文档介绍：碱矿渣水泥固化城市生活垃圾焚烧
飞灰效率研究
重庆大学硕士学位论文
(学术学位)
学生姓名:周欢
指导教师:杨长辉教授
专业:材料科学与工程
学科门类:工学
重庆大学材料科学与工程学院
二 O 一三年五月
Study on Solidification efficiency of
Municipal Solid Waste Incineration Fly Ash
by Alkali-Activated Slag Cement
A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Engineering
By
Zhou Huan
Supervised by Prof. Yang Changhui
Specialty: Material Science and Engineering
College of Material Science and Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China.
May, 2013
中文摘要
摘要
城市生活垃圾焚烧(Municipal Solid Waste Incineration,MSWI)飞灰因含可溶
性重金属被列为危险废物,必须进行无害化处置。水泥固化法是目前最常用的处
置方法。但传统水泥基材料固化 MSWI 飞灰存在重金属离子固结效率低和固化体
长期稳定性不良的问题。与传统水泥基材料相比,碱矿渣水泥是一种新型低碳胶
凝材料,其水化产物主要是低 C/S 的水化硅酸钙,在固化重金属离子方面具有独
特潜力,加强固化效率及机理等关键技术研究对促进其应用具有重要意义。
本文在测试 MSWI 飞灰物理化学性质的基础上,采用碱矿渣水泥固化 MSWI
飞灰,研究了飞灰固化体的体积稳定性以及预处理工艺、碱掺量、水玻璃模数、
活性矿物掺合料掺量对碱矿渣水泥石固化飞灰效率的影响。通过 XRD、SEM、EDS
等微观测试手段分析了碱矿渣水泥石固化飞灰中重金属离子的机理。研究结果表
明:
① MSWI 飞灰中重金属离子的浸出浓度受浸出方法的影响,采用翻转法和硫
酸硝酸法测出的重金属浸出浓度相差不大,所测的 Pb、Cr6+/Cr 浸出浓度高于醋酸
缓冲法,Zn、Cd、Cu 浸出浓度低于醋酸缓冲法。
②MSWI 飞灰固化体的早期膨胀是飞灰中的单质铝(Al0)在胶结材水化的高
碱环境下反应快速生成 H2 所致,通过对飞灰进行预处理可基本解决此问题。其预
处理是利用飞灰自身的碱性,将飞灰在水与飞灰质量比为 2:3 的条件下浸泡 72h,
若采用 的 NaOH 溶液(水/飞灰灰为 2:3)浸泡 24h 也可达到同样的效果。
对飞灰进行预处理可提高固化体抗压强度,降低固化体颗粒的重金属浸出浓度和
表面浸出率,在水化 28d 的情况下,预处理工艺可将飞灰固化量由 30%增至近 70%。
③碱矿渣水泥-飞灰固化体体积的长期稳定性良好。
④碱矿渣水泥石固化飞灰中重金属离子的效率与碱当量、水玻璃模数有关。
预处理飞灰掺量 70%、碱当量在 3~6%范围内,提高碱当量,重金属浸出浓度降
低;水玻璃模数在 ~ 的范围内,提高水玻璃模数,重金属浸出浓度先降低
后升高。
⑤活性矿物掺合料部分替代矿渣对碱矿渣水泥石固化飞火中重金属离子的效
率有重要影响。碱当量为 4%、水玻璃模数为 、预处理飞灰掺量 70%时,在 0~
9%掺量范围内,提高偏高岭土掺量,重金属浸出浓度升高;提高硅灰或粉煤灰掺
量,重金属浸出浓度先升高后降低;提高沸石粉掺量,重金属浸出浓度降低。
⑥碱矿渣水泥石固化 MSWI 飞灰中重金属离子的效率明显高于同条件下的普
通硅酸盐水泥体系,主要原因在于碱矿渣水泥的主要水化产物为低 C/S 的 C-S-H
I
重庆大学硕士学位论文
和少量的沸石类矿物,对重金属离子有很强的吸附和固溶能力。
关键字:城市生活垃圾焚烧飞灰,重金属,碱矿渣水泥,固化
II
英文摘要
ABSTRACT
Municipal solid waste incineration fl