【摘要】： 危險(xiǎn)廢物的處理技術(shù),是當(dāng)前全世界共同面臨的一個(gè)十分嚴(yán)重和緊迫的問(wèn)題。含重金屬的危險(xiǎn)廢物在處理時(shí)有其特殊性和危險(xiǎn)性,處理工藝和技術(shù)設(shè)備不當(dāng),不但處理效果差,而且極易造成嚴(yán)重二次污染。而以往常用的傳統(tǒng)技術(shù)方法,在處理含重金屬的危險(xiǎn)廢物時(shí)均有不同的缺陷和問(wèn)題。相比較而言,新型干法水泥工藝本身工業(yè)規(guī)模巨大,煅燒熟料時(shí)的密閉高溫堿性環(huán)境,以及最終水泥熟料產(chǎn)品的有效固化作用,均使得這項(xiàng)技術(shù)在處理含重金屬的危險(xiǎn)廢物時(shí),具有得天獨(dú)厚的明顯優(yōu)勢(shì)。 另外,論文研究了高溫區(qū)廢物中的重金屬與熟料礦物之間的反應(yīng)過(guò)程和機(jī)理、重金屬的存在形態(tài)的變化。還研究分析了重金屬固化機(jī)理,確定其溶入固溶體的溶入率,以及進(jìn)入熟料礦物形成固溶體后,水泥熟料礦物組成的變化和水泥熟料性能的變化。最后,檢測(cè)了載體(熟料)的環(huán)境安全性,對(duì)不同齡期的水泥進(jìn)行了組成、重金屬浸出值的測(cè)試,以分析和研究載體的殘余毒性及對(duì)環(huán)境的長(zhǎng)期安全性。 通過(guò)研究和分析,論文得到了下列結(jié)論: (1)基于新型干法水泥工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和工業(yè)特點(diǎn),在處理含重金屬元素的危險(xiǎn)廢物時(shí),相比其它技術(shù)方法,新型干法水泥工藝固化重金屬更徹底,可有效避免廢氣、灰渣等二次污染問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)高危害廢棄物處理過(guò)程中的全程生態(tài)化和產(chǎn)品的高質(zhì)量的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 (2)隨著混合廢棄物摻加量的逐漸增大,生料燒結(jié)性能得到了很大改進(jìn),有的重金屬減少f-CaO、提高熟料質(zhì)量有最佳摻量,超過(guò)了限量f-CaO反而增多,比如PbO和Cr_2O_3;有的重金屬能大幅度減少f-CaO,改善效果明顯,如MnO_2、CuO、Ni_2O_3、SnO_2、Co_2O_3;有的少量即可改善熟料質(zhì)量,再增加摻量,變化不大,如CuO和NiO。 (3)重金屬的離子半徑對(duì)熟料的燒結(jié)、礦物形成、液相形成、以及熟料強(qiáng)度有一定的影響: 隨著離子半徑的增大,所摻重金屬氧化物對(duì)生料易燒性的影響成一個(gè)有利的大體趨勢(shì);重金屬元素對(duì)促進(jìn)熟料中C_3S的形成影響是隨著離子半徑的逐漸增大而愈趨明顯;通過(guò)對(duì)摻入重金屬氧化物的熟料做SEM分析,從圖片上可以看出有的重金屬的加入是不利于熟料液相的生成,但這種情況隨著離子半徑的增大可以逐漸改善甚至促進(jìn)液相的形成,這是結(jié)合XRD數(shù)據(jù)分析得出的結(jié)論;通過(guò)對(duì)摻入重金屬氧化物的熟料做強(qiáng)度測(cè)試,可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律,隨著離子半徑的不斷增大,它對(duì)熟料的強(qiáng)度影響也是由消極專為積極。 摻MnO_2、Co_2O_3、Cr_2O_3的樣品明顯比基準(zhǔn)樣生成的液相多,而摻V_2O_5,Ni_2O_3的樣品明顯比基準(zhǔn)樣生成的液相少。 (4)實(shí)驗(yàn)室模擬煅燒條件下,重金屬元素以1.0%摻量單摻時(shí)的固化率分別為:Mn81.2%、Cr 67.3%、Co 72.8%、Ni 58.5%、Cu 61.0%、Zn 65.9%、Cd52.7%、Pb 63.1%、As 78.4%、V80.4%;混摻時(shí)的固化率分別為Mn 86.0%、Cr 87.7%、Co91.4%、Ni89.5%、Cu 80.9%、Zn 81.1%、Cd75.1%、Pb 79.6%、As 88.3%、V87.6%。 單摻時(shí)不同重金屬元素固化率不同,有的較高,有的較低,而復(fù)合摻加時(shí)互相影響,固化率均比單摻時(shí)有所提升。 (5)重金屬離子的浸出量因重金屬的種類而異,與其在試塊中的含量無(wú)直接關(guān)系。 采用去離子水作為浸取液,結(jié)果各種重金屬的浸取值都很小,說(shuō)明重金屬元素通過(guò)物理包容、化學(xué)吸附、結(jié)晶作用等進(jìn)入了熟料的內(nèi)部,在中性溶液中熟料保持穩(wěn)定,因而重金屬便穩(wěn)固的保留在結(jié)構(gòu)中,很難浸出。當(dāng)調(diào)整溶液PH為酸性時(shí),重金屬的浸取值大幅度上升,但仍然遠(yuǎn)低于國(guó)家浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明水泥熟料對(duì)重金屬的固化效果很好。 (6)對(duì)重金屬元素在熟料主要礦物相中的選擇性固溶有決定影響的主要有兩個(gè)方面的因素:①熟料主要礦物相的晶體結(jié)構(gòu);②重金屬元素自身的條件。 Zn主要存在于熟料的中間礦物中;As、Co、Cu和Ni大部分存在于熟料的中間礦物相中,但在C_3S和C_2S中也有存在;Cd和Pb則不能明顯區(qū)分出主要存在于熟料的哪個(gè)主要礦物中,可以認(rèn)為它們是比較均勻地分布在熟料主要礦物中;Cr則由于部分區(qū)域含量過(guò)于集中而壓制了其他區(qū)域的反射波,因而在面掃描圖像中不能很好地顯示,有待于尋求新的測(cè)試研究方法。 (7)當(dāng)以2.0%比例摻燒污泥、舊電池、熒光粉、油墨時(shí),其中所含的各重金屬元素的固化率均在99%以上,這說(shuō)明利用熟料燒成來(lái)固化危險(xiǎn)廢物中的重金屬效果很好。而且2.0%的摻量低于飽和摻量,在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用時(shí),由于干法窯內(nèi)有充足過(guò)量的氧氣,且燒成環(huán)境為堿性,可中和酸性氣體,焚燒全過(guò)程均在負(fù)壓下完成對(duì)重金屬固化效果更好,所以危險(xiǎn)廢物的摻量可適當(dāng)增加。 (8)摻燒2.0%廢棄物時(shí),熟料的重金屬浸出值均遠(yuǎn)小于GB5085.3-1996(危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別)浸出毒性標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)榇蟛糠值闹亟饘僭卦谑炝蠠蛇^(guò)程中參與了熟料礦物的形成反應(yīng),由于熟料燒成是高堿性的環(huán)境,加上重金屬相互作用促進(jìn)固化反應(yīng),最終各種重金屬元素都轉(zhuǎn)變成難溶的化合狀態(tài),被固定于礦物晶格中。 如果將新型干法水泥工業(yè)與廢棄物處理結(jié)合起來(lái),組成生態(tài)工業(yè)園區(qū),使生態(tài)水泥工業(yè)與環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展,既能有效處理生活垃圾及危險(xiǎn)廢物,又可在生產(chǎn)水泥時(shí)部分解決原燃料問(wèn)題,創(chuàng)造良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,這也是21世紀(jì)生態(tài)水泥工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TQ172;X705
【圖文】：

