固废基材料固化铜污染土强度及浸出性研究

为研究工业固废“赤泥、碱渣、高炉矿渣”作为复合固化剂固化重金属污染土的强度及固化效果,本文通过无侧限抗压强度试验、冻融循环试验以及毒性浸出试验,研究了不同龄期、铜浓度、掺量比、冻融循环周期下固废基材料固化铜污染土的强度变化及固化效果。结果表明：固化土强度随龄期增长而增加,随铜浓度升高而降低;掺量比G5S3R2养护28 d后,强度为1279 kPa,整体优于G5S2R3、G2S1R1且强度特性变化稳定;强度随冻融循环次数增加而逐渐降低,冻融循环初期（4次）,强度折损最大,强度折损率高达40%;掺量G5S3R2固化铜离子浸出浓度值均低于G5S3R2和G2S1R1,铜浓度越高,差异越明显,浸出率均达到99%且远低于标准限值100 mg/kg。     

固废基材料固化铜污染土的强度及浸出特性北大核心

为研究工业固废“赤泥、碱渣、高炉矿渣”作为复合固化剂固化重金属污染土的强度及固化效果,通过无侧限抗压强度试验、冻融循环试验以及毒性浸出试验,研究了不同龄期、铜浓度、掺量比、冻融循环周期下固废基材料固化铜污染土的强度变化及固化效果。结果表明:固化土强度随着龄期增长而增加,随着铜浓度升高而降低;掺量比G5S3R2养护28 d后,强度为1279 kPa,整体优于G5S2R3、G2S1R1且强度特性变化稳定;强度随冻融循环次数增加而逐渐降低,冻融循环初期(4次),强度折损最大,强度折损率高达40%;掺量G5S3R2固化铜离子浸出浓度值均低于G5S3R2和G2S1R1,铜浓度越高,差异越明显,浸出率均达到99%,且远低于标准限值100 mg/kg。     

纤维补强增韧固化土的试验研究

在土壤固化剂固化土中加入聚丙烯纤维改善固化土的力学性能,考察了试件养护龄期、聚丙烯纤维以及固化剂掺量对固化土无侧限抗压强度和受压过程的影响.结果表明,聚丙烯纤维可有效提高固化土的无侧限抗压强度,掺量为0.1％时纤维固化土的无侧限抗压强度较同龄期未掺时提高了9.4％;随着龄期增长和固化剂掺量增加,抗压强度不断增加;聚丙烯纤维的掺入可有效提高固化土的韧性.     

稻壳灰固化重金属污染土环境特性研究

为研究稻壳灰固化重金属污染土的环境特性，对稻壳灰和水泥固化镉污染土开展毒性浸出试验和pH值测试，研究养护龄期、镉含量、水泥和稻壳灰掺量对固化污染土环境特性的影响规律以及探讨参数间关系。研究结果表明：①镉浸出浓度随养护龄期增加而不断降低，稻壳灰掺入使得镉浸出浓度总体上先降低后升高，稻壳灰掺量为5%~10%时固化效果较优；镉含量为100 mg/kg时镉浸出浓度满足标准限值；②固化污染土pH值随稻壳灰掺量和养护龄期增加而先升后降，不同养护龄期下固化土pH值随镉含量增加均有所降低；③浸出液pH值随稻壳灰掺量增加而先升后降，在5%~10%稻壳灰掺量时达到峰值；浸出液pH值随养护龄期增加而降低；④镉浸出浓度随浸出液pH值增大而减小，与pH值较大时固化污染土固化效果较好的结论相一致。     

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。     

细粒铁尾矿固化造块及其机制的研究

以工业固体废弃物X及其激发剂Y、Z为固化剂,固化细粒铁尾矿,经压制成型制备固化块。考察了固化剂原料配比、用量、成型压力和养护龄期对固化块力学和耐水性能的影响,并采用X射线衍射、压汞测孔法和电镜扫描研究了其高强和耐水机制。结果表明,制备所得的尾矿固化块综合性能优良,当固化剂和尾矿掺量分别为12.7%和87.3%,成型压力为50MPa,自然养护7d后,所得尾矿固化块抗压强度和吸水饱和抗压强度分别为12.4MPa和3.4MPa,符合矿山填充要求。理论分析表明,增大成型压力,减小了固化块的平均孔径,促进了水化反应,有利于生成起粘结作用的水化硅酸钙和钙矾石晶体加固结构,从而提高固化块强度和耐水性能。该尾矿固化技术用于矿山充填塌陷区是经济可行的,具有实用价值。     

无熟料垃圾底灰胶凝材料固化海洋土工程特性研究

以垃圾底灰、粉煤灰、矿渣和脱硫石膏为主要原材料,外掺少量复合激发剂,配制出无熟料固化剂,该无熟料固化剂的物理力学性能满足32.5复合水泥的技术要求。分别对无熟料垃圾底灰固化剂和32.5复合水泥固化海洋土进行不同掺量和不同龄期的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度、压缩和抗剪性能等工程特性研究。结果表明,无熟料垃圾底灰胶凝材料固化海洋土可行,且固化剂掺入比为24%的固化海洋土的工程特性相当于水泥固化海洋土中32.5复合水泥掺入比为12%。     

