赤泥矿粉沥青混合料的抗水损坏研究

为了解决制铝工业中排放的赤泥废弃料难题,为了探究赤泥矿粉替代量对沥青混合料抗水损坏性能的影响,提高废弃物资源的再利用率,采用“干法改性”方案,利用赤泥等质量代替沥青混合料中的石灰岩矿粉制成赤泥沥青胶浆和赤泥沥青混合料,通过赤泥沥青胶浆的吸持性能实验和赤泥沥青混合料的浸水马歇尔实验、冻融循环劈裂实验、浸水车辙实验来测试不同替代量赤泥沥青胶浆的粘附性能和赤泥沥青混合料的抗水损坏性能。结果表明:赤泥替代沥青混合料中的石灰岩矿粉能有效地改善沥青胶浆的粘附性能和沥青混合料的抗水损坏性能。而且通过对赤泥沥青胶浆粘附性能和沥青混合料抗水损坏的机理分析 揭示了赤泥沥青混合料抗水损坏性能的原因,得出赤泥替代量为50%时沥青混合料性能较佳的结论。      

一种新型固结剂对垃圾焚烧飞灰的固化处理与工程应用

为促进城市生活垃圾焚烧飞灰的无害化及资源化,利用一种新型固化剂对垃圾焚烧飞灰进行固化处理,对比水泥固化飞灰试验,分析其固化机理并评价固结体的使用性能、毒物固化率和工程运用成效。新型固结剂固化飞灰强度试验,表明抗压强度接近水泥固化飞灰的强度。新型固结剂对飞灰中的重金属具有良好的固化效果。该方法成功地运用于道路工程,为实现城市生活垃圾焚烧飞灰的无害化及资源化利用提供了一个解决途径。     

垃圾焚烧飞灰的固化及综合利用研究进展

垃圾焚烧飞灰作为一种危险废物,由于其中聚集着大量的重金属、二恶英、易溶盐等有毒组分,目前最有效的方法是对其进行固化稳定化处理。飞灰中CaO、Al_2O_3的存在使其具有潜在活性,从固体废弃物协同利用的角度出发,对利用矿渣基胶凝体系代替水泥固化/稳定化飞灰,作为胶结充填采矿中的胶凝材料进行展望。此外,总结了飞灰固化体中重金属离子的赋存状态,通过Tessier法和BCR法两种分析方法划分,其中残渣态在自然条件下不易释放,可在沉积物中长期稳定存在;同时描述了重金属在水泥基胶凝材料酸性介质中的浸出过程:酸迁移到液/固表面、酸穿过浸出层、在浸出边界的快速溶解、重金属穿过浸出层、重金属离子穿过液/固表面,为飞灰用作矿山充填料的安全性和浸出稳定性提供理论依据。     

垃圾焚烧飞灰的酸处理及其固化效果研究

以苏州城市垃圾焚烧灰为主要研究对象,采用磷酸、醋酸分别对其进行先陈化后酸浸的预处理,并控制酸处理飞灰的碱度p H值不低于8.0。采用水泥对其进行固化,按规范测定体系的凝结时间、无侧限抗压强度及膨胀性,结果表明:与原样飞灰水泥固化体系相比,酸处理飞灰水泥固化体系的凝结时间缩短,无侧限抗压强度接近1 MPa,对P2酸处理飞灰固化的水泥掺量达到22%后,体系无侧限抗压强度达到稳定土填埋标准(1.5 MPa);经过酸处理的飞灰胶砂体系的膨胀率明显小于原样飞灰胶砂体系。在10%水泥对酸处理飞灰固化的体系中,随着粉煤灰对酸处理飞灰替代量达到30%时,固化体系的无侧限抗压强度达到稳定土填埋标准。固化体系中Cu、Mn、Pb、Cd、Cr、Zn等重金属浸出质量浓度均远低于危险标准值。     

螯合剂与鳌合工艺协同强化垃圾焚烧发电飞灰固化-脱盐一体化及应用

经济的快速发展使得城市垃圾处理问题日益严峻,垃圾焚烧发电是处理生活垃圾的主流手段。但垃圾焚烧过程中产生的飞灰对人体健康和生态环境具有较大危害,亟需高效且经济的飞灰固化技术,防止填埋过程中重金属浸出。依据重金属矿化及地球化学原理,利用磷酸盐和硫化物复配形成高效螯合剂。在实验室中取得了显著的固化效果,固化后飞灰浸出液中重金属含量均远小于国标。但是,在中试放大试验中,传质差大大限制了螯合效果。为了强化传质,改进鳌合方式,将鳌合剂浓度稀释至1%,与飞灰形成浆料鳌合,最后再利用板框过滤或离心分离,实现重金属固化与盐类分离的协同,进而提出了新型鳌合工艺,在500kg规模中试也取得了显著固化效果,其飞灰浸出液中12种重金属含量也远小于国标限制,更重要的是该技术还能从飞灰中回收钾盐和钠盐。因此,复配型螯合剂和新型鳌合工艺协同是一种强化垃圾焚烧飞灰固化的高效方法。     

