城市生活垃圾焚烧飞灰协同底渣制备轻质低硅铝型陶粒实验研究

以城市生活垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)协同城市生活垃圾焚烧底渣(简称底渣)制备轻质低硅铝型陶粒,研究飞灰/底渣掺量、焙烧条件对陶粒性能的影响,分析热处理后矿物相转变、微观形貌,并从重金属浸出角度评估成品陶粒的质量。结果表明:(1)在最佳原料掺量(质量分数)为飞灰20.0%、底渣40.0%、凝灰岩40.0%,最佳焙烧参数为预热温度500℃、焙烧温度1100℃、焙烧时间10 min的条件下,陶粒的颗粒强度为2014 N,堆积密度为890 kg/m^(3),1 h吸水率为8.60%。(2)焙烧过程中生成了新物相(透辉石、钙铁辉石和硅灰石),并且陶粒内部形成了丰富的多孔结构。(3)陶粒中Cr、Ni、Zn、As、Cd、Pd浸出毒性远低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)。

电解锰渣-生活垃圾焚烧底渣协同制备路面基层材料试验研究

我国电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣堆存量大,污染严重,亟需开发经济可行的资源化利用技术。采用电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣制备一种路面基层材料(RBM),并研究以不同Ca/Si比(质量比)制备的RBM的化学组成、力学性能、耐久性、浸出特性、水化产物和孔隙结构。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDX)和压汞等表征手段研究RBM的水化产物及微观结构,利用浸出试验研究RBM的浸出特性。结果表明,当Ca/Si为0.8时,RBM力学性能和孔隙结构最优,养护7 d后的无侧限抗压强度(UCS)达9.06 MPa,满足中国水泥土路面基层I级标准。RBM耐久性优异,养护28 d的RBM经过9次冻融循环和干湿循环试验后,UCS分别为11.63、9.90 MPa。RBM中的主要水化产物为CaAl_(2)Si_(2)O_(8)·4H_(2)O、3CaO·Al_(2)O_(3)(C3A)、2CaO·SiO_(2)(C2S)和CaMnSi_(4)O_(8),水化产物相互交错填充孔隙提高了RBM的强度及耐久性。RBM中重金属和氨氮浸出浓度符合中国地下水标准。该研究可在实现电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣大规模利用的同时节约路面基层材料成本。

城市生活垃圾焚烧底渣取代部分黏土煅烧熟料的工业试验

将城市生活垃圾焚烧底渣资源化,部分替代水泥熟料煅烧用黏土。工业试验结果是:底渣配比增加,黏土比例下降,在替代量低于3.5%(生料量为100%)以下时,对熟料质量无明显影响;随着加入比例的提高,生料的碱含量、氯离子升高,窑尾烟室结皮增多,窑内有结圈现象,窑工况变差,熟料游离钙升高,对窑煅烧与熟料质量影响明显。

水淬垃圾焚烧灰渣骨料性质与水硬性正交试验

针对城市生活垃圾焚烧灰渣工程性质差,难以直接用作混凝土细骨料的问题,将生活垃圾焚烧温度提高到1750℃、对其进行熔融水淬处理。分析了熔融水淬处理后产生的(水淬渣)的理化性质。基于正交分析法设计了四因素三水平的快速水硬性试验,以抗压强度为表征,探究了碱含量、保载压力、蒸压温度、蒸压时间对水淬渣棱柱体抗压强度影响的显著因素及水平。结合极差与方差分析、因素指标法分析,不同因素对水淬渣棱柱体抗压强度影响的主次顺序为碱含量>保载压力>蒸压温度>蒸压时间,其对抗压强度贡献率分别为42.14%、25.78%、22.86%、9.22%,对应最优水平分别为碱含量为水平三(10%)、保载压力为水平三(190 kN)、蒸压温度为水平一(80℃)、蒸压时间为(3 h)。

生活垃圾焚烧尾渣-次轻混凝土冻融劣化特性及微观机制

针对混凝土在冻融环境中耐久性差及传统改善方法引起的成本问题,提出利用城市生活垃圾焚烧尾渣作为轻骨料,制备能够提高抗冻性降低成本的次轻混凝土。以水胶比0.3,尾渣轻骨料掺量为25wt%、50wt%和75wt%的次轻混凝土为研究对象,模拟严寒地区冻融环境。利用剥落量、质量损失、强度损失、动弹性模量损失等宏观指标探究次轻混凝土冻融劣化规律,从次轻混凝土吸水饱和度、孔结构特征、骨-浆界面等方面揭示了冻融劣化机制,最后建立基于损伤力学理论的次轻混凝土损伤劣化模型。结果表明:冻融循环侵蚀对普通混凝土造成的耐久性损伤程度比次轻混凝土更严重,普通混凝土表面产生了更多的砂浆剥落。尾渣轻骨料的掺入能够显著改善混凝土的抗冻性能。在冻融循环侵蚀条件下掺入25wt%、50wt%和75wt%尾渣轻骨料的次轻混凝土耐久性能分别比普通混凝土至少提高了15.2%、30.3%和33.3%。次轻混凝土的内养护作用加强、有益孔的数量增加和骨-浆界面强度增大等改善了孔隙结构和界面特征,提高了冻融侵蚀耐久性能。基于损伤力学建立的次轻混凝土劣化模型的拟合度为0.97以上,能够较好地研究次轻混凝土冻融变化规律和损伤程度。

城市生活垃圾焚烧飞灰与电解锰渣烧制陶粒

为减少城市生活垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)与电解锰渣中的重金属对环境的危害,考察了利用两者辅以粉煤灰烧制陶粒的可行性。通过单因素实验确定原材料最佳配比以及最宜烧制工艺条件,并对焙烧后陶粒的微观形貌以及重金属浸出浓度进行分析。结果表明:随着飞灰掺量的增加,陶粒的颗粒强度与堆积密度降低,1 h吸水率升高;确定最佳原料配比为飞灰掺量12%、电解锰渣掺量43%、粉煤灰掺量45%;确定最宜烧制工艺条件为预热温度600℃、焙烧温度1140℃。在最佳条件下,烧制陶粒的颗粒强度为769 N,堆积密度为687 kg·m^(-3),1 h吸水率为6.44%。通过微观结构观察,陶粒表面致密呈釉化,内部呈现多孔隙结构。陶粒中重金属浸出浓度均低于国家标准。此陶粒的使用可为飞灰与电解锰渣资源化利用提供参考。