垃圾焚烧炉渣水泥制品中重金属元素的溶出性能研究

采用垃圾焚烧炉渣,配制水泥净浆试件,试验研究了标准养护和碳化作用条件下,水泥制品中重金属元素的溶出经时变化性能,并对照相关标准,评价了垃圾焚烧炉渣水泥制品的环境安全性。结果表明,水泥试件中重金属的溶出主要发生在浸渍早期(14 d),而后趋于平缓,21 d后溶出量极其微小;溶出规律符合指数函数。与标准养护相比,碳化作用后水泥试件的重金属溶出量增加。垃圾焚烧炉渣水泥制品可能会造成水环境的Cr污染。     

水泥制品中重金属元素的溶出性能及机理分析

采用3种工业废渣,配制水泥净浆试件,试验研究了水泥制品中重金属元素的溶出经时变化性能,并对溶出机理进行了分析。结果表明,重金属的溶出主要发生在浸渍早期(14 d),而后趋于平缓,21 d后溶出量极其微小;工业废渣中重金属的含量会在很大程度上影响其总溶出量。重金属离子在粉煤灰水泥制品中的扩散速率排序为ZnPbCu≈CrAsCd;在矿渣水泥制品中的扩散速率排序为CuZnPbCrCdAs;在炉渣水泥制品中的扩散速率排序为ZnPbCuAsCrCd。重金属离子的溶出机制主要受到水泥水化产物溶解度与重金属扩散速率的耦合影响。     

水泥制品中重金属元素的溶出特性与环境安全评估

采用三种工业废渣,配制水泥净浆试件,试验研究了标准养护和自然养护条件下,水泥制品中重金属元素在3d、7d和28d的溶出性能,并采用重金属元素的可溶出量指标评价了水泥制品的环境安全性。结果表明,水泥制品造成土壤重金属污染的风险较小;粉煤灰水泥制品和矿渣水泥制品在自然水环境下是安全的;炉渣水泥制品可能会造成水环境的Cr、Zn污染。各重金属元素溶出率的排列次序为:ZnCrCuCdAs≈Pb。随养护龄期的延长,重金属元素的溶出率减小。与标准养护相比,自然养护条件下水泥制品中重金属元素的溶出率增大。     

掺垃圾焚烧炉渣水泥的重金属浸出特性

为探索水泥窑协同处置生活垃圾焚烧炉渣(MSWIBA)的可行性,以MSWIBA部分替代硅质原料烧制水泥,侧重通过浸提试验研究掺MSWIBA水泥的重金属浸出毒性,同时,还通过强度测试、XRD/SEM等研究了MSWIBA对熟料烧成、水泥水化和性能的影响。结果表明,MSWIBA掺量从0到8%,熟料中f-Ca O含量略有下降,对水泥凝结时间、3 d和28 d强度等无明显的不利影响,3 d和28 d水泥水化样重金属浸出浓度均低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类地表水限值。MSWIBA对熟料矿物和水化产物影响不明显,由于熟料矿物固溶和水化产物包裹的双重作用,重金属在水泥中固化良好。     

电镀污泥制备辅助性胶凝材料的试验研究

以工业固体废弃物电镀污泥和钢渣为原料,制备了一种辅助性胶凝材料。研究了不同配比的辅助性胶凝材料及辅助性胶凝材料掺量对水泥力学性能的影响,测定了重金属溶出率,并利用XRD、SEM研究了辅助性胶凝材料对水泥水化产物和微观形貌的影响。结果表明,适当比例的辅助性胶凝材料可以改善水泥强度,当电镀污泥∶钢渣=8∶2时,制备的辅助性胶凝材料在掺量为15%的情况下,其7 d、28 d强度比纯水泥熟料分别高5.9 MPa和1.4 MPa。此外,水泥浆体可以有效固化电镀污泥中的重金属,实现对电镀污泥的无害化处理。     

碳化对钢渣-水泥-CaO-MgO砂浆强度和微观结构的影响

以钢渣粉为主要胶凝材料,掺入MgO,CaO和水泥等材料制备砂浆试件,经碳化养护后测试其抗压强度及微观结构,并研究碳化后砂浆试件的强度变化机理.结果表明:经碳化处理后,砂浆试件抗压强度显著提高,碳化1d后即提高3.9~6.8倍,且砂浆试件碳化时间越长,碳化程度越高,其抗压强度也越高;CaO和MgO的掺入有利于碳化后砂浆强度的提高,当掺入5%(质量分数)CaO和15%(质量分数)MgO时,碳化14d后砂浆试件抗压强度最高,可达71.6MPa;碳化过程中生成了大量碳化产物——方解石CaCO3(碳酸钙镁CaxMg1-xCO3)和文石CaCO3,碳化产物填充孔隙、改善了颗粒界面结构,使得砂浆试件孔隙率降低,抗压强度得以提高.     

