基于硅基的垃圾焚烧飞灰中温热处理重金属稳固化实验

向垃圾焚烧飞灰(MSWI FA)中分别添加硅灰、硅溶胶、石英砂与一定比例的水,混合均匀并进行热处理。研究了添加物种类、热处理温度对垃圾焚烧飞灰中重金属浸出特性的影响,分析了飞灰热处理过程中重金属化学形态、晶体结构和微观形貌的变化。结果表明:热处理过程中,硅灰和硅胶与飞灰中的钙基物质反应生成CaSiO_3、Ca_2SiO_4、Ca_3SiO_4Cl_2、Ca_3Fe_2(SiO_4)3以及氢氧硅磷灰石等硅酸盐相,转变了重金属的化学形态,将重金属稳固在硅酸盐晶格中,降低了飞灰的浸出毒性;在硅灰添加量为10%或JN-40硅胶添加量25%,热处理温度600℃条件下,热处理1h后,飞灰中Pb的浸出浓度由11.91mg/L分别降至0.79mg/L和0.78mg/L,Cd的浸出浓度由3.18mg/L分别降至0.09mg/L和0.10mg/L;热处理过程中Cr的浸出浓度有所上升但未超出生活垃圾填埋场控制标准。     

镁渣固化/稳定污酸渣中重金属铜和镉

利用镁渣固化/稳定污酸渣中重金属铜和镉。向污酸渣与镁渣的混合渣料中掺杂不同浓度的铜和镉,做毒性浸出实验,用ICP检测铜和镉的含量,XRD研究渣料的物相变化。研究表明：用体积分数为1%~5%的硝酸溶液为浸提剂时浸取液中铜和镉的最高质量浓度分别为0.52、0.32 mg/L;用体积分数为1%~3%的硫酸溶液为浸提剂时浸取液中铜和镉的最高质量浓度分别为3.06、2.9 mg/L;镁渣固化/稳定污酸渣中重金属铜和镉的效果显著;污酸渣中掺杂镁渣后并没有引起渣料的物相变化,只是衍射峰的强弱发生了变化。     

典型前驱体材料金属物质浸出行为研究

通过水平振荡法的静态浸出实验和室内小型填充柱法的动态浸出实验,探究废弃物材料赤泥、矿渣以及偏高岭土中金属物质(Al、Fe、Ti、Ni、Pb、Mn和Cu)在不同时间和pH条件下的浸出和迁移行为。结果表明,在pH=3和振荡8h的条件下,3种材料的静态浸出量达到最大值:赤泥中Al和Fe高达19.63,2.84 mg/L;矿渣Al、Mn、Fe和Ti元素含量分别高达25.64,20.75,4.78,7.05 mg/L;偏高岭土Al元素含量达到25.37 mg/L;其它元素如Cd元素浸出浓度较低,而Ni和Pb未检出。动态浸出实验表明,3种材料浸出行为相似,在0.33 mL/min的流速条件下,约8～10 h后浸出浓度达到最高值后缓慢降低或趋于稳定,Al为主要浸出物。在24 h淋滤时间内,浸出液中pH值较稳定,而电导率则迅速降低,并趋于稳定。研究结果可为该类物质的循环利用和环境风险评估提供数据参考。     

铅锌尾矿中重金属浸出特性分析

为了解铅锌尾矿中重金属的浸出特性,对铅锌尾矿渣在不同条件下进行静态浸泡正交实验,并对实验数据采用SPSS软件进行均值分析和方差分析。结果表明:浸提方法、粒径和振荡频率对尾矿中重金属元素的浸出影响较为显著;在p H为3. 2、4. 93和7的条件下,重金属元素Pb、Zn、Cu、Cd、Ni的浸出浓度呈现出先升高再降低的趋势;粒径与重金属元素的浸出浓度呈显著负相关;在低振荡频率下重金属Pb、Zn、Cd、Ni的浸出浓度最高。     