高钙粉煤灰地质聚合物的制备及耐久性研究

以新疆某电厂高钙粉煤灰为原料,水玻璃为碱激发剂制备了高钙粉煤灰地质聚合物胶凝材料。研究了水玻璃掺量、水胶比、水玻璃模数等对高钙粉煤灰地质聚合物抗压强度的影响,并对制备的聚合物材料进行了耐久性研究。结果表明,以高钙粉煤灰为原料,水玻璃（模数为1.1）掺量为8%、水胶比0.37、标准养护条件下,制备的高钙粉煤灰地质聚合物3 d、7 d和28 d抗压强度值分别为23.0 MPa、33.3 MPa与51.7 MPa。对所制备的地质聚合物进行耐久性研究表明,高钙粉煤灰地质聚合物所有龄期抗压强度均优于42.5水泥胶砂的强度,同时120 d龄期时能够到达83.3 MPa的高强度。      

粉煤灰对水泥土力学性能的影响

以粉煤灰掺量、比表面积、养护方式及硫酸盐质量分数为影响因素,研究掺入粉煤灰后水泥土抗压强度和抗硫酸侵蚀性的变化规律,利用扫描电镜观察粉煤灰水泥土的微观结构。结果表明,在水泥掺量20%的条件下,随粉煤灰掺量增加,水泥土各龄期抗压强度增大,但增大幅度逐渐减小。龄期7 d时,粉煤灰比表面积增大对水泥土抗压强度有显著影响,龄期28 d和60 d时,粉煤灰比表面积增大对水泥土抗压强度影响不显著。水中养护对水泥土前中期的抗压强度有促进作用,对后期强度有一定的抑制作用。在硫酸盐侵蚀条件下,随着粉煤灰掺量的增加,抗压强度逐渐增大,强度损失率逐渐下降,粉煤灰掺量为10%,水泥土在3%Na2SO4和5%Na2SO4溶液中强度损失率分别为24%、35%,相较不掺粉煤灰的水泥土抗压强度损失率降低42.1%、28.2%。微观结构显示,粉煤灰能够改善水泥土内部结构,增加结构致密性。     

新型铝渣固化剂及其固化土的工程特性研究

新型铝渣固化剂是一种以铝渣、矿渣、脱硫石膏和粉煤灰为主要原材料,外掺复合激发剂制备而成的土体固化剂。试验表明,新型铝渣固化剂有较好的力学性能和耐久性能。借鉴水泥固化土的试验方法对新型铝渣固化土进行一系列变形和力学性能试验,分析试验结果并找到其变形及受力变化规律。分析了掺入比、龄期对铝渣固化土强度的影响规律。对比了新型铝渣固化土与复合水泥固化土的抗压强度、劈裂强度、压缩性、抗剪强度和抗压回弹模量等工程特性。试验结果表明,新型铝渣固化土物理力学性能基本与复合水泥固化土相似,为新型铝渣固化剂的推广使用提供理论依据。     

硼硅比对飞灰玻璃化过程Cr固化赋存形态的影响

以垃圾焚烧厂产生的焚烧飞灰、钢渣、铬渣为主要原料,采用熔融玻璃化方法制备出CaO-SiO_2-Fe_2O_3体系低熔点玻璃固化体。采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)等分析测试手段研究了硼硅比对垃圾焚烧飞灰玻璃化的影响,考察了不同硼硅比时固化过程Cr赋存形态的变化规律以及Cr的固化稳定性。结果表明,硼与飞灰中高钙形成硼酸钙低熔点矿物相可使飞灰的熔化温度从1 300～1 600℃显著降到950℃;增大硼硅比可抑制铬钾矿的形成,最终形成玻璃体包裹负载Cr的尖晶石相;采用HJ/T 299—2007 《固体废物浸出毒性浸出法—硫酸—硝酸法》评价玻璃固化体的固化稳定性,Cr离子的浸出浓度为0.47mg/L,远低于国标限值。采用飞灰熔融法制备的低熔点玻璃固化体可以将重金属元素Cr稳定固化。     

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。     

无机固化粉煤灰应用技术研究

通过对4个煤矿坑口电站粉煤灰进行的400余次无机固化试验，研究出四大系列无机固化粉煤灰配方，并从理论上对配方的固化机理进行了研究。无机固化粉煤灰在南屯煤矿2个防灭火充填地点进行了井下应用，达到了预期效果。     