碳化作用对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用混凝土快速碳化试验,获得不同碳化龄期和碳化深度的混凝土试件,结合RCM法测定其氯离子扩散系数,研究了碳化作用对氯离子扩散系数的影响。试验结果表明：混凝土碳化对氯离子渗透有一定的影响,当碳化深度小的混凝上试件氯离子扩散系数会有很大程度的下降;碳化深度大的甚至完全碳化的混凝土试件的氯离子扩散系数不仅没有下降,反而略有升高。混凝土在碳化早期,由于碳化产物填充了混凝土孔隙,阻止了氯离子扩散;而随着混凝土碳化深度增加,混凝土对氯离子的化学结合能力以及物理吸附能力都下降了,自由氯离子反而增多。     

原料配比对氯氧镁水泥稳定砾石土强度的影响研究

氯氧镁水泥(MOC)具有抗冻性好和抵抗盐卤腐蚀的特点。研究MOC用作高寒盐碱地区公路工程无机结合料稳定材料的可行性,探讨原料配比对MOC稳定材料抗压强度的影响规律。制作试件,测定试件的无侧限抗压强度并分析物相组成。结果表明:卤水浓度较低(7.48%)时,活性MgO/MgCl_2物质的量比(Mg/Cl比)较大,MOC稳定砾石土的主要水化产物是Mg(OH)_2,无侧限抗压强度较低;卤水浓度升高(9.35%)时,Mg/Cl比降低,水化产物中出现3Mg(OH)_2·MgCl_2·8H_2O(P318)和5Mg(OH)_2·MgCl_2·8H_2O(P518);主要水化产物为P318时无侧限抗压强度升高,主要水化产物为P518时无侧限抗压强度最高。轻烧镁粉掺量越大,水化产物越多,MOC稳定材料的无侧限抗压强度越大。MOC稳定材料的无侧限抗压强度决定于物相组成;卤水浓度、Mg/Cl比、轻烧镁粉掺量和卤水掺量是物相组成的重要影响因素。MOC稳定材料产生强度的机制包括活性MgO的水化作用及其水化产物的碳化作用、MgCl_2·6H_2O的结晶作用、填充作用、机械压实和离子交换作用。     

矾土水泥砂浆、混凝土的碳化与强度下降问题的研究

矾土水泥水化体中不存在Ca(OH)_2,平衡液相介质的碱度pH≈11.5,比硅酸盐水泥低得多.其水化产物中除铝胶以外的几种介稳和稳定的水化铝酸钙,都是极易碳化的物质.国外有些学者曾在破坏试件或长期试件中发现了大量CaCO_3,而极少或完全没     

磷石膏对微膨胀水泥孔隙液及水化产物的影响

通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重差示扫描量热分析（TG DSC）和高压压榨法（PWE）,研究了不同磷石膏掺量的微膨胀道路基层水泥中水化产物与孔隙液主要元素浓度的演化.结果表明：在水化3d时,硬化水泥浆体中钙矾石的生成量随着磷石膏掺量的增加先增大后减小;水化28d后钙矾石的生成量随着磷石膏掺量的增加而增加;磷石膏溶解生成的SO2-4对粉煤灰活性有很好的激发作用,粉煤灰中的Al相在水化7d后开始大量溶出,孔溶液中Al、Ca和S元素浓度的变化能很好地反映水泥的水化进程;不同磷石膏掺量下各龄期水泥的孔隙液pH值均在1255上下波动;水化60d时硬化水泥浆体均比较密实,磷石膏掺量较大的水泥在水化产物表面仍有大量钙矾石生成,孔隙中有更多的针棒状钙矾石存在.     