铜冶炼污泥形成机理及其特性

运用XRD、ICP-AES、AFS、TG-DSC与毒性浸出试验研究了铜火法冶炼中石灰-铁盐法处理酸性废水（污酸）过程中含重金属及砷的污泥（中和渣）形成机理和特性。结果表明：电石渣乳中主要成分Ca(OH)2与污酸中硫酸反应生成CaSO4?xH2O并成为污泥的主要成分;重金属离子主要通过水解反应被沉淀下来,而砷以砷酸盐及亚砷酸盐沉淀而去除,在pH=12.4时电石渣乳与污酸一次中和反应之后,主要有害元素从103～102 mg/L降低至1 mg/L左右,经过絮凝剂添加、浓缩固-液分离与多次空气氧化步骤后使得主要重金属含量达到10?2 mg/L数量级,实现净化后水质达到GB 4913—85污水排放标准;污泥随着温度的升高而逐渐失重,室温至160 ℃时污泥中自由水与CaSO4?xH2O结晶水依次脱除,温度至400 ℃左右污泥中砷氧化物升华,至600～800 ℃范围内少量碳酸钙发生分解,至1050 ℃以上CaSO4在开始分解为氧化钙并造成明显失重;毒性浸出实验中污泥浸出液中As与Se的浓度明显高于GB 5085.3—2007所允许范围,属于危险废弃物。     

电炉钛渣碱浸除硅、铝与碱浸渣的预氧化焙烧动力学

采用碱浸除杂-预氧化焙烧-活化改性-高压酸浸工艺处理云南地区电炉钛渣,制备高品位人造金红石. 研究了电炉钛渣碱浸除硅、铝的机理,考察了搅拌速率、粒度、温度、NaOH浓度、液固质量比、浸出碱试剂单因素对浸出率的影响,SiO2与Al2O3浸出率高达75%和50%;正交实验结果表明,NaOH浓度为1.5 mol/L、液固质量比为8、温度为沸腾温度(92.7℃)、浸出时间为1 h的条件下,浸出效果较理想;通过碱浸渣预氧化,有60%的TiO2以金红石形态析出,且在低于700℃下过程受界面化学反应控制,扩散较快,表观活化能为31 kJ/mol/, 850℃下过程受扩散控制,随空气流量增大氧化率提高.     

铜污泥中重金属形态分布及浸出毒性分析

结合目前有色冶金工业上普遍采用的石灰铁盐法工艺特点,首次采用改进的BCR连续提取法与毒性浸出实验相结合的方法对铜污泥（中和渣与铁砷渣污泥）的重金属形态分布与浸出毒性进行了系统的研究。结果表明：采用改进的BCR方法对铜冶炼污泥重金属元素形态进行提取,形态提取具有较高的回收率;As、Zn、Pb与Cd为中和渣与铁砷渣污泥中主要的重金属元素（质量含量As＞Zn＞Pb＞Cd）,其中中和渣含As高达58 566 mg/kg（折合5.85%）,铁砷渣含As为12 582 mg/kg（折合1.26%）;两种重金属形态分布差异主要体现在As的形态分布上,铁砷渣污泥中重金属稳定性较好,特别是砷的稳定性较中和渣高;中和渣污泥中,As主要以弱酸态形式存在（占68.01%）,Zn、Pb与Cd主要以残渣态存在;铁砷渣污泥中,As、Zn、Pb与Cd主要以残渣态存在,其中残渣态As占59.21%;浸出毒性结果显示两种污泥中砷的浸出毒性都远远超过国标GB 5085.3-2007规定值,因此铜冶炼厂污泥属于含高砷危险废弃物,而以弱酸态As为主的中和渣污泥浸出毒性较高,而主要以残渣态As存在的铁砷渣污泥浸出毒性较低。     

LF精炼废渣水热浸出过程中主要矿相的溶解行为

通过水热浸出实验分别研究了精炼废渣及合成的废渣中2种主要单一矿相12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2的溶解行为,并将二者进行对比分析,探究了LF精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为。结果表明,废渣浸出过程中浸出液的pH?12,且随浸出时间增加,电导率和Ca浓度增加,Al浓度急剧下降,Si浓度低于0.1 mg/L且保持不变;12CaO?7Al2O3浸出过程中,随时间增加,浸出液pH值稳定在约11.3,浸出液中Al浓度增加,Ca浓度略微下降。2CaO?SiO2浸出液中主要为Ca2+,Si浓度低于0.6 mg/L;废渣与单一矿相浸出过程的pH值及Al, Si浓度较接近,可以通过单一矿相的溶解行为研究精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为,但废渣浸出液的Al和Si浓度均低于单一矿相,表明废渣中CaO等其它组分溶解抑制了12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2溶解。     