硫化钠球磨反应固化垃圾焚烧飞灰中的重金属

为改善垃圾焚烧飞灰中重金属含量，本试验采用硫化钠球磨反应固化垃圾焚烧飞灰中重金属。结果表明，硫化钠的最佳用量为0.125‰，球磨反应最佳时间为5 min，固化后飞灰Cd、Cr、Cu、Pb、Zn质量浓度均符合GB 16889-2008规定，其中Cd、Cr、Cu、Zn质量浓度远低于标准限值，Pb质量浓度较靠近标准限值。处理每吨飞灰硫化钠成本为0.5～0.8元，是“螯合剂+水泥固化法”成本的2.5‰左右。本方法成本低，效率高，操作简单，实用性强，为飞灰处理提供了有效路径。     

基于APA的沥青混合料高温浸水车辙试验研究

根据对APA浸水车辙试验结果的对比和分析,认为基于APA的沥青混合料高温浸水车辙试验能较好的模拟南方严酷气候条件对沥青路面的影响,并从一定程度上比较不同沥青混合料的抗水损害性能,是一种较好的研究方法;通过比较发现集料和级配对沥青混合料高温浸水性能影响最大,同时水泥代矿粉可明显改善混合料抗水损害和高温性能,其效果比改性沥青更有效.     

矿渣基胶凝材料固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

以矿渣部分或全部替代水泥，与垃圾焚烧飞灰和脱硫石膏组成胶凝材料，研究随矿渣掺量变化，胶凝材料对垃圾焚烧飞灰重金属的固化效果。结果表明：随着矿渣替代水泥量的增大，净浆试块抗压强度呈现先增大后减小的趋势；当飞灰掺量为20%、矿渣掺量为70%、脱硫石膏掺量为10%时制成的净浆试块，在温度为35 ℃、湿度为95%下养护28 d，试块的抗压强度达到47 MPa，重金属元素Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的浸出浓度均低于饮用水标准；对Pb、Cr的固化效果明显优于纯水泥胶凝体系。XRD和FT-IR检测表明：该矿渣基胶凝材料水化生成的主要产物有钙矾石、C-S-H凝胶和水铝钙石，水化产物对重金属离子有良好的包裹作用。矿渣基胶凝体系比水泥基胶凝材料体系在固化垃圾焚烧飞灰重金属方面优越性明显。     

矿渣基胶凝材料固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

以矿渣部分或全部替代水泥，与垃圾焚烧飞灰和脱硫石膏组成胶凝材料，研究随矿渣掺量变化，胶凝材料对垃圾焚烧飞灰重金属的固化效果。结果表明：随着矿渣替代水泥量的增大，净浆试块抗压强度呈现先增大后减小的趋势；当飞灰掺量为20%、矿渣掺量为70%、脱硫石膏掺量为10%时制成的净浆试块，在温度为35 ℃、湿度为95%下养护28 d，试块的抗压强度达到47 MPa，重金属元素Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的浸出浓度均低于饮用水标准；对Pb、Cr的固化效果明显优于纯水泥胶凝体系。XRD和FT-IR检测表明：该矿渣基胶凝材料水化生成的主要产物有钙矾石、C—S—H凝胶和水铝钙石，水化产物对重金属离子有良好的包裹作用。矿渣基胶凝体系比水泥基胶凝材料体系在固化垃圾焚烧飞灰重金属方面优越性明显。     

钢渣与矿粉复掺固化铁尾矿的力学特性及机理研究

为探究钢渣与矿粉替代部分水泥固化铁尾矿的力学特性及固化机理,通过宏观强度试验和微观试验手 段,得到钢渣与矿粉复掺固化铁尾矿形成复合材料的强度发展规律及微观特征。 结果表明:水泥掺量>5%的情况下, 通过添加钢渣与矿粉用来固化铁尾矿的效果有明显改良。 水泥-钢渣-矿粉固化铁尾矿较单掺水泥固化铁尾矿提高了 强度,失稳破坏后仍具有较高的承载强度。 较活性较差的钢渣,增加水泥或矿粉的掺量能够提高复合材料的强度,而 钢渣的增加具有抑制作用;水泥-钢渣-矿粉固化铁尾矿的结构更为致密,水泥水化反应激活了矿粉的潜在水化活性, 致使强度较低的 Ca(OH) 2 晶体完全参与水化反应生成 C—S—H 和部分 C3S、C2S,其中钢渣主要起骨架作用。     