飞灰固化工程材料在碳化条件下的强度及环境特性研究

螯合剂常用于固定重金属污染物,水泥可有效提升材料的强度,而碳化效应对水泥基材料工作性能有着显著影响。因此,采用水泥和螯合剂对固体废弃物焚烧飞灰进行协同处理制备固化飞灰复合工程材料,并探究碳化效应对其强度及环境友好性的影响。结果表明,常规养护28 d的飞灰复合材料强度达到3~6 MPa,高达规范中水泥土强度标准的7.5倍,且其强度随着龄期及水泥掺量的增加而增大,而碳化效应可有效的提升材料的强度特性;经处理后的飞灰复合材料中重金属Cd、Pb、Ni和Cr的浸出分别仅为原灰的2.0%,1.0%,19.2%和14.1%,碳化试样浸出略高,但仍满足固废浸出标准;碳化深度随养护龄期的增加而增大,与水泥掺量呈反比。优良的工作性能和环境友好性使材料在建设工程领域展示出极大的资源化利用潜力和价值。     

Investigation on phosphogypsum–steel slag–granulated blast-furnace slag–limestone cement

This study investigated a cementitious material by utilizing two industrial wastes, phosphogypsum (PG) and steel slag (SS), combined with another industrial byproduct ground granulated blast-furnace slag (GGBFS) and limestone (LS). The 28d compressive strength of a mixture of 45% PG, 10% SS, 35% GGBFS and 10% LS exceeded 40 MPa. XRD and SEM analyses showed that the main hydration products were ettringite and C–S–H gel. Part of PG reacted with GGBFS and SS to form ettringite, the residual PG was wrapped by hydration products. SS in the cement acted as an alkalinity activator. Over dosage of SS may cause unsoundness.     

碳化对碱矿渣水泥浆体微观结构的影响

针对碱-矿渣水泥水化产物中不存在Ca(OH2)且碳化比较严重的现象,选择水玻璃作为碱组分,采用X-射线衍射(XRD)和可变真空扫描电子电镜(SEM)研究了碱-矿渣水泥浆体的碳化产物和微观形貌,结合氮吸附方法分析了碳化对碱-矿渣水泥浆体孔结构的影响.结果表明:碱-矿渣水泥浆体碳化导致的孔隙溶液Ca2+浓度降低由水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙补偿,碳化生成的碳酸钙主要以方解石的形式存在;碳化后,C-S-H凝胶的钙硅比降低,浆体的比表面积增大,平均孔径降低,而累积孔体积的变化与水玻璃的模数有关.     

低碱硫铝酸盐水泥水化硬化历程调控及其微结构分析

采用缓凝组分硼砂对低碱硫铝酸盐水泥颗粒实施有效包裹,解决了水化凝结速度过快的难题,引入水分子和较小的离子缓慢渗透通过硼酸钙包裹层模型,并结合降低硼酸钙包裹层外液相浓度机制,建立了先缓凝后早强模型。研究了硼砂、锂化合物对低碱硫铝酸盐水泥凝结时间、水化历程、力学性能及微观结构的影响。试验结果表明,可通过控制硼砂和锂化合物的掺量实现低碱硫铝酸盐水泥水化硬化历程的调控;硼砂仅降低了水化产物的生成速率,锂化合物仅提高了水化产物的生成速率,两者对水化产物种类无影响;硼砂和锂化合物的复合使用能降低总孔隙率和平均孔径,能明显优化硬化浆体微结构。     

高钙粉煤灰地聚合物固化/稳定重金属的试验研究

利用高钙粉煤灰研制地聚合物来固化/稳定重金属,采用静态和动态浸出试验研究了高钙粉煤灰地聚合物对重金属的固化/稳定效果,并进一步探索了重金属的迁移机制和长期安全性。研究表明：高钙粉煤灰地聚合物分别固化/稳定0.025%的铅,0.025%的铬和0.01%的汞后,经静态浸出试验,重金属浸出浓度远低于规定的上限值,且固化率均在98％以上。经动态浸出试验,重金属的实时浸出浓度低于规定的上限值,累积浸出浓度在72 h后趋于稳定;固化体中重金属的径向分布相似;重金属的有效扩散系数和浸出率非常低,长期安全性优良。     