钢铁厂废弃物对重金属镉的吸附性能及机理研究

研究以钢铁厂酸洗废弃物磷酸渣为重金属镉吸附剂,旨在拓宽磷酸渣的综合利用途径。结果表明,重金属浸出毒性实验结果显示磷酸渣各有毒重金属浸出含量达标,对环境不会产生二次重金属污染。准2级动力学模型与实验数据具有良好的相关性,相关系数为0.999 9,表明磷酸渣吸附镉的过程是以化学反应为主导的过程;等温线模型表明在吸附过程中镉在磷酸渣表面发生均相反应,由Langumiur模型计算得磷酸渣的最大吸附容量为51.7 mg/g,与其它固废基吸附材料相比具有一定优势;吸附过程是可自发进行的吸热过程,整个过程体系混乱度增加。XRD和SEM等仪器对比分析镉吸附前后发现晶体组成与表面形貌并无明显变化,但吸附后的磷酸渣有Cd元素被检出,结合D-R模型结论可推测磷酸渣吸附Cd~(2+)的主要机理为离子交换。     

废弃钒钛系选择性催化还原催化剂重金属浸出特性

为探讨废弃选择性催化还原（SCR）催钒钛系催化剂中重金属的浸出毒性及其浸出特性,收集了山东某电厂的废弃SCR催化剂进行实验。采用固体废弃物毒性浸出方法硫酸/硝酸法（HJ/T299-2007）进行废弃SCR催化剂毒性浸出实验,同时开展了不同溶液pH、不同浸出时间和不同液固比（L/S）下废弃SCR催化剂中重金属浸出特性的实验研究。结果表明：废弃钒钛系SCR催化剂有一定的重金属浸出毒性,其中V和Zn的浸出浓度偏高,分别为13.8mg/L和2.1mg/L;pH对重金属的浸出影响显著,强酸对Cr、Ni、Cu和Zn的浸出有促进作用,V在强酸强碱环境下（pH<3或pH>11）容易释放;V、Cr、Ni和Cu主要在浸出过程的前2h内释放,18h时释放率都已高达96%以上,18h后这4种重金属浸出基本完成,而Zn在浸出18h后仍有6%释放,浸出周期相对较长;室温下加大液固比对废弃催化剂中V的浸出仅起稀释作用;Cr、Ni、Cu和Zn的溶出在液固比（L/S）<30时受溶解度的影响,L/S>30时被稀释。     

柱淋滤模式下生活垃圾焚烧炉渣中Cu2+和Zn2+浸出规律

垃圾焚烧炉渣是一种活性材料，在其储存、预处理及应用等过程与雨水频繁接触时，炉渣中重金属随着水域环境发生迁移和浸出现象。本研究采用连续柱淋滤试验装置模拟自然降雨，开展了0～5mm和5～10mm焚烧炉渣的动态淋滤毒性浸出分析，重点研究了pH和降雨强度对Cu²⁺和Zn²⁺的浸出影响。结果表明，动态淋滤过程中，淋滤液pH变化对Cu²⁺和Zn²⁺的浸出水平影响显著，且在酸性较强淋滤液作用下Cu²⁺浸出水平比Zn²⁺更强，与Ⅴ类地表水环境浓度限值对比，在整个淋滤时间内Cu²⁺浸出浓度严重超标，在炉渣工程应用时需预防相关的环境风险；原生炉渣粒径大小与重金属浸出水平无直接相关性，但是0～5mm细炉渣中可浸出Zn²⁺含量更高，这与细颗粒物中Zn赋存形态和可溶出态含量较高有关；淋滤强度对重金属浸出水平影响主要反应了动态淋滤过程液固比和水分运移速率情况，当较低淋滤强度时具有低液固比，溶出液中重金属含量较高。     

