早强粉煤灰水泥的研制

本文针对粉煤灰水泥早强低，凝结硬化慢等缺点，根据水泥熟料矿物的形成机理，用粉煤灰代替粘土作原料，对熟料矿物进行优化组合，成功地研制出了一种高硅酸三钙的早期强度高的水泥熟料，这种熟料可掺入３０％一４０％粉煤灰，生产出４２５Ｒ型粉煤灰水泥。     

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。     

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.     

高浓度含砷污泥的药剂稳定化和水泥固化研究

以某铜冶炼厂高浓度含砷污泥为研究对象,分别开展了药剂稳定化和水泥固化小试研究,并对比分析了不同剂量的两种稳定化药剂和矿渣硅酸盐水泥（PSA）单独投加后污泥中砷的浸出毒性。研究发现：该铜冶炼厂污泥中砷含量极高,达到危废级别。对含砷污染土壤具有较好稳定化效果的两种药剂对高浓度含砷污泥的处理效果并不理想,在高剂量投加（15％）条件下仍不能使污泥中砷的浸出浓度低于5mg／L的危废鉴别标准值。相比而言,传统的水泥固化处置方式能有效降低污泥中砷的浸出浓度,使其低于5mg／L,但该处置方式污泥增容显著,会增加后续相关处理费用和难度。本研究对开展含重金属污泥和污染土壤的固化／稳定化修复提供了有重要价值的参考和借鉴。     

回转窑共处置砷的实验研究

砷(As)是一种有毒致癌物质,也是致癌、致突变元素。实验将有机砷(C6H8AsNO3)添加到水泥生料中,模拟回转窑协同处理含砷污泥的过程。主要研究不同砷掺加量(0%、2%、5%、7%和10%),不同煅烧温度(1 250,1 350,1 450℃)对水泥熟料游离氧化钙(f-CaO)和砷浸出性的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射仪(XRD)对样品的表面形貌和物相进行测试。同时对砷的固化率进行测试。实验结果表明:掺加C6H8AsNO3对水泥f-CaO影响明显,能有效降低烧成温度50~100℃。掺烧量的大幅度提高(2%~10%),对f-CaO影响不大。毒性浸出实验结果表明当烧成温度为1 450℃时,浸出结果远远低于GB 5085.3—2007允许的浸出值。SEM和XRD分析测试表明砷掺量2%对水泥矿物形貌和矿物相影响不大,砷的固化率为80.29%。     

石膏-赤泥协同处理资源化利用

磷石膏和赤泥是典型的2大工业废渣,排放量大、成分复杂、环境风险高,再利用难度较大。基于磷石膏属高钙碱性,赤泥为富铝硅酸性的矿物特点,采用两渣协同处理实现钙质循环再用同步回收铝钠的技术思路。小试试验结果表明：最适宜工艺条件为烧结温度850℃,2倍还原剂理论添加量,C/S=2.1,N/A=1.1,烧结时间7 min,该条件下铝和钠的回收率分别为82.14%和83.48%。在此条件下进行了中试试验,结果表明：相较于小试试验,中试试验获得的铝钠回收率略低(Al₂O₃ 76.32%,Na₂O 81.25%);其烧结熟料及浸出渣XRD分析表明,与熟料比较,渣中铝酸钠峰值减弱,而钙硅等化合物峰值加强,表明熟料中铝钠溶出效果良好,钙硅等化合物进入渣相;从SEM图可见,熟料微观形貌疏松,表明烧结质量良好;而浸出渣粒度变细、分散,表明熟料浸出性能优异;采用碳酸化分解溶出工序制备的铝酸钠溶液,所得Al(OH)₃产品相比氧化铝企业种分工艺生产的Al(OH)₃,两者Al₂O     

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。     

工业废石膏在地基加固中的应用

研究和实践表明:工业废石膏与水泥配合加固软土地基,与单用水泥加固相比,加固土强度可以成倍提高。废石膏的最佳掺量一般为水泥用量的20%左右。用废石膏水泥加固时,其水化物不仅有与水泥相同的水化硅酸钙将松散的土粒胶结成整体,而且还产生钙矾石,其晶体膨胀填充孙隙使加固土强度进一步提高。利用废石膏加固地基不会产生二次污染。     