锌冶炼铜烟灰中铟氧化浸出研究

以锌冶炼过程中的铜烟灰为原料,研究了硫酸浸出含铟铜烟灰过程中硫酸浓度、硫酸用量、浸出温度、浸出时间、氧化剂高锰酸钾用量等因素对铟浸出效果的影响。结果表明,当硫酸浓度300 g/L、液固比6 mL/g、反应温度90 ℃、反应时间5 h、高锰酸钾添加量0.3%时,铜烟灰中铟浸出率为65.73%。     

粉煤灰对煤矿充填膏体性能的影响

为探讨粉煤灰对煤矿充填膏体性能的影响,试验采用坍落度试验和流变试验综合评价膏体流变性,通过干缩变形研究其长期稳定性及对接顶性能的影响,研究了水泥、煤矸石用量及膏体浓度不变的情况下粉煤灰掺量64.2%~69.8%,膏体流变性、泌水率、抗压强度和干缩率的变化情况。结果表明:1随粉煤灰掺量的增加,膏体流变性减弱,黏聚性增强,泌水率减小。2随粉煤灰掺量的增大,不同龄期膏体抗压强度变化不同,3 d强度变化不大,在0.5 MPa左右;7 d强度呈先增后降的趋势,在66.7%掺量时最大达到2.5 MPa;14 d强度于67.8%掺量前在4 MPa上下变化,在68.9%掺量时达到6.9 MPa;28 d强度发展缓慢,与14 d变化趋势相似。7~14 d水化作用显著,强度增长量能达到28 d强度的40%~60%。3膏体的干缩量随粉煤灰用量增加而减小,与龄期近似满足对数关系。且膏体干缩量曲线160 d开始趋于平稳,干缩率不超过0.2%。     

几种工业固体废弃物对土壤的固化作用

以北京某公路施工工地黄土为土样,用矿渣、粉煤灰和脱硫石膏等工业固体废弃物对其进行了固结试验,并对固结土的固化机理进行了探讨。通过正交试验,确定了固结土抗压强度影响因素的重要性排序为石灰掺量粉煤灰掺量矿渣掺量脱硫石膏掺量;当矿渣、粉煤灰、脱硫石膏和石灰的掺量(与土样的质量比)分别为3.6%,0.3%,0.6%和1.5%时,固结土的抗压强度高达6.26MPa。     

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。     

含粉煤灰或铁尾矿粉复合胶凝材料性能研究

为了验证矿物掺和料在复合胶凝材料水化硬化过程中的作用效应,实验用与水泥细度相近的粉煤灰和铁尾矿粉作为活性和惰性矿物掺合料,研究了相同养护温度、不同水胶比条件下,矿物掺合料掺量和种类对胶砂块试件抗压强度以及7 d龄期混凝土自收缩发展规律。结果表明：在水化初期,粉煤灰和铁尾矿粉在复合胶凝材料水化中起到物理填充作用,随龄期延长,粉煤灰的火山灰效应才逐渐显现。水化初期,矿物掺合料的物理因素（颗粒形貌等）对胶砂块抗压强度影响超过化学因素（反应程度等）,同时活性与惰性掺和料的作用基本相同;粉煤灰和铁尾矿粉的自收缩规律基本相同,均随着掺量增大呈线性递减特性。     

高铜铅冰铜氧压浸出

为回收含铜44.7%的高铜铅冰铜中的有价金属, 进行了氧压酸浸实验研究。考察了初始硫酸浓度、氧压、时间、温度、液固比和木质素用量对浸出效果的影响, 结果表明, 氧压酸浸高铜铅冰铜的适宜工艺条件为: 浸出温度140 ℃、氧分压0.5 MPa、浸出时间4 h、液固比7∶1、初始硫酸浓度180 g/L, 该条件下Cu、As、Fe、Sb、Pb浸出率分别为99.57%、12.24%、86.33%、85.73%、38.10%, 实现了铜的高效浸出。浸出渣主要成分为PbSO₄, 实现了铅冰铜中铜与铅的分离。木质素用量对铅冰铜中有价金属的浸出效果影响较小。     

碱性粉煤灰对煤矸石硫污染防治技术

针对煤矿废弃物高硫煤矸石产生的硫污染，根据循环经济的原理，利用废弃物粉煤灰的碱性来解决煤矸石硫污染问题.采用柱状淋溶试验，通过碱性粉煤灰参与下的不同配比工艺来研究煤矸石硫污染防治的技术，以降低煤矸石硫化对土壤和水体的污染.研究结果表明，不同粒径的煤矸石分别与粉煤灰以等体积分2层（煤矸石为20 cm，粉煤灰为20 cm）配比和以等体积分4层（煤矸石和粉煤灰相间隔成4层，每层厚10 cm）配比处理均能有效地提高淋滤液pH值，降低淋滤液盐离子浓度，减少硫脱出量.对硫污染防治效果中2层配比厚20 cm粉煤灰处理优于4层配比每层厚10 cm粉煤灰处理，粉煤灰对淋滤液硫污染防治的贡献率最高达到64%，显示了粉煤灰在煤矸石硫污染治理中较好的应用潜力.