焚烧灰中重金属溶出行为及水泥固化机理

垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧后烟气除尘器收下的物质，因其中含有水浸出性的重金属物质而被认为是危险废物，必须对之进行稳定化处理．主要研究了焚烧飞灰中重金属物质的浸出问题，考察了水泥对焚烧飞灰中重金属物质固化的效果．研究表明，用水泥稳定固化焚烧飞灰中重金属物质的效果良好，重金属物质通过物理固封、替代或吸附等形式可固化进水泥水化产物结构中．     

直接挤压孔溶液的氯离子存在状态及碱度研究

通过对直接挤压得到的孔溶液进行化学分析,研究了水灰比、龄期、氯盐掺量、碳化暴露等因素对水泥基材料孔溶液的氯离子存在状态以及碱度的影响规律.结果表明:孔溶液中的自由氯离子浓度与水灰比及氯盐掺量有关;随着龄期延长,水化产物对氯离子的结合率上升.在自由氯离子浓度较高的情况下,孔溶液中的氯离子结合率降低;完全碳化条件下孔溶液中的自由氯离子浓度表现出明显增大的趋势,提高幅度为1～11倍;碳化后孔溶液中的氯离子结合率比未碳化试块的孔溶液降低了27%～54%;碳化使得孔溶液的碱度由13.19～13.47降至7.67～8.10.碳化反应降低了水泥浆体的pH值,释放了自由氯离子,极大地改变了混凝土内部的化学环境.     

Disposal of water treatment wastes containing arsenic — A review

Solid waste management in developing countries is often unsustainable, relying on uncontrolled disposal in waste dumps. Particular problems arise from the disposal of treatment residues generated by removing arsenic (As) from drinking water because As can be highly mobile and has the potential to leach back to ground and surface waters. This paper reviews the disposal of water treatment wastes containing As, with a particular emphasis on stabilisation/solidification (S/S) technologies which are currently used to treat industrial wastes containing As. These have been assessed for their appropriateness for treating As containing water treatment wastes. Portland cement/lime mixes are expected (at least in part) to be appropriate for wastes from sorptive filters, but may not be appropriate for precipitative sludges, because ferric flocs often used to sorb As can retard cement hydration. Brine resulting from the regeneration of activated alumina filters is likely to accelerate cement hydration. Portland cement can immobilise soluble arsenites and has been successfully used to stabilise As-rich sludges and it may also be suitable for treating sludges generated from precipitative removal units. Oxidation of As(III) to As(V) and the formation of calcium-arsenic compounds are important immobilisation mechanisms for As in cements. Geopolymers are alternative binder systems that are effective for treating wastes rich in alumina and metal hydroxides and may have potential for As wastes generated using activated alumina. The long-term stability of cemented, arsenic-bearing wastes is however uncertain, as like many cements, they are susceptible to carbonation effects which may result in the subsequent re-release of As.     

垃圾焚烧飞灰研制硫铝酸盐水泥及其水化特性

以城市垃圾焚烧飞灰(以下简称焚烧飞灰)为主要原料,在实验室电炉里成功烧成了硫铝酸盐水泥熟料.研究了硫铝酸盐水泥熟料的烧成过程、组成及其形貌特征,并分析掺加适量石膏的硫铝酸盐水泥水化及重金属浸出特性.结果表明:将焚烧飞灰作为主要原料可以煅烧出以C4A3(-S)和C2S为主要矿物的硫铝酸盐水泥熟料,焚烧飞灰在生料中的掺量不...     

Effect of accelerated carbonation on cementitious roofing tiles reinforced with lignocellulosic fibre

The present work evaluated the effects of accelerated carbonation on mechanical and physical characteristics of cementitious roofing tiles reinforced with vegetable fibre. The maximum load and toughness of the tiles have increased approximately 25% and 80% respectively as a consequence of the accelerated carbonation. Water absorption and apparent porosity decreased with carbonation while bulk density increased as a clear indication of the densification of the composite. The improvement on the mechanical performance suggests that the fibres retained their tensile strength in the inorganic matrix. Results of specimens extracted from the tested tiles after approximately 480 days in laboratory environment and further aged indicate that soak and dry cycles promoted some leaching of hydration products and more voids and lower density when performed before carbonation. The results indicate the utilization of accelerated carbonation as an effective procedure to mitigate the degradation suffered by the cellulose fibres in the less aggressive medium.