【摘要】：利用水泥窯協(xié)同處置含重金屬的廢棄物會(huì)不可避免的將一些重金屬元素帶入到熟料中。重金屬在熟料形成過程中的遷移固化行為及在隨后使用過程中的環(huán)境安全性是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本文是在973課題“水泥生產(chǎn)替代原燃料中的重金屬離子遷移及控制機(jī)制研究”的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要針對(duì)Cu、Zn、Pb、Cr和Cd五種重金屬在熟料燒成過程中的遷移及固化特性進(jìn)行了研究。在實(shí)驗(yàn)室的條件下，用重金屬化合物的化學(xué)試劑代替廢棄物中重金屬，結(jié)合XRD、巖相分析、EMPA、IR、Rietveld結(jié)構(gòu)精修等多種現(xiàn)代分析手段對(duì)重金屬在熟料中的固化行為、存在形式、分布及重金屬的助熔礦化作用等進(jìn)行了分析,取得如下結(jié)論： 1、熟料中摻雜重金屬（2%以下）能夠降低碳酸鹽的分解溫度，降低固相反應(yīng)的溫度，有利于A礦的形成，，同時(shí)能夠降低各溫度下熟料中f-CaO含量；但摻量過高（10%）將會(huì)對(duì)熟料燒成產(chǎn)生不利的影響。 2、在1450℃煅燒的熟料中，隨著重金屬摻量的增加，中間相含量明顯的增多，A礦晶體尺寸增大。 3、熟料中重金屬摻量為2%時(shí)，五種重金屬Cu、Zn、Cd、Cr、Pb的固化率為30-50%。隨著重金屬摻量的增加，五種重金屬的固化率都降低。 4、熟料對(duì)重金屬的固化具有選擇性：Cu、Zn、Cr、Cd和Pb離子在所有礦物中均有分布， Cd在硅酸鹽相中固化的多些； Cu、Zn在中間相中固化較多，是硅酸鹽相中含量的6倍以上；Cr和Pb在中間相中固化的多些。 5、1600℃下，Cr~(3+)離子在C_3S的最大固溶量為0.9%，0.9%以下會(huì)使得C_3S晶型從T1改變?yōu)門2型，超過0.9%會(huì)造成C_3S分解。
【圖文】：

c)、復(fù)摻 5%重金屬熟料 d)、復(fù)摻 7%重金屬熟料圖 3-3（a、b、c、d）不同重金屬摻量熟料的顯微照片F(xiàn)ig 3-3 Optical microscope pictures of clinkers with different heavy metals contents3.4 重金屬離子助熔礦化作用的探討水泥熟料的燒成過程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過程。熟料的形成需要較高的反應(yīng)溫度，而且反應(yīng)進(jìn)程較慢，從而影響熟料的產(chǎn)量。而一些微量元素的加入，能夠起到降低煅燒溫度，改善生料的易燒性，促進(jìn)熟料的煅燒的效果，從而達(dá)到降低能耗的目的。摻加礦化劑或助熔劑對(duì)熟料的燒成有多方面的作用：促進(jìn)碳酸鹽的分解過程；加速堿性長(zhǎng)石、云母的分解過程；加強(qiáng)堿的氧化物的揮發(fā)；促進(jìn)結(jié)晶氧化硅(石英、隧石)的 Si-O 鍵斷裂，有利于固相反應(yīng)；降低熟料形成時(shí)的液相形成溫度，降低液相粘度，增加液相量；有利于 C3S 形成等。本文研究了生料中重金屬摻量為 2%時(shí)，對(duì)熟料形成影響，從而對(duì)重金屬的

圖 5-2 重金屬分布的電子探針結(jié)果Fig 5-2 The EMPA results of heavy metals distribution in clinker圖中明亮的點(diǎn)狀物質(zhì)即為重金屬集中分布的地方。可見五種重金屬在熟料中都有分布，其中 Cr、Cu 和 Zn 分布的多些，Pb 和 Cd 分布的少些，這可能是由于重金屬 Pb 和 Cd 在 1450℃下容易揮發(fā)，固化的較少。在一些區(qū)域重金屬分布存在聚集現(xiàn)象，Cd 離子在硅酸鹽礦物中有聚集，Zn、Cu 離子在中間相中分布相對(duì)集中，存在聚集的現(xiàn)象，在硅酸鹽礦物也有較多分布；Cr 離子在各種礦物中均有較多分布，分布較均勻；Pb 離子固化的含量較少，在中間相中有聚集現(xiàn)象。5.2 重金屬離子在熟料中的固化機(jī)制的探討在熟料的形成過程中，重金屬離子可以通過置換取代、間隙固溶等形式固化在熟料礦物中，雜質(zhì)離子在熟料中的置換取代及間隙固溶，主要與離子的半徑、價(jià)態(tài)、離子極性、離子配位數(shù)，離子電負(fù)性以及所形成的化學(xué)鍵的強(qiáng)度有關(guān)[40]。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TQ172.1

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本文編號(hào)：2567653