畢業(yè)論文——堿激發(fā)材料雙重固化垃圾焚燒飛灰中重金屬的研究

1、堿激發(fā)材料雙重固化垃圾焚燒飛灰中重金屬的研究堿激發(fā)材料雙重固化垃圾焚燒飛灰中重金屬的研究摘要:垃圾焚燒飛灰（簡稱飛灰）是城市生活垃圾經(jīng)焚燒處理后，在煙氣凈化裝置中收集得到的殘留物，其中含有較高浸出濃度的重金屬以及高毒性的二噁英等，屬于危險固體廢物（廢物代碼：80200218）。隨著垃圾焚燒廠的興建，飛灰的產(chǎn)量日益龐大，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求在對其處理以及資源化利用時必須保證對環(huán)境無害。借助高爐礦渣具有的高溫熔融態(tài)，在排渣過程中加入飛灰，通過高溫作

2、用下礦渣與飛灰的物相反應(yīng)，使礦渣在高溫熔融狀態(tài)下固化飛灰中的重金屬，固化飛灰后的熔融態(tài)礦渣（本文稱為固熔體）再經(jīng)水淬后仍然能夠形成具有一定活性的水淬固熔體，和普通礦渣相比，結(jié)合了飛灰的固熔體與普通礦渣的化學(xué)成分和礦物組成類似，僅礦物含量有所改變及增加了少量的重金屬和鹽類，據(jù)此可以認為，結(jié)合了飛灰的固熔體仍會具有較好的膠凝活性。這樣既減少了單純加熱熔融固化處置飛灰的能耗和費用并且可以比較徹底的去除飛灰中的二噁英。為模擬礦渣在排出時熔融狀態(tài)

3、下對飛灰的固熔，本論文擬在不同煅燒溫度和飛灰摻量下對礦渣和飛灰進行壓制成型后煅燒，考查在不同溫度和飛灰摻量下的固熔體中重金屬浸出濃度和固熔體的膠凝性以及用于礦物摻合料時的安全性；分析固熔體用于制備的堿激發(fā)材料的基本特性，及其重金屬對堿激發(fā)材料的作用機理和固化重金屬的效果。探索實現(xiàn)工藝簡單、技術(shù)可行、成本低廉、固化重金屬效果安全可靠的垃圾焚燒飛灰處置技術(shù)。試驗結(jié)果表明，在固熔體形成過程中，煅燒溫度對固化重金屬效果的影響較大，當(dāng)溫度達到12

4、00℃時，飛灰和礦渣發(fā)生了一系列反應(yīng)并形成了新物質(zhì)，而在此反應(yīng)過程中，重金屬會參與其中，實現(xiàn)以化學(xué)鍵合的方式固化飛灰中的重金屬，固熔體結(jié)構(gòu)密實有利于包裹重金屬，有較多玻璃體，使得固熔體具有較大的潛在活性，有利于實現(xiàn)資源化；固熔體在煅燒溫度為1200℃及飛灰摻量為40%時，膠凝活性最高，硬化水泥漿體對固熔體中的重金屬固化較好，同時固熔體對水泥漿體的主要性能指標(biāo)的影響不大都在合格的范圍內(nèi)，將固熔體作為一種礦物摻合料具有很好的前景；固熔體用于

5、制備堿激發(fā)材料具有良好的力學(xué)性能，當(dāng)固熔體中飛灰摻量為40%及NaOH摻量為4%時，試塊具有較高的早期強度和良好的后期發(fā)展規(guī)律，并且固熔體的摻入能降低試塊的收縮率，Cu不僅延緩而且在一定程度上阻礙了物料的早期水化降低早期強度，垃圾焚燒飛灰中高浸出濃度的重金屬經(jīng)過高溫礦渣和堿激發(fā)材料的雙重固化作用，其浸出量已微乎其微，不會對環(huán)境造成危害，垃圾焚燒飛灰這種方式實現(xiàn)其資源化利用是安全可行的；摻固熔體堿激發(fā)材料其抗酸性較差，但有較強的抗堿、氯鹽

6、及硫酸鹽能力，在自然環(huán)境中，試塊強度有所降低但依然保持了很高的強度，重金屬浸出量增加但對生態(tài)沒有第一章第一章前言前言1.11.1課題的背景及來源課題的背景及來源社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，滿足了人類的物質(zhì)、精神需求，但其帶來的種種問題，也越來越受到人們的關(guān)注?！跋劝l(fā)展，后治理”所帶來的后果成為一記久久縈繞在現(xiàn)代人心頭的警鐘，讓人們意識到，不光要立足當(dāng)下，還要放眼未來。中國作為發(fā)展中的大國，面臨著嚴重的資源短缺與環(huán)境污染問題。歷史累積以及發(fā)展代謝

7、使得中國面臨的治污形勢日益嚴峻。實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的工作中，固體廢棄物的處理是其中極其重要的環(huán)節(jié)。隨著我國經(jīng)濟的快速增長和城市化進程的不斷加快，城市生活垃圾也出現(xiàn)了持續(xù)快速增長。從1986到2008年間我國城市生活垃圾年清運量從5030萬t逐年增長到15438萬t，預(yù)計到2030年中國城市垃圾年產(chǎn)量將達到4.09億t[1]。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前全國城市生活垃圾歷年堆放總量高達70億t，而且產(chǎn)生量每年以約8.98%的速度遞增[2]。垃圾的污

8、染問題已經(jīng)對環(huán)境和人類構(gòu)成了嚴重的威脅，生活垃圾處置不當(dāng)不僅會影響城市美觀，造成視覺污染，還會污染土壤、河流，也會通過食物鏈的累積作用對高等生物體產(chǎn)生嚴重危害，最終影響人類健康。因此，無論是從環(huán)境的角度還是人類社會自身的發(fā)展角度都迫切需要解決城市生活垃圾的處置問題。目前，世界上通行的生活垃圾處置方式主要有填埋、焚燒和綜合利用。我國多數(shù)城市處理垃圾仍把填埋作為首選方式，據(jù)了解北京現(xiàn)有17個填埋場和5個生化處理廠，填埋的垃圾比例高達70%，

9、每年消耗約500畝土地。這不僅造成土地資源的巨大浪費和破壞，而且還導(dǎo)致大氣污染、水污染等二次嚴重污染。與填埋法相比，焚燒法處置生活垃圾可使垃圾減容90%，減重75%，可以殺死所有的病原微生物和寄生蟲卵，產(chǎn)生的熱能可以回收利用，煙氣中的有害氣體經(jīng)處理達標(biāo)后可以直接排放，能夠最大限度地實現(xiàn)生活垃圾的減量化、無害化和資源化。由于焚燒法可以持續(xù)、穩(wěn)定、安全、可靠地消納大量的城市生活垃圾，改善居住環(huán)境，因此歐洲、日本等發(fā)達國家已經(jīng)把焚燒法作為處置

10、生活垃圾的最主要途徑已經(jīng)把焚燒法作為處置生活垃圾的最主要途徑，其中日本的生活垃圾有79%直接進行焚燒處置。近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展和生活垃圾低位熱值的提高，我國東南沿海和部分中心城市許多生活垃圾焚燒廠已經(jīng)投入運行或正在建設(shè)。垃圾焚燒技術(shù)正成為我國垃圾無害化和減容化處置技術(shù)的重要研究和發(fā)展方向，但在垃圾焚燒過程中容易產(chǎn)生重金屬和二噁英類有機物（統(tǒng)稱為二噁英）等二次污染物，特別是在煙氣凈化系統(tǒng)收集得到的垃圾焚燒飛灰是這些二次污染物的主要載體。垃