不同级配垃圾焚烧底渣固化市政污泥工程特性分析

开展了（炉排炉和流化床炉）两种垃圾焚烧底渣与固化剂共同作用下固化市政污泥的工程特性研究。分析了两种底渣化学成份及物理级配上的差异,重点考察了在密封养护情况下,测定了不同底渣固化体的含水率、pH值、无侧限抗压强度及28d渗透系数等工程特性指标。研究结果表明：相同含量的两种底渣固化体含水率及pH相同,且含水率随底渣含量增加而降低,而pH值随底渣含量增加而增加;随着底渣含量增加,级配良好的炉排炉底渣固化体强度比级配不良的流化床底渣固化体强度从高8 kPa增加到30 kPa;受底渣级配的影响,炉排炉底渣固化体渗透系数随底渣含量增加而增大,而流化床底渣固化体渗透系数基本不变。级配良好的炉排炉底渣固化体工程特性优于级配不良的流化床底渣固化体,具有更强的骨架作用。研究成果为污泥及垃圾焚烧底渣填埋处置提供了科学借鉴。     

碱激发电解锰渣制备水泥掺合料

电解锰渣是湿法冶炼金属锰的残渣,为降低其对环境的浸出毒性影响并提高其在水泥产品中的掺入量,利用碱激发技术处理电解锰渣制备水泥掺合料是一种可行的方法。主要研究了碱激发剂种类、掺量对电解锰渣的激发效果,并将碱激发电解锰渣用作水泥掺合料与水泥按不同比例混合研究对水泥抗压强度和浸出毒性的影响。结果表明：碱激发电解锰渣活性显著提高,NaOH中Na2O当量为10%时试件M-SH10的3、7、28 d抗压强度最高,分别为7.15、9.46、10.03 MPa;将此条件下激发的电解锰渣按质量比取15%与85%的水泥混合制得的掺合料其抗压强度较净水泥试件有一定程度的提高;浸出毒性结果显示Cd、Cr、Pb、Ni、Mn和Zn浓度均下降,且低于GB 8978-1996限值。     

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。     

铁路隧道弃渣的本地资源化利用

针对某大型铁路建设过程中产生大量弃渣以及建设过程中建材短缺的问题,以其典型段为例,对沿线弃渣的数量、性态等方面进行了分析,并进行了针对性规划,给出了具体的隧道弃渣利用方向和调配规划。结果表明,该段隧道产生的弃渣绝大部分都可符合相关工程的利用要求,在对典型段隧道所产生的弃渣经过合理规划后,该段弃渣的利用率理论上可达100.00%。在国内目前常规的隧道弃渣利用方式基础上,针对铁路工程,基于工程建筑材料、地方产业对隧道弃渣资源化利用进行统筹分析,提出了以隧道利用为主、其他工程利用为辅,兼顾地方产业利用的多层级隧道弃渣利用模式。本研究可为保障该大型铁路绿色环保工程提供参考。     

锰掺杂硫化锌量子点LED蓝光灯光催化还原六价铬

通过共沉淀法合成了锰掺杂硫化锌量子点(ZnS∶Mn QDs),该催化剂可在450 nm LED蓝光灯下光催化还原Cr(Ⅵ)。采用TEM、XRD、PL分别对ZnS∶Mn QDs的形貌、物相和发光特性进行了表征,结果表明：ZnS∶Mn QDs的尺寸小于10 nm;Mn掺杂没有改变ZnS的晶体结构;ZnS在掺杂Mn后,可在598 nm处产生橘黄色荧光。UV-vis表征结果显示,与纯ZnS相比,ZnS∶Mn QDs具有更强的光吸收能力。考察了不同因素对光催化效果的影响。结果表明,Mn掺杂浓度3%较为合适,酸性pH有利于光催化反应。当Cr(Ⅵ)浓度为25 mg·L⁻¹,pH为5.8时,光催化25 min后Cr(Ⅵ)去除率为99%。与其他光催化剂还原Cr(Ⅵ)相比,ZnS: Mn QDs使用低能耗LED灯作为光源,催化速率高,且能够吸附还原产物Cr(Ⅲ)。探究了光催化机理,发现在450 nm光激发下,Mn²⁺自身能级⁴T₁→⁶A₁发生跃迁产生光生电子,Cr(Ⅵ)捕获光生电子被还原,价带上余留的空穴参与水的氧化。结合表征结果,ZnS可通过掺杂Mn离子改善光吸收能力提高光催化还原Cr(Ⅵ)的性能。     