煤粉炉联产贝利特-Q相水泥熟料及其水化性能试验

选用长广煤为试验煤种,分析纯CaO、MgO为添加剂,在两段多相反应实验台开展联产Q相水泥熟料试验.同时,对熟料样品矿物组成进行XRD、SEM和EDS分析,并对联产获得的Q相水泥熟料样品开展水化强度、膨胀性、安定性、凝结时间和水化性能等测试.结果表明,熟料样品矿物组成主要为2CaO·SiO2、Q相和3CaO·3Al2O3.CaSO4等;Q相水泥熟料样品砂浆试样各龄期抗压强度和抗折强度接近于32.5强度等级普通硅酸盐水泥标准,当Q相水泥熟料中掺加30%的硅酸盐水泥熟料时,其砂浆试样各龄期抗压强度和抗折强度达到32.5强度等级普通硅酸盐水泥标准要求;Q相水泥熟料样品膨胀性、安定性和凝结时间符合国家水泥相关标准;除2CaO·SiO2外,联产Q相水泥熟料水化3d就出现2CaO·Al2O3·8H2O、3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O、xCaO·SiO2·yH2O和Al2O3·3H2O水化产物,且随着水化龄期的延长,2CaO·Al2O3·8H2O、3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O、3CaO·Al2O3·6H2O等水化产物逐渐增多,显示出良好的水化性能.     

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.     

利用水泥回转窑焚烧处置危险废物的评价研究

根据对北京水泥厂焚烧处置危险废物的实验，以大量数据为基础，分析研究油漆渣、丙烯酸树脂渣和有机废液在掺入水泥生料中一起焚烧处置的可行性，经实验监测和与一般废物焚烧炉比较，得出使用水泥厂回转窑焚烧处置废物无论在技术上、经济上还是在环境要求上都是可行的，为工业固体废物的焚烧处置提供了一种新途径。     

水泥回转窑处理废弃化学试剂的实验

实验室或生产中产生的废弃化学试剂是一类危险废物,必须进行特殊处理,用水泥回转窑处置是一种值得推广的方法。通过将实验室常用的8类化学试剂在回转窑实验,表明水泥掺加化学试剂后,水泥熟料xrd图谱相似,主要矿物相没有发生改变;对水泥的7、28d抗压强度的影响较小,熟料试样在其水化28d时各重金属的浸出量都很低,符合国家标准。因此利用水泥回转窑处理废弃化学试剂方法可行,对环境不具危害作用。     

生活垃圾焚烧飞灰二噁英控制技术研究进展

生活垃圾焚烧飞灰含有二噁英等有机物和Cr、Hg等重金属,是高度危险的固体废物,已成为二噁英污染的主要来源之一。针对飞灰中二噁英的不同解毒技术研究现状,系统阐述了近年来不同技术的原理、研究现状及发展趋势等,指出具有较大工业化应用前景的是水泥窑协同处置和低温热解技术。水泥窑协同处置技术可实现二噁英高效降解,且无二次污染物产生,局限性是该技术需要依托熟料生产线,飞灰水洗预处理投资运行成本相对较高;低温热解技术可高效实现飞灰中二噁英的脱除,局限性是存在二噁英从固相转移至气相,通常集成其他气相二噁英降解技术,如催化氧化等技术,可实现气相二噁英的高效降解,能耗及投资成本相对较低。并对飞灰中二噁英未来的降解技术和发展方向进行了展望,旨在为飞灰二噁英解毒技术的实用研究提供理论研究基础。     

两种医疗垃圾焚烧炉的灰渣特性研究

为评价医疗垃圾焚烧灰渣对环境的危害性及寻找安全有效的处理方法,利用X-射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、原子吸收光谱仪等仪器分别对回转窑式、固定床式医疗垃圾焚烧炉的布袋飞灰及底渣进行化学成分、物相、微观形貌、重金属含量及渗沥行为等特性分析.结果发现,回转窑式和固定床式布袋飞灰热灼减率分别为31.2%、34.6%,两者Cl、SO3和碱金属含量均较高,主要物相为CaSO4和NaCl,且Cd、Zn、Pb等重金属渗沥浓度均超过危险废物填埋允许限值,其渗沥行为可能与布袋飞灰的不规则多孔海绵状微观形貌有一定关系;2种底渣主要由复杂硅酸盐构成,其渗沥浓度低于危险废物规定的阈值.因此,2种布袋飞灰经预处理后方能进入危废填埋场填埋,2种底渣可按一般工业固废直接填埋.     

水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰过程中二英的迁移和降解特性

为了解生活垃圾焚烧飞灰中的二英在水泥脱氯预处理过程中的迁移特性以及在水泥窑内的热降解特性,依托北京市琉璃河水泥有限公司的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置示范线,开展了生活垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯预处理和水洗后飞灰向水泥窑投加的工程试验研究.结果表明:烘干烟气中和水泥窑窑尾烟气中二英排放浓度低于GB 30485-2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》中所规定的标准限值（以I-TEQ计）为0.1 ng/m3,结晶氯盐中二英含量（以I-TEQ计）仅为2.8 ng/kg;以每h进入水洗罐的原飞灰中所含二英量为100%计,经过水洗处理后,99.97%的二英仍留在脱氯飞灰中,仅有0.08%和0.14%的二英分别通过烘干废气和结晶盐排出;以每h投入水泥窑窑尾烟室的飞灰所含二英为100%计,仅有0.82%、0.13%和0.002%的二英分别随窑灰、熟料、烟气排出,飞灰中的二英在水泥窑内的消减率达到了99%以上,实现了较为彻底的降解.      

