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)规定的标准限值。弱酸和弱碱有利于底泥陶粒除磷,最适pH为6,最佳投加量为3g。伪二级动力学方程能较好地拟合底泥陶粒对磷的吸附,等温吸附线更符合Langmuir等温吸附方程,升温有利于吸附的进行。     

不同固化剂对城市污水处理厂污泥固化效果的研究

研究了硫酸铝、氯化钙、β-奈系减水剂这几种同化剂对固化处理后的城市污水处理厂污泥(简称城市污泥)固化块抗压强度和重金属浸出特性的影响.结果表明,硫酸铝、氯化钙、β-奈系减水剂的最佳掺量分别为30、10、8 g/kg(以城市污泥计),制得的城市污泥同化块养护7 d后的抗压强度可达1.6 MPa,3种同化剂的最佳配合使用能...     

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。     

β-半水磷石膏低温制备及固化铅污染土壤性能研究

惰性材料、化学物质和工业废渣掺入磷石膏,低温制备改性β-半水磷石膏(MHG),并对其煅烧温度、抗压强度、凝结时间及固化铅污染土壤的效果进行研究。结果表明,磷石膏、矿渣、粉煤灰和生石灰按91∶4∶3∶2(质量比)制备的MHG性能最好,抗压强度达到6.47MPa,相对于β-半水磷石膏抗压强度提高了24.18%,凝结时间延长7～23min。MHG固化铅污染土壤,养护3d的铅浸出质量浓度为0.015～0.028mg/L,相对于水泥铅浸出质量浓度降低了43.90%～57.14%。