废物水泥窑共处置产品中重金属释放pH静态试验研究

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,并制取混凝土样品,将样品破碎至粒径小于1mm.采用pH静态(pH-dependence)试验研究pH对破碎混凝土样品中重金属(Cr,Ni,As,Cd和Pb)浸出特性的影响以及混凝土样品的酸中和容量.结果表明,混凝土的酸中和能力较大,浸出液pH降至6.87,需加入2.5mol/kg的硝酸,而浸出液pH降至1.46的过程中,需要消耗15mol/kg的硝酸,因此在一般的混凝土使用过程中,混凝土孔隙水的pH能在较长段时间内保持中性或弱碱性;浸提剂的酸碱性是影响混凝土中重金属浸出的重要参数,在试验研究的pH范围内,不同重金属的浸出规律不同;混凝土中重金属的浸出与其在混凝土中的存在形态及混凝土矿物对重金属的作用相关.

固体废物水泥窑共处置产品中Cr释放的pH影响

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,并制取混凝土样品.参照EANEN7375浸出方法,设定5种不同pH的浸取液,研究pH对混凝土样品中重金属Cr释放的影响.结果表明,在强酸性条件下,Cr的累积释放量较大,pH为2.00和3.50的条件下,Cr的累积释放量分别为64.7和21.4mg/m2,而pH为5.00,7.35和10.00的浸取液中Cr的累积释放量基本一致,分别为5.10,5.05和5.00mg/m2;浸取液pH分别为5.00,7.35和10.00的条件下,Cr的释放机理为扩散控制,释放曲线与斜率为0.5的直线拟合较佳,且不同区间释放量曲线的斜率均在0.35～0.65内;pH为2.00的浸取液中Cr的释放在前期为扩散控制,中、后期出现耗竭现象;pH为3.50的浸取液中Cr的释放在前期同样为扩散控制,但中、后期发生了溶解作用.

废物水泥窑共处置产品中重金属释放潜能表征研究

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,并采用国标GB/T17671—1999制取混凝土样品.选用酸解法,EANEN7371和pH静态试验分别测定了混凝土中重金属的全量、有效量和在不同pH系列中的释放量,研究了废物水泥窑共处置产品环境安全性评价中重金属的释放潜能指标.结果表明,全量和有效量存在较大差异,但二者间的相关性因元素种类不同而有较大差别,Ni,Cd的全量和有效量间相关性较好,R2分别为0.989和0.994,而Cr,As和Pb基本不存在线性相关关系;pH静态试验中最大释放量与有效量较为接近,而与全量有较大差异;有效量是废物水泥窑共处置产品使用过程中表征其重金属释放潜能的较优指标.

水泥窑共处置废农药生命周期评价研究

国内在水泥窑共处置废农药方面的研究处于起步阶段.通过开展试烧试验,以生命周期评价方法(LCA)为研究手段,对水泥窑共处置废农药技术的环境影响进行评价,并与危险废物的其他处置方法做比较,以处置1kg危险废物为功能单位.结果表明,常规危险废物焚烧的综合环境负荷指数为1.4284×10-12a-1,而水泥窑中共处置废农药的综合环境负荷指数为0.1839×10-12a-1,远低于常规危险废物焚烧.

废物水泥窑共处置产品中重金属释放模型研究——混凝土路面场景

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,并制得混凝土样品。在混凝土路面场景分析的基础上,参照欧盟固体中无机组分有效量测试方法(EA NEN7371),以pH=3.2的HNO3/H2SO4溶液(质量比为1∶2)为浸取液,在液固比为20 L/kg条件下,对混凝土样品进行模拟浸出实验;参照欧盟块状材料中无机组分的扩散实验方法(EA NEN7375)测定混凝土样品中重金属的有效释放量。模拟浸出实验结果表明,Cr、Ni和Cd在浸出过程中扩散控制是其释放的主要因素。在此基础上建立了重金属在混凝土路面中的释放模型。实验室实测累积释放量(实测值)与模型预测累积释放量(预测值)的拟合检验结果表明,实测值与预测值之间差异不显著,释放模型能较好地预测混凝土路面中重金属的长期累积释放量。