油基岩屑无害化处理技术研究

本文介绍了页岩气井水平段钻井过程中产生的油基岩屑处理现状及水泥窑协同处置现状,探讨了采用水泥窑协同处置油基岩屑的可行性。研究表明,采用水泥窑协同处置可解决油基岩屑无害化处理后重金属含量较高、利用途径受限的问题,在钻井现场采用岩屑甩干机对油基岩屑进行预处理后,通过水泥窑系统分解炉和窑尾烟室投料点加入水泥窑进行煅烧,油基岩屑所含油类物质在水泥窑内燃烧彻底分解,岩屑煅烧后成为熟料;焚烧过程不产生废渣,水泥窑协同处置过程中产生的烟气可依托现有废气治理措施得到控制,不新增废气治理措施;油基岩屑所含重金属离子固化在熟料矿物相晶格中,通过控制投加量,可使水泥产品满足相应的标准。     

尾矿代粘土在干法回转窑水泥生产中的应用研究

为获取尾矿在干法回转窑水泥生产应用的技术参数,在对尾矿和粘土特性进行分析的基础上,在2500t·d-1的新型干法回转窑生产线上进行了浙江诸暨铜尾矿替代粘土配料的应用试验研究.试验采用循序渐进的方法,诸暨铜尾矿按质量分数为1%、2%、3%、5%依次在生产原料中掺配,对试验熟料样品进行了化学成分分析和矿物组成X射线衍射(XRD)分析.试验结果表明,掺铜尾矿生产得到的熟料化学组成和游离氧化钙(f-CaO)含量正常,熟料烧成情况良好;与掺粘土熟料相比,掺铜尾矿熟料矿物组成结构有所调整,早强和高强矿物含量有所增加.熟料物性检测表明,掺铜尾矿生产得到的熟料的各项性能指标均满足技术要求,熟料各龄期强度指标与掺粘土熟料相比略有提高.掺铜尾矿配料与粘土配料主要生产运行指标统计分析表明,试验过程在干法回转窑生产运行稳定的情况下,掺铜尾矿配料较粘土配料,其熟料平均日产量提高10.07%,熟料标煤耗降低8.29%.     

水泥窑共处置含Cr废物中Cr在不同温度下的形态转化

将Na₂CrO₄加入生料中模拟含Cr入窑物料〔掺加比例为0.048%(以w计)〕,以探索水泥窑共处置含Cr废物过程中Cr的形态转化. 将含Cr入窑物料在不同温度条件下进行煅烧,消解煅烧样品以分析Cr在不同温度下的残留率并利用XANES(X射线吸收近边结构光谱)技术分析煅烧样品中Cr的存在形态. 结果表明:对应900、1000、1100、1200、1300和1450℃煅烧条件下,熟料中Cr的残留率分别为88.2%、70.7%、73.7%、67.2%、69.5%和67.8%. 由于窑尾温度为1050～1100℃,并且Cr的残留率在1100℃较高,因此从窑尾添加含Cr废物可以减少水泥窑共处置含Cr废物过程中的Cr逸放. 在900～1450℃煅烧条件下,所有样品中的Cr主要以CrO₃、Cr₂O₃和CaCrO₄的形式存在. 1000℃煅烧温度下存在K₂Cr₂O₇,但不存在K₂CrO₄;900℃和1100～1300℃煅烧温度下有K₂CrO₄存在,但不存在K₂Cr₂O₇. 1100～1450℃煅烧温度下,Cr元素进入到水泥熟料的主要矿物中,并主要以CrO₃和Cr₂O₃的形式与其他物质结合生成了较为复杂的Ca₄A₁₆O₁₂CrO₄、Ca₆Al₄Cr₂O₁₅等.      

模拟雨水对工业烧渣中重金属浸出特性的研究

采用《固体废物浸出毒性浸出方法—水平振荡法》(HJ557-2010)对工业固体烧渣中重金属进行浸出试验研究,并利用火焰原子吸收分光光度法分别测定了其浸出液中的铅、铬、锌、镉、铜、铁和镍等7种重金属,用可见分光光度法测定砷,考察了模拟酸雨的pH值、液固比和浸取时间等因素对烧渣中重金属的浸出试验的影响,实验结果表明烧渣中各重金属的浸出值均未超出国家标准《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中的允许值,可直接作为建筑材料或路基材料使用。