多种固废协同处理电解锰渣固锰除氨的最优配比及效果分析

为降低电解锰渣中Mn²⁺和NH₄⁺-N的污染,实现多种固体废物减量化处理,采用锰渣、赤泥、粉煤灰3种大宗固废协同处理,并加入少量生石灰,制备无害化固结体,利用水浸法评估无害化效果,并通过BCR提取、XRD和SEM对最佳处理固结体固锰除氨机理进行分析。结果表明,通过正交实验和单因素优化实验,当固结体中锰渣、赤泥、粉煤灰、生石灰的质量分数分别为30%、44%、24%、2%时,浸出液中可溶性Mn²⁺质量浓度降至5.23 μg·L⁻¹,固化率达99.99%;NH₄⁺-N质量浓度降至0.70 mg·L⁻¹,去除率达到99.93%,pH=8.86,能够满足《污水综合排放标准》 (GB 8978-1996) 最高允许排放浓度和一级标准限值;同时浸出液中Mn²⁺、NH₄⁺-N的质量浓度均满足《锰渣污染控制技术规范》 (HJ 1241-2022) 中锰渣利用污染控制要求,可以作为替代原料用于生产除水泥之外的其它建筑材料产品。赤泥、生石灰为处理体系提供碱度,粉煤灰增加胶凝作用,使得无害化处理效果良好。本研究结果可为大宗固废协同无害化、减量化处理提供参考。     

电解锰渣煅烧时Mn、N元素形态分布与微观结构变化

电解锰行业的发展会产生大量的电解锰渣,易导致严重的环境污染,高温煅烧已成为当前无害化处理电解锰渣的高效方法之一。为探究高温煅烧时电解锰渣中特征污染物的化学形态及物相组成,选取广西某电解锰企业经不同工艺产生的电解碳酸锰渣(EMCR)与电解二氧化锰渣(EMDR),通过其理化特性及Mn、N元素形态分布与微观结构变化分析,研究了不同温度煅烧处理对电解锰渣污染物的影响。结果表明,电解二氧化锰渣中Mn元素的可氧化态与可还原态分布均大于电解碳酸锰渣。当煅烧温度在1 000 ℃以上时,2种电解锰渣中Mn元素基本上以残渣态的形式存在,通过风险评估代码(RAC)结果可知样品处于低风险甚至无风险状态,可进行后续的处理处置。2种电解锰渣中N元素的形态随着温度的升高主要以NO形式为主。通过对煅烧过程中微观结构的变化分析可知,在800 ℃时电解碳酸锰渣中石英相(SiO₂)的衍射峰强度最佳,有利于活性发展,此时的能谱分析结果显示Fe元素占比达到了52.40%,有利于Fe的回收利用,而电解二氧化锰渣的最佳煅烧处理温度显示为1 000 ℃。该研究结果可为2种电解锰渣经煅烧处置后的资源化再利用工作提供有效的数据支撑。     

仲钨酸铵生产中钨渣的污染特性分析

采集了14家仲钨酸铵（APT）生产企业生产过程中产生的钨渣,分别采用HJ/T299—2007《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》和GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》附录S推荐的方法分析了钨渣中重金属的浓度及浸出浓度,并研究了钨渣的污染特征。结果表明,钨渣中重金属浓度服从正态分布,浓度较高的重金属为Cu、Zn和类金属As,其最大值分别为6 260、25 000和26 900 mg/kg,平均值分别为3 510、4 560和5 640 mg/kg;浸出浓度较大的是Pb、As和Hg,其最大值分别为33.6、26.2和0.85 mg/L,超出GB 5085.3—2007中规定的相应限值的6.72、5.24和8.5倍,超标率分别为14.3%、21.4%和42.9%;钨渣中As、Mo和Hg是特征污染物,应作为危险废物进行管理。     

基于硫酸亚铁的机械化学还原法处理六价铬污染土壤

通过机械化学还原法对六价铬污染土壤进行固化稳定化处理,采用《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ/T 299-2007）对处理效果进行评价,以及使用激光粒度仪、SEM和XPS对处理前后土壤样品的粒径、形貌以及铬的价态变化等性质进行表征。分析结果显示,机械化学还原法处理可以有效降低土壤中六价铬的浸出浓度。当未添加七水合硫酸亚铁时,土壤中六价铬的浸出浓度由115 mg·L-1降低至2.0 mg·L-1;而添加七水合硫酸亚铁作为还原剂时,六价铬浸出浓度由115 mg·L-1降至0.16 mg·L-1。另外,经过机械化学还原处理后的土壤样品颗粒变细并形成致密的团聚体以及发生六价铬向三价铬的转化。     

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CO2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。