碱激发赤泥基可控低强度材料的制备与性能研究

以赤泥、粉煤灰以及矿粉为原材料,NaOH 为激发剂、聚羧酸减水剂为分散剂制备了可控低强度材料,研究了不同赤泥、粉煤灰配比下材料的工作性能和力学性能。当赤泥与粉煤灰的质量比为 2 ∶ 1、矿粉的掺量为 10%, NaOH 掺量为 1. 5%时,拌合物流动度最高为 236 mm,试件 28 d 的无侧限抗压强度最大为 6. 5 MPa,满足可控低强度材料的规范要求。利用 XRD、FTIR、SEM 探究了可控低强度材料的矿物组成、微观结构,结果发现赤泥、粉煤灰以及矿粉在 NaOH 作用下水化形成了 C—S—H、钙矾石(AFt)以及少量水化硫铁酸钙、C₄AF;材料的强度发展与水化产物的絮状、蜂窝状以及片状结构密切相关。研究结果为工业固废在可控低强度材料领域的规模化应用提供了新的技术途径。     

Recovery of heavy metals from MSW molten fly ash by carrier-in-pulp method: Fe powder as carrier

Municipal solid waste (MSW) molten fly ash is classified as a hazardous waste because it contains considerable amount of heavy metals, which pose environmental concern due to their leaching potential in landfill environment. This study proposes carrier-in-pulp (CIP) method as a new hydrometallurgical route to extract and recover Pb, Zn, Cu, and Cd from molten fly ash before landfilling. In this method, a carrier material, which recovers the extracted metals, is added simultaneously with fly ash to a leaching solution and is harvested from the pulp by physical separation method, such as magnetic separation or sieving.To demonstrate the effect of the CIP method, shaking flask experiments were conducted under various conditions using NaCl solution, iron powder as carrier, and molten fly ash. More than 99 wt% Pb, Zn, and Cd, and 97 wt% Cu were extracted from the ash. However, only Pb and Cu were recovered (96.3 wt% Pb and 94.3 wt% Cu) by the iron powder through cementation, leaving behind Zn and Cd ions in the solution phase. The leaching test conducted on the treated fly ash residue revealed that the CIP method suppressed the solubilization of Pb to a value below the landfill disposal guideline.     

徐州矿区充填复垦地重金属污染的潜在生态风险评价

为了保证矿区充填复垦场地健康、稳定和可持续利用,采用Hakanson生态风险指数法对矿区充填复垦地中Hg,Cd,As,Cu,Pb,Cr和Zn等7个污染要素进行了分析,研究了充填复垦地土壤重金属污染程度及潜在的生态危害性.结果表明:煤矸石充填复垦土壤的综合污染指数平均值为32.20,处于很高的污染程度,其生态风险指数为443.21,潜在生态风险为较高;比照地的综合污染指数平均值为21.85,处于较高的污染程度,其生态风险指数为344.65,潜在生态风险为较高;而粉煤灰充填复垦土壤的综合污染程度为17.06,处于较高的污染程度,其生态风险指数为256.96,潜在生态风险为中等.研究区土壤整体处于受污染状态,主要受到Cd和Hg的污染.     

粉煤灰堆场基质-农作物系统中重金属生态风险及健康风险评价

贵州喀斯特山区存有大量燃煤电厂，由这些燃煤电厂产生的粉煤灰在电厂周边山沟峡谷中长期露天堆置，形成了较为平整开阔的山区“坝子”型粉煤灰堆场。周边农户在粉煤灰堆场上直接大面积种植农作物后，堆场耕作层粉煤灰基质和农作物中重金属是否存在相关环境风险、生态风险及健康风险迄今鲜见报道。以贵州某大型粉煤灰堆场上直接大面积种植的不同类型农作物，玉米、辣椒、花生、南瓜、茄子和向日葵及相应粉煤灰基质为研究对象，分析植物经济器官及灰渣中重金属Cd、Cr、Cu、Pb、As含量，并利用污染指数(Pi)、综合污染指数(PN)、生态危害指数(RI)和健康风险指数(HRI)综合评价了样品中重金属的污染水平及其对消费者的健康风险。结果表明：1)堆场基质存在重金属污染的潜在生态风险，其中Cd存在极强的生态风险；2)粉煤灰堆场上种植的花生、南瓜、茄子和向日葵中可食用部分均存在不同程度的重金属污染；3)农作物健康风险评价结果表明，As的重金属风险指数大于1，儿童长期食用通过该粉煤灰堆场基质种植的茄子和南瓜可能带来健康风险。     

Increase the utilisation of fly ash with electrostatic precipitation

The basic idea in this study is to look into the possibilities of reducing the heavy metal concentrations of fly ash by means of electrostatic precipitation. The utilisation of fly ash as fertiliser is hampered by its high concentrations of heavy metals, which are highly variable. Fly ash fractionation experiments were done using electrostatic precipitators at four power plants. Based on the results, the concentrations of heavy metal are at their lowest in the first collector chamber and highest in the last chamber. The concentration of cadmium in fly ash used as fertiliser can be reduced by as much as 70% by applying electrostatic precipitation fractionation. The removal of other heavy metals is not as efficient as that of cadmium. The results show that electrostatic precipitation is an adequate method in the fractionating of fly ash to be used as a fertiliser or soil amendment.     