电炉镍铁渣重金属浸出研究

通过分析电炉镍铁渣的矿物成分和物相组成,考察不同粒度电炉镍铁渣的重金属含量,采用BCR(Bureau Community of Reference)连续提取方法和调节浸提剂pH值进行电炉镍铁渣的浸出测试。结果表明:粉末状电炉镍铁渣的重金属含量最高,完整电炉镍铁渣的重金属含量小于破损的重金属含量;电炉镍铁渣属于一般工业废物,不属于危险废弃物;水溶态中重金属Cd更容易浸出,重金属Cu、Ni在弱酸环境下更容易浸出,在可还原状态下重金属Cr、Pb和Mn更容易浸出,在可氧化态下Zn和Cu更容易浸出;除Cu和Pb外,pH值的降低会导致电炉镍铁渣中的重金属浸出量增大,呈L型浸出曲线,Cu在碱性环境下会加速浸出,而Pb只有在强碱环境下才会大量浸出,因此在强碱环境下要注意Pb的浸出检测。     

实际电解废渣稳定化产物中重金属的浸淋溶特性研究

通过对实际电解废渣铁氧体稳定化产物的浸溶和淋溶实验,研究了浸出时间、pH值、振速、温度等因素对电解废渣稳定化产物中重金属的浸出影响以及下流式循环柱淋滤对稳定化产物中重金属的动态淋滤特性。结果表明:电解废渣铁氧体稳定化产物中重金属的稳定性明显加强;稳定化产物中重金属的浸出受pH值的影响较大,其它影响因素对重金属的浸出影响不大;在pH值为3.8和6.0两种模式下,重金属的淋出差别不大,并且在最初的时间段内重金属的淋出量已基本稳定。     

The leachability of heavy metals in hardened fly ash cement and cement-solidified fly ash

The effect of mix proportion, leachant pH, curing age, carbonation and specimen making method etc. on the leaching of heavy metals and Cr(VI) in fly ash cement mortars and cement-solidified fly ashes has been investigated. In addition, a method for reducing the leaching of Cr(VI) from cement-solidified fly ashes is proposed. The results mainly indicate that: (1) either Portland cement or fly ash contains a certain amount of heavy and toxic metals, and the leaching of them from hardened fly ash incorporated specimens exists and is increased with fly ash addition and water to cement ratio; (2) the leachability of some heavy metals is greatly dependent on leachant pH; (3) when carbonation of cement mortars occurs the leaching of chromium ions is increased; (4) the amount of heavy metals leached from cement-solidified fly ashes depends more on the kind of fly ash than their contents in fly ash; and (5) with ground granulated blast furnace slag addition, the leaching of Cr(VI) from solidified fly ashes is decreased.     

矿渣基草酸钙化学键合材料的制备及其固化重金属的研究

利用富含钙氧化物的高炉矿渣与草酸在常温进行反应制备草酸钙化学键合材料,探究了草酸(OA)和高炉矿渣(BFS)质量比对草酸钙化学键合材料力学性能的影响,以及草酸钙化学键合材料对重金属(Pb、Cd和Cu)的固化效果。结果表明,当草酸和高炉矿渣质量比为0.25时,草酸钙化学键合材料力学性能最优,其在自然养护3 d、7 d和28 d的抗压强度分别为25.70 MPa、27.86 MPa和34.79 MPa。采用XRD和SEM对草酸钙化学键合材料的物相组成和微观形貌进行分析,其主要物相为草酸钙(CaC₂O₄·H₂O),微观结构致密。在重金属(Pb和Cu)掺量为8%(质量分数)时,草酸钙化学键合材料对重金属(Pb和Cu)仍有良好的固化效果,固体浸出毒性质量浓度低于国家标准限值。研究结果为高炉矿渣制备草酸钙化学键合材料提供了参考。     

电弧炉熔融医疗垃圾焚烧灰的实验研究

利用处理量为2 kg的直流电弧炉对医疗垃圾焚烧的底灰、底灰与布袋飞灰的混合灰分别进行熔融实验研究,并比较了熔融前后灰和熔渣的化学成分、物相、微观形貌、浸出毒性及重金属残留率. 结果表明,底灰主要由复杂的硅酸盐晶体组成,布袋飞灰含有大量的硬石膏(CaSO4)、氯化钠(NaCl)晶体,熔融后两种熔渣均为无定形非晶态的玻璃熔岩. 底灰、混合灰熔融后减容率分别达到78%和80.5%;熔融前布袋飞灰浸出液中Pb, Cd, Zn浓度远超过危险废物填埋限值,熔融后的熔渣中重金属固化在Si-O网格中,渗沥液中浓度极低,完全符合环保要求. 熔融后2种熔渣中Pb, Cd, Zn的残留率较低,而且混合灰熔渣中重金属残留率均低于底灰熔渣.     