废物水泥窑共处置过程砷的固定特性及产物的环境安全性

针对含As试样开展熟料煅烧实验、浸出实验、连续提取实验及能谱分析(SEM-EDS),以重金属浸出特性及化学形态为指标,考察As在熟料煅烧过程以及水化过程的迁移特性及固定机理。结果表明,煅烧过程中As的固定率较高,大于60%,As在熟料的主要矿物相C3S中的含量范围为0.4%～0.6%,As和Fe有很强的依存关系,煅烧过程中As生成了稳定的化学形态AsCrxFey或AsCrxVy,即便在高pH值的水化条件下也能够保持稳定。添加As煅烧而成的熟料浸出浓度与未添加时相比无显著提高。BCR连续提取表明煅烧后As的酸可提取态所占比例仅为0.01%,而可还原态所占比例最高,达到39.35%,残渣态所占比例占25.41%,表明水泥窑处置危险废物过程中,废物中As的含量较高对于共处置过程存在一定环境影响。

水泥窑共处置低品质包装废物的生命周期评价

以低品质包装废物为典型固体废物开展水泥窑共处置试烧试验.以生命周期评价(LCA)方法为研究手段,对水泥窑共处置技术的环境影响进行评价,并且与常规水泥熟料生产过程进行比较.通过试验和资料调研,获得所有生命周期阶段的能量和物质输入、输出以及环境外排数据,利用SimaPro7.1软件进行处理,得出相应的环境影响潜值.结果表明:①在水泥熟料生产的全生命周期过程中,对环境影响所占比重最大的是生产阶段,共处置低品质包装废物可以使环境影响潜值降低10.65%(从263Pt降至235 Pt),主要表现在无机物对人体的损害和酸化富营养化方面.②从全生命周期来看,共处置低品质包装废物使环境影响潜值降低了8.68%(从334 Pt降至305 Pt),主要表现在无机物对人体的损害和酸化富营养化方面的降低,二者的环境影响潜值分别降低了11.00%和15.70%.

废皮革水泥窑共处置生命周期评价

以废皮革为典型固体废物开展水泥窑共处置试烧试验.以生命周期评价方法(LCA)为研究手段,对水泥窑共处置技术的环境影响进行评价,并与常规水泥生产过程作比较.结果表明:常规水泥生产过程的综合环境负荷为7.028×10-12a-1,其中最大的环境负荷为全球变暖,达3.368×10-12a-1.当废皮革作为替代燃料在水泥窑中共处置时,可减少燃煤的使用量,同时降低CO2的排放,降低了能源消耗、人体健康损害等方面的环境压力;其综合环境负荷为6.618×10-12a-1,比常规水泥生产降低了5.83%.

水泥窑共处置过程中水泥生料对Pb与Cd的吸附/冷凝特性

为了研究水泥窑共处置过程中水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝特性,采用氮吸附仪和SEM（场发射扫描电镜）对水泥生料的基本物理性质（比表面积、孔径和微观表面积）进行研究;同时,利用小型试验装置对重金属Pb、Cd的氧化物（Pb O、Cd O）展开了吸附/冷凝研究.结果表明：水泥生料的比表面积（2.49 m2/g）较小,微观表面结构致密无孔,因此,在水泥窑共处置过程中水泥生料对重金属的吸附/冷凝作用以冷凝为主.进入控温立式炉的重金属可分为三部分：1冷凝在管壁上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的67%~72%、58%~65%;2吸附/冷凝在水泥生料上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的13%~17%、16%~21%;3随烟气释放到空气中,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的10%~18%、14%~26%.水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝特性均可用双常数方程拟合,线性拟合的相关系数均在0.95以上.动力学方程拟合得到水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝活化能,二者分别为5.827、6.050 k J/mol,由此可预测水泥生料对Pb和Cd的吸附/冷凝量.

含氰黄金尾矿水泥窑资源化共处置的可行性

进行了水泥窑资源化共处置含氰黄金尾矿试验,探讨了利用含氰黄金尾矿替代部分水泥原料的可行性,考察了处理后尾矿和排放气体中氰化物的消解效果。结果表明,采用黄金尾矿替代部分水泥原料,在物料成分上是可行的。水泥窑中氧气浓度对尾矿中氰化物去除效率的影响不大,而处理温度对其去除效率有显著影响,高温有助于尾矿中氰化物的去除,处理后尾矿中剩余氰化物浓度满足HJ350—2007《展览会用地土壤环境质量评价标准》的相关标准要求。氧气浓度对排放气体中氰化物的消解率有一定的影响,氧气浓度高,则排放气体中氰化物浓度低,而排放气体中氰化物浓度基本不受处理温度的影响。总体上,气态氰化物的消解率均在98%以上,排放气体中的氰化物浓度满足GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》和GBZ2.1—2007《工作场所有害因素职业接触限值》的相关要求。