煅烧煤矸石粉掺合料制备及对混凝土性能影响

通过胶砂强度评价法,确定煅烧煤矸石粉掺合料最佳制备工艺条件为:煅烧温度750℃、恒温2 h、研磨3 min;在此基础上,研究煤矸石掺合料与其他掺合料复掺比例对混凝土工作性、抗压强度、抗冻性的影响。结果表明:煅烧煤矸石粉与矿粉或粉煤灰最佳复掺比例为3∶7,与粉煤灰复掺,混凝土塌落度值、7 d、28 d抗压强度高于与矿粉复掺。与粉煤灰复掺,冻融循环次数可达550次;与矿粉复掺,冻融循环次数达到500次。综合各项指标,煅烧煤矸石粉与粉煤灰的相容性优于与矿粉之间的相容性,二者复合使用,既能改善混凝土拌合物的工作性,又能保证混凝土强度。     

粉煤灰对二价金属离子的吸附特性

考察了粉煤灰对二价金属离子的吸附性能.结果表明，粉煤灰可有效吸附水溶液中的重金属离子.吸附由易到难次序为：Pb>Cu>Cd>Zn.随pH升高，去除率增加.吸附在约60 min内达到平衡.等温吸附数据符合Freundlich模型，但在pH=4.5时表现为单一线性区，而在pH= 6和pH=8时表现为2个线性区.粉煤灰对金属离子的吸附明显受到其它共存离子的影响，Cd与Pb之间存在较强的协同吸附作用.对实际废水的测试表明，粉煤灰可同时有效去除工业废水中多种金属离子.     

Adsorption of Pb(II), Zn(II) and Cr(III) on coal fly ash porous pellets

In the present work the application of fly ash porous pellets as adsorbent of lead(II), zinc(II) and chromium(III) ions from aqueous solution was studied. Experiments were carried out using porous pellets developed from fly ash derived from Megalopolis, Greece coal-burning power plant. The material was shaped into spherical agglomerates, after wetting and tumbling in a laboratory scale granulator. The adsorption of heavy metals on fly ash pellets was studied as a function of the initial metal concentration, solution pH and temperature. Kinetic studies indicated that sorption follows a pseudo-second-order model. Adsorption isotherms of lead, zinc and chromium were determined for agglomerated material using the Langmuir equation. The adsorption capacity of fly ash pellets reached at 0.22 mmol Pb/g pellet, 0.27 mmol Zn/g pellet and 0.44 mmol Cr/g pellet. Furthermore adsorption from bimetallic solutions (Cr–Zn, Cr–Pb and Pb–Zn) took place in order to study presumable antagonistic effects on adsorption of heavy metals. Finally, the stabilization of metal saturated pellets was studied. The stabilization procedure took place in structures made of concrete, where 75% of cement was replaced by raw fly ash. The evaluation of the procedure through leaching tests showed excellent heavy metals stabilization in concrete blocks.     

粉煤灰对煤矸石酸性重金属淋滤液的修复作用

采用批处理吸附实验和柱状淋溶模拟实验,分析粉煤灰吸附重金属、处理煤矸石酸性重金属淋滤液的效果及机理。结果表明：① 粉煤灰对Pb2+、Cu2+、Cd2+ 和Zn2+的吸附等温线符合Freundlich等温模式,吸附过程符合准二级反应动力学模型,且均在30 min内达到吸附平衡,随着pH增加,4种重金属离子吸附率逐渐增加并趋于平衡（Pb、Cu、Cd、Zn分别在pH=3.5、6.0、7.5、8.0时达到平衡）,在酸性环境下粉煤灰对4种金属离子具有较好的吸附性能;② 在重金属竞争性吸附中,共存离子的存在抑制了目标离子的吸附,其中Pb受共存离子的影响最小,粉煤灰吸附强弱顺序为Pb>Cu>Cd>Zn;③ 煤矸石柱状淋溶试验中,煤矸石淋滤液呈现较强酸性、较高重金属浓度的酸性矿山废水特征,而在粉煤灰处理中,淋滤液的pH值呈中性,重金属离子浓度显著下降,其主要机制为粉煤灰吸附、碱性中和、重金属与Fe共沉淀等。研究表明,实验用粉煤灰具有修复煤矸石酸性重金属淋滤液的潜力。