Study of the leaching behaviour of paving concretes: quantification of heavy metal content in leachates issued from tank test using demineralized water

The leaching behaviour of concretes made from porphyry aggregate, river sand and Portland cement or blast furnace slag cement has been studied by means of a tank test using demineralized water in accordance with NEN 7345. The results show that the amount of heavy metals leached is small, much lower than the parametric values specified by the European Directive defining the quality of drinking water, and becomes negligible after prolonged immersion.At the end of the tank test, the fraction of heavy metals leached by the concrete represents less than 1% of the total heavy metal content of the cement. To refer to the bulk content as a criterion of environmental quality is therefore unjustified and unduly restrictive.The results suggest that the controlled use of alternative fuels and raw materials to replace natural materials does not in any way alter the leaching behaviour. Similarly, the replacement of a defined fraction of the clinker with blast furnace slag does not compromise the environmental compatibility of the concrete in terms of the heavy metals it releases.A second finding of these experiments is that the risk of contamination due to release of heavy metals from concrete on-site appears small. The total heavy metal content of concrete is of the same order of magnitude as (or even smaller than) that of a soil considered as being unpolluted in Belgium. Moreover, the fraction of heavy metals released by the concrete as a proportion of this total heavy metal content is nonsignificant.     

不锈钢渣用于制备泡沫混凝土的安全性分析

用不锈钢渣、水泥、粉煤灰、发泡剂与水制备不锈钢渣泡沫混凝土，测试了不锈钢渣及泡沫混凝土的化学成分、微观形貌、矿物组成、结构、游离CaO含量、易磨性、内辐射指数与外辐射指数、活性指数、主要性能指标(抗压强度、干密度和导热系数)和浸出液中重金属浓度，研究了不锈钢渣用于制备泡沫混凝土的可行性与环境风险。结果表明，不锈钢渣的主要矿物组成为Ca2SiO4及含Al和Ti, Cu, Pb, Ta等重金属的矿相，具有一定胶凝活性且易磨，内辐射指数与外辐射指数满足建筑材料放射性元素限量要求。不锈钢渣掺量为25wt%?42wt%时，泡沫混凝土的干密度为597?621 g/cm3，养护28 d后抗压强度为1.83?2.98 MPa、导热系数为0.11?0.12 W/(m?K)，满足泡沫混凝土要求。不锈钢渣所含重金属主要以稳定的金属固熔体存在，浸出浓度远低于危险废物限值。     

赤泥-磷石膏复合材料中重金属浸出研究

为实现赤泥和磷石膏两大工业固废的资源化利用,采用未经改性处理的赤泥与磷石膏为原料,通过复合助剂的改性固化作用制备达到充填要求的复合材料。当赤泥用量为总原料质量的85%、磷石膏为5%时,复合材料养护28 d的抗压强度为4.34 MPa,达到了矿山充填力学性能要求。参照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ 557—2010）和《块状废物或建材中无机组分扩散浸出行为测试容器实验》（EA NEN 7375—2004）对颗粒状和块状样品对比进行浸出实验,研究了赤泥-磷石膏复合材料中重金属元素（镉、铬、镍、钡）的浸出行为。结果表明,重金属浸出浓度由大到小依次为铬、钡、镍、镉;磷石膏掺量在5%以内时重金属元素浸出浓度及扩散系数变化较小,超过5%后重金属元素浸出率增加。对两种浸出方法复合材料中重金属元素的浸出行为进行动力学分析,发现重金属元素的浸出行为主要受扩散作用控制,在长期浸出过程中还受到耗竭作用和延滞作用控制。