焚烧飞灰水泥窑共处置过程Pb的迁移模型

以焚烧飞灰替代水泥原料,开展熟料煅烧实验,通过水泥回转窑系统中Pb的简化质量平衡模型,研究替代生料比例分别为1%、5%、10%和20%时,窑灰循环对Pb固定和迁移的影响.根据工业水泥窑Pb的监测数据,分析Pb和Cl输入总量对Pb迁移的影响.模型计算表明,飞灰替代原料导致窑灰和熟料中Pb的质量分数显著增加,当替代比为10%时,窑灰和熟料中Pb的质量分数由114.9 mg/kg和21.1mg/kg分别增至1 125.6 mg/kg和206.7 mg/kg.窑灰循环也对Pb的迁移影响显著,当替代比为1%,窑灰循环率为0.4时,3 h内窑灰和熟料中Pb的质量分数增至200 mg/kg和39.3 mg/kg,而后渐缓直至稳定.窑灰循环率从0.4增加到1,在最终稳定状态时,熟料中Pb的质量分数为90.22 mg/kg,现场试验熟料中Pb的质量分数为82 mg/kg,理论计算与实际检测基本吻合.

废物水泥窑共处置产品中Ni释放的pH影响

通过模拟煅烧实验制取水泥熟料,并制取混凝土样品。参照NEN7375浸出方法,设定5种不同pH值的浸取液,研究了pH值对混凝土块中重金属Ni释放的影响.结果表明,浸取液的pH=2.00、3.50、5.00、7.35和10.0时,混凝土中Ni的累积释放量分别为1.64、0.167、0.038、0.019和0.025mg/kg;酸性范围内,累积释放量随着pH值的增大而减小,并在弱碱性条件下达到最小值,碱性范围内,随pH值的增大而呈增加的趋势。pH值对Ni的释放过程有影响,pH=3.50和7.35的浸取液中,混凝土中Ni的释放机理为扩散控制,释放曲线与斜率为0.5的直线拟合较佳,且不同区间浸出量曲线的斜率均在0.35～0.65范围内;pH=2.00和5.00的溶液中,Ni的释放在前、中期为扩散控制,后期发生了耗竭作用;pH为10.0条件下,Ni的释放在前期发生了延滞现象,中期为扩散控制,而后期发生了耗竭。

水泥窑共处置废白土的环境效益分析

以废白土为研究对象,应用生命周期评价法(LCA)对水泥窑共处置和焚烧炉处置系统3个类别的环境影响[人类健康(HH)、生态系统质量(EQ)和资源(R)]进行研究和对比分析.结果表明,水泥窑共处置废白土有利于环境的可持续发展,焚烧炉处置对环境的影响较大.水泥窑共处置和焚烧炉处置功能单位废白土的总环境负荷分别为-1.03,0.273Pt,前者的环境负荷比后者减少了477%,相应各指标的减少率为:HH413%,EQ479%,R36.9%.EQ在2种处置方式的LCA中均为最敏感的影响指标.水泥窑系统中,避免了贡献率占97%以上的矿山开采阶段的环境影响,是降低整个系统环境影响的关键环节;焚烧炉系统中,电力消耗是造成环境破坏的重要阶段,对各影响指标都有很高的贡献率.二、苯、重金属的排放是水泥窑共处置废白土的主要影响因子;粉尘和重金属排放对焚烧处置系统的影响较大.

废物水泥窑共处置产品中Cd释放的pH影响

用高温电炉模拟煅烧试验制取水泥熟料后再制作混凝土,参考EANEN7375:2004浸出试验,设定5种不同pH的浸取液对混凝土进行长期浸出试验,研究了pH对水泥窑共处置混凝土中Cd释放量以及释放过程的影响。结果表明:(1)pH为2.00、3.50、5.00、7.35和10.00的浸取液中,Cd的累积释放量分别为0.4080、0.0058、0.0007、0.0004、0.0012mg/kg。在酸性条件下,随pH的增大,Cd的累积释放量减小。在碱性条件下,随pH的增大,Cd的累积释放量增大。(2)pH为7.35的浸取液中,Cd累积释放量的释放曲线与斜率为0.5的直线拟合最佳。pH为7.35的浸取液中,混凝土中Cd的释放机制为扩散控制;pH为2.00和5.00的浸取液中,Cd的释放在前期为扩散控制,后期发生了耗竭作用;pH为3.50和10.00条件下,Cd的释放在前期发生了延滞作用,中期为扩散控制,后期发生了耗竭作用。