圖1一l我國(guó)1996~2002年工業(yè)固體廢物的年產(chǎn)量Figl一 1Yieldofsolid骼 stefrom1996to2002inChina圖1一1是我國(guó)1996~2002年工業(yè)固體廢物的年產(chǎn)量。從圖中可以看出，1997年我國(guó)工業(yè)廢物的產(chǎn)量最高，達(dá)到了10億t。到1998年雖然有所減少，但此后一直保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。(2)生活廢物據(jù)國(guó)家環(huán)保總局介紹，我國(guó)固體廢物的壞境污染，最大的還是生活廢物和工業(yè)廢物。目前，生活廢物年產(chǎn)量約為1.2億t，工業(yè)固體廢物8億t，其中化學(xué)品等危險(xiǎn)廢物近1000萬(wàn)t。當(dāng)前隨著人們對(duì)家庭生活的要求越來(lái)越高

圖4一l游離氧化鈣數(shù)據(jù)Fig4一l介stresultoff-CaO的重金屬元素減少f-CaO、提高熟料質(zhì)量有最佳摻大幅度減少r-eao，改善效果明顯，如MnoZ、Cu有較好的摻量限制，超過(guò)了限量f-CaO反而增多，善熟料質(zhì)量，再增加摻量，變化不大，如CuO和’一‘04)指出，當(dāng)熟料中C:的含量達(dá)到2.5%時(shí)，C:在水泥水化時(shí)Cr可起加速作用。但是在本研究.0%時(shí)，水泥熟料中的f-CaO會(huì)相對(duì)增加，印證了CZS的這一說(shuō)法。，適量的加入某些合適的重金屬能有效的降低熟料

卜學(xué)位論文第4章重金屬對(duì)熟料燒成以及物理性能的影響 4.2.1.3熟料礦物的形貌(SEM分析)圖4一6、圖4一7分別是空白樣、外摻1%Mno:的熟料試樣在1400℃下的掃描電鏡圖。圖4石1400℃，空白樣圖4一 71400℃.1%MnO，熟料試樣Fig4石 SEMoforiginalsamPleat1400oCFig4一 7SEMofsamPleadulteratedwithl% MnOZat1400℃圖4一6中，在1400℃，空白樣中阿利特含量不高，發(fā)育尚完全，但形狀不規(guī)則，晶體外緣圓鈍，邊棱不明顯，并且分布不均，很難與貝利特區(qū)別。由固相反應(yīng)先期形成的貝利特各自聚集成堆，高溫下邊棱部分溶入液相，故多為不規(guī)則形狀，部分呈狹長(zhǎng)狀，多以溶蝕粒狀晶被其他礦物包裹集結(jié)成塊。中間相較少，各種礦物晶體之間沒(méi)有明顯界限

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 魏麗穎;顏碧蘭;汪瀾;劉晨;;國(guó)內(nèi)外水泥窯協(xié)同處置廢物標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范現(xiàn)狀分析[J];水泥;2009年10期

2 閆大海;李璐;黃啟飛;蔡木林;張?jiān)鰪?qiáng);;水泥窯共處置危險(xiǎn)廢物過(guò)程中重金屬的分配[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2009年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 馬攀;危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 李飛;共處置廢棄物生產(chǎn)水泥過(guò)程中重金屬的遷移與固化機(jī)理研究[D];河南理工大學(xué);2011年

2 黃祥;利用城市垃圾焚燒飛灰煅燒水泥熟料的研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

3 劉姚君;熟料及水泥中重金屬元素檢測(cè)方法的研究[D];中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院;2012年

4 王悅;重金屬離子在水泥熟料中的固化行為研究[D];中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院;2013年

本文編號(hào)：2790204