本文關(guān)鍵詞：利用污泥、鉛鋅渣制備硅酸鹽水泥熟料時(shí)重金屬的揮發(fā)與固化

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【摘要】：水泥工業(yè)協(xié)同處置固體廢棄物時(shí),固廢不僅可作為替代原料,還可使其熱值得到充分利用,是固廢減量化、無(wú)害化、資源化利用的重要手段之一,也是實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。廢棄物通常含有Pb、Cd、Cu、Zn等微量有毒有害重金屬組分,有可能影響水泥生產(chǎn),因此研究重金屬的遷移、轉(zhuǎn)化行為已成為水泥窯協(xié)同處置固廢領(lǐng)域的熱點(diǎn)�，F(xiàn)有研究多關(guān)注于重金屬在水泥熟料中的固溶量、固溶極限與存在狀態(tài),但對(duì)協(xié)同處置過(guò)程中重金屬的揮發(fā)特性尚缺乏深入系統(tǒng)研究。本文以城市污泥(典型城市廢棄物)、鉛鋅渣(毒性大、難以處置的工業(yè)廢棄物)為對(duì)象,研究了協(xié)同處置對(duì)水泥熟料燒成的影響以及燒成過(guò)程中重金屬組分(Pb、Cd、Cu、Zn)的揮發(fā)與固化行為,以期為水泥窯協(xié)同處置污泥、鉛鋅渣的安全性和環(huán)境影響提供科學(xué)依據(jù)。獲得具體研究成果如下:(1)污泥、鉛鋅渣的摻入對(duì)水泥熟料燒成與性能的影響。污泥中重金屬組分可降低碳酸鹽分解溫度,但熟料燒成溫度提高,并使水泥水化放熱峰稍有延遲,放熱總量減小;隨污泥摻量的增加,熟料中B礦增多、A礦減少,A礦尺寸增大、形狀不規(guī)則且熔蝕嚴(yán)重。鉛鋅渣摻量少于6.2%時(shí),能降低液相出現(xiàn)溫度,有利于固相反應(yīng)和熟料的燒成,A礦包裹物少、邊緣被熔蝕,B礦也易被中間相熔蝕,熟料水化放熱峰略有延遲,但放熱總量受影響不大。(2)煅燒溫度對(duì)水泥熟料燒成過(guò)程中重金屬組分揮發(fā)的影響。對(duì)于高揮發(fā)性重金屬Pb和Cd,隨溫度升高其揮發(fā)率逐漸增加,1450℃時(shí)揮發(fā)率均高于80%。對(duì)于難揮發(fā)性重金屬Cu和Zn,在600~1300℃,其揮發(fā)率隨溫度升高而增加;而在1300~1450℃,由于液相量急劇增加,大部分Cu和Zn固溶于熟料礦物或生成難揮發(fā)化合物,導(dǎo)致其揮發(fā)率降低,1450℃時(shí)揮發(fā)率均小于30%。(3)污泥、鉛鋅渣摻量對(duì)重金屬揮發(fā)特性的影響。污泥摻量小于15%時(shí),Cu、Zn的揮發(fā)率隨摻量增加而增大;污泥摻量超過(guò)15%時(shí),Zn揮發(fā)率隨污泥摻量增加繼續(xù)增大,但增幅減小并趨于平緩,而Cu揮發(fā)率則逐漸下降;Pb、Cd無(wú)明顯規(guī)律性變化。隨鉛鋅渣摻量的增加,Pb、Cd、Cu、Zn揮發(fā)率變化趨勢(shì)類(lèi)似,均先減小后增加。(4)率值對(duì)熟料中重金屬固化量的影響。增大石灰飽和系數(shù)(A礦含量增加),減小硅率(液相量增加)和減小鋁率(C4AF含量增加,液相粘度降低)均有利于熟料對(duì)重金屬組分的固化,減少揮發(fā)。(5)重金屬在水泥熟料中的分布與存在狀態(tài)。Pb、Cd、Cu大部分固溶在硅酸鹽礦物中,固化量分別為1.85mg/g、4.12mg/g、6.14mg/g,Zn主要固溶于鐵鋁酸鹽礦物中(25.61mg/g);水泥熟料中,Pb2+、Cd2+能取代熟料礦物中的Ca2+,以硅酸鹽、鋁酸鹽、鐵鋁酸鹽的化學(xué)形態(tài)存在�；诒疚难芯拷Y(jié)果,建議在利用水泥窯協(xié)同處置廢棄物時(shí),城市污泥投加量宜小于10%、鉛鋅渣投加量宜小于2.5%。本研究為水泥窯協(xié)同處置污泥、鉛鋅渣技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對(duì)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展、城市垃圾和危險(xiǎn)廢棄物處置具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：協(xié)同處置 重金屬 揮發(fā) 固化 污泥 鉛鋅渣
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ172.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景11-15
• 1.1.1 固體廢棄物的產(chǎn)生與處置現(xiàn)狀11-14
• 1.1.2 水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物現(xiàn)狀14-15
• 1.2 水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物過(guò)程中重金屬組分的遷移15-19
• 1.2.1 固體廢棄物中的重金屬15-17
• 1.2.2 水泥窯協(xié)同處置過(guò)程中重金屬組分的揮發(fā)17-18
• 1.2.3 水泥窯協(xié)同處置過(guò)程中重金屬組分的固化18-19
• 1.3 尚存問(wèn)題19-20
• 1.4 研究目的及意義20
• 1.5 研究?jī)?nèi)容20-21
• 第二章 原材料與試驗(yàn)方法21-29
• 2.1 原材料21-24
• 2.1.1 水泥原料21
• 2.1.2 化學(xué)試劑21
• 2.1.3 污泥、鉛鋅渣21-24
• 2.2 水泥熟料樣品制備24-26
• 2.3 試驗(yàn)方法26-29
• 第三章 污泥、鉛鋅渣對(duì)水泥熟料燒成與水化的影響29-38
• 3.1 污泥、鉛鋅渣對(duì)水泥熟料燒成的影響29-32
• 3.1.1 熟料燒成過(guò)程29-30
• 3.1.2 熟料燒成質(zhì)量30-32
• 3.2 污泥、鉛鋅渣對(duì)水泥熟料礦物組成與形貌的影響32-35
• 3.2.1 礦物組成32-34
• 3.2.2 礦物形貌特征34-35
• 3.3 污泥、鉛鋅渣對(duì)水泥熟料水化的影響35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第四章 重金屬組分在熟料燒成過(guò)程中的揮發(fā)38-48
• 4.1 煅燒溫度對(duì)重金屬組分揮發(fā)的影響38-40
• 4.2 污泥摻量對(duì)重金屬組分揮發(fā)的影響40-42
• 4.3 鉛鋅渣摻量對(duì)重金屬組分揮發(fā)的影響42-44
• 4.4 水泥熟料礦物組成與重金屬組分揮發(fā)的關(guān)系44-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第五章 重金屬組分在熟料礦物中的分布48-56
• 5.1 熟料礦物中重金屬的分布48-49
• 5.2 熟料礦物中重金屬的固化量49-51
• 5.3 熟料礦物中重金屬的化學(xué)形態(tài)51-53
• 5.4 重金屬組分在水泥熟料中的固化機(jī)理53-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-58
• 研究成果56
• 展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果63-64
• 致謝64-65
• 附件65

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