固体废物水泥窑共处置技术的现状及发展

固体废物水泥窑共处置技术减小了固体废物引起的环境负荷,使废物资源化的同时,为水泥工业提供了能源和资源,在国内外得到了一致认可与广泛应用。在分析水泥窑共处置技术的特点与优点的基础上,提出了水泥窑共处置技术必须遵循的要求与原则,以保证水泥产品的质量,减小环境负荷。发达国家的水泥窑共处置技术已经得到了长足发展,并且在废物的利用处置中占据着重要位置;与发达国家相比,中国的水泥窑共处置技术尚处于起步阶段,今后将在以下几个方面得到发展:建立相关的法律法规、开发利用新技术、扩大利废范围。

干湿交替中碳酸化对废物水泥窑共处置产品中重金属浸出的影响

通过比较连续浸出、碳酸化保存间歇浸出和密封保存间歇浸出3种浸出条件下,废物水泥窑共处置产品——混凝土中Cr、Ni、As、Cd和Pb的浸出量,研究了干湿交替的环境中碳酸化对混凝土中重金属浸出的影响。结果表明,不同的浸出条件对混凝土中重金属的浸出产生了一定的影响。间歇浸出过程降低了重金属在混凝土固相与孔隙水(液相)中的浓度梯度,连续浸出条件更有利于混凝土中重金属的浸出;碳酸化保存过程中发生的碳酸化作用使混凝土中孔隙水的pH比密封保存条件下的低,碳酸化保存间歇浸出与密封保存间歇浸出相比,减小了Cr的浸出量,增加了Ni、As、Cd和Pb的浸出量;用基于连续浸出的实验方法或评价模型去预测和评价干湿交替环境中废物水泥窑共处置产品的重金属浸出可能导致错误的结果,应该建立一种混合干化、碳酸化的实验方法和评价模型。

水泥窑共处置含Cr废物中Cr在不同温度下的形态转化

将Na2CrO4加入生料中模拟含Cr入窑物料[掺加比例为0．048％（以W计）]，以探索水泥窑共处置含Cr废物过程中Cr的形态转化．将含Cr入窑物料在不同温度条件下进行煅烧，消解煅烧样品以分析Cr在不同温度下的残留率并利用XANES（X射线吸收近边结构光谱）技术分析煅烧样品中Cr的存在形态．结果表明：对应900、1000、1100、1200、1300和1450℃煅烧条件下，熟料中Cr的残留率分别为88．2％、70．7％、73．7％、67．2％、69．5％和67．8％．由于窑尾温度为1050—1100℃，并且Cr的残留率在1100℃较高，因此从窑尾添加含Cr废物可以减少水泥窑共处置含Cr废物过程中的Cr逸放．在900～1450℃煅烧条件下，所有样品中的Cr主要以CrO3、Cr2O3和CaCrO4的形式存在．1000℃煅烧温度下存在K2Cr2O7，但不存在K7CrO4；900℃和1100～1300℃煅烧温度下有K2CrO4存在，但不存在K2Cr2O7．1100～1450℃煅烧温度下，Cr元素进入到水泥熟料的主要矿物中，并主要以CrO3和Cr2O3的形式与其他物质结合生成了较为复杂的Ca4A16O12CrO4、Ca6Al4Cr2O15等．

水泥窑共处置废物环评中的二噁英问题

二噁英是水泥窑共处置危险废物过程中的重要污染物,在该类环境影响评价中二噁英问题也是关注的重点。文章结合二噁英的产生机理和抑制措施,讨论了在水泥窑共处置废物环境影响评价中关注的重点问题。

谈污染土壤的水泥窑共处置技术

从已有的工程实例,本文总结了污染土壤水泥窑共处置的可行性,水泥窑共处置污染土壤的类型,水泥窑共处置的投料方案,水泥窑共处置对水泥窑达标排放的影响以及污染土壤水泥窑共处置的注意事项。

固体废物水泥窑共处置技术应用及问题

固体废物水泥窑共处置技术的应用,能有效降低固体废物导致的环境污染,不仅能使废物得到资源化,而且还能将资源与能源提供于水泥工业,该技术在实际中得到广泛应用。本文首先概述了水泥厂处理废物的技术,分析了国内利用水泥窑处置废物的问题,探讨了固体废物水泥窑共处置技术应用,以此为促进水泥厂废物处置的良好运行提供一些建议。