水泥對生活垃圾焚燒飛灰的固化作用與Pb、Cd的浸出機(jī)理研究.pdf

1、針對當(dāng)前含重金屬危險(xiǎn)廢棄物，特別是飛灰固化/穩(wěn)定化技術(shù)綜合固化效益低下的問題，本文從水泥化學(xué)和水泥固化重金屬的原理入手，深入系統(tǒng)的研究了水泥固化重金屬的浸出行為機(jī)制及水泥-飛灰-重金屬的相互作用關(guān)系，探索了飛灰高效固化的技術(shù)方法與途徑。
　　研究分析了水泥摻入方法與水化程度、制樣粒徑、浸取介質(zhì)與浸出時(shí)間對水泥固化Pb溶出的影響規(guī)律，剖析了水泥固化Pb在浸取過程中Pb的遷移行為機(jī)制，并建立了Pb的固化與溶出模型。結(jié)果表明：水泥或固化

2、體中未水化的水泥在酸性介質(zhì)中水化形成的新生水化產(chǎn)物C-S-H凝膠或硅酸溶膠對Pb有良好的吸附作用；固化體制樣粒徑的大小對固化體中Pb的浸出行為起雙重作用。粒徑越小，一方面水泥水化產(chǎn)物的酸解速率及Pb的溶出速率越大；另一方面，浸出液的pH升高，未水化水泥的水化進(jìn)程加快，從而促進(jìn)了Pb的二次固化。兩者共同作用使固化體粒徑在0.6~1.18mm時(shí)，Pb溶出濃度最低，與4.75~9.5mm相比降低了60.47％；水泥-Pb固化體在醋酸溶液的浸出

3、過程中，隨著浸取時(shí)間的延長，Pb的溶出濃度先顯著增大，隨后溶液中的部分 Pb被新生成的硅酸溶膠、C-S-H凝膠吸附或生成Pb(OH)2沉淀而二次固化，致使Pb的溶出濃度逐漸降低。
　　系統(tǒng)研究了水泥摻量、成型工藝、養(yǎng)護(hù)制度對水泥固化飛灰效果的影響。結(jié)果表明：隨著水泥摻量的增加，水泥-飛灰固化體的強(qiáng)度及浸出液的pH值直線上升，但 Pb、Cd的溶出濃度呈現(xiàn)不同的下降規(guī)律，單位水泥固化率顯著降低。摻10%水泥時(shí)，其單位水泥固化率達(dá)到95

4、%，比摻20%水泥的單位水泥固化率高50%；隨著水灰比的提高，水泥固化飛灰Cd的溶出濃度顯著降低，而Pb的溶出濃度先減小后增大，在水灰比為0.35時(shí)，達(dá)到最小值。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長，固化體的水化程度加深，強(qiáng)度提高，而浸出液的平衡 pH值降低，Pb、Cd的浸出濃度提高。水泥固化飛灰宜密封或潮濕養(yǎng)護(hù)，不宜浸水養(yǎng)護(hù)。
　　研究了水泥-飛灰體系與 CaO改性水泥-飛灰體系在不同養(yǎng)護(hù)溫度下的水化與固化作用，揭示了水化產(chǎn)物的種類與數(shù)量、固化體

5、的強(qiáng)度與堿度對重金屬的固化作用，并經(jīng)“灰色關(guān)聯(lián)理論法”與“效應(yīng)指數(shù)分析法”解耦分析，提出了固化體的堿度是影響水泥固化飛灰的關(guān)鍵因素，浸出液的平衡 pH值在9~10.5的范圍內(nèi)時(shí)，重金屬的溶出濃度最低；而水化產(chǎn)物特性的影響較小，其中AFm、C3S2H3、C5S6H5的固化效果優(yōu)于AFt、C3S2H8、C-S-H。
　　首次研究了氯氧鎂水泥對飛灰的固化作用及其影響因素。結(jié)果表明：氯氧鎂水泥對飛灰具有較好的固化作用。在摻量20%，MgO

6、/MgCl2摩爾比為10：1時(shí)，其固化體中 Pb的浸出濃度接近零。但同條件下?lián)?0%、40%P?O52.5水泥的固化飛灰，Pb的浸出濃度分別為0.433mg/L與0.292mg/L；輕燒鎂粉的活性對氯氧鎂水泥固化飛灰的效果有顯著的影響。用于配制飛灰固化劑的MgO活性應(yīng)大于70%；研究開發(fā)了一種以水泥與MgO作為主要組分的新型高效飛灰固化劑MC，在摻量為15%時(shí)，對多種飛灰均具有良好的固化效果，并經(jīng)長期固化與水/酸浸泡檢驗(yàn)，MC-飛灰固化