Effects of Municipal Sewage Sludge on Fixation of Cr,Ni,Cu,and Zn during Co-processing of Heavy Metal-containing Waste in Cement Kilns

Cement raw meal with MSS and different heavy metals was blended to examine the fixation ratios, chemical species, and cement crystalline phases in clinkers. The results showed that blending MSS could decrease the fixation ratio of Cr, Ni, Cu, and Zn in the produced clinker by 5% to 25%. And Cr, Cu, and Zn were mainly incorporated into clinkers as metal silicates, Ni was mainly solubilized in Mg O to form magnesium nickel oxides, and the transition phases were mainly metal aluminum oxides as indicated by X-ray diffraction. The reduction of fixation ratios was likely attributed to the presence of impure elements, such as sodium and phosphorus in MSS. In addition, high concentrations（eg, 1.7 wt%） of chlorine in MSS led to metal chloride formation that could vaporize Cu, Cr, Ni, and Zn. To summarize, introducing MSS would decrease the fixation ratios of heavy metals due to the presence of impure elements, such as sodium and phosphorus and chlorine.

氟与多种重金属离子共掺对C_(3)S形成及水化进程的协同影响

水泥窑协同处置技术有望实现含氟污泥的高值化利用,但含氟污泥中含有的CaF_(2)和多种杂质重金属离子都具有一定的矿化作用,容易导致所制备水泥熟料的性能波动且难以稳定控制。鉴于此,探究了含氟污泥中CaF_(2)与多种重金属离子共掺对水泥熟料主要矿物硅酸三钙(C_(3)S)形成及水化特性的协同影响。研究表明:相较于CaF_(2)单掺或多种重金属离子复掺,两者共掺能显著减少C_(3)S中的f-CaO含量,促使C_(3)S由低对称性向高对称性的多晶转变,使颗粒尺寸细化,表观缺陷数量明显增多。CaF_(2)与多种重金属离子共掺可提升C_(3)S的初始水化速率,增大C_(3)S的3 d水化放热总量,但会使诱导期结束时间延长约8.1 h。

固体废物固化稳定化处理下重金属有效态含量变化研究

采选矿固体废物含有大量重金属,随意堆放容易污染周边农田,影响农产品安全及人体健康。试验以某选矿厂遗留废渣为处置对象,采用两种固化稳定化工艺(制砖和制水泥熟料)对其进行处理,研究重金属有效态含量(As和Cd)的变化。结果表明,两种固化稳定化工艺均能有效处置固体废物,控制重金属污染,As和Cd有效态的固化率均不低于98.3%。相比制砖物料,成品砖的As和Cd有效态含量进一步降低,其中As有效态含量降低79.8%,Cd有效态含量降低80%。制砖后,重金属As和Cd得到有效的固化。制砖物料及水泥熟料的As和Cd有效态含量基本一致,其固化稳定化效果无明显差异。制砖物料的废渣掺量远高于水泥熟料,前者消纳废渣的能力比后者强,但水泥熟料的后续产品为水泥,制砖物料的后续产品为砖,水泥的稳定性远高于砖,两种工艺都能满足重金属固化稳定化要求。

废弃物中重金属元素在水泥熟料形成过程中的作用及其固化机理

利用水泥窑处理危险工业废弃物已经成为全球水泥行业发展的趋势。介绍了实验室模拟水泥窑焚烧处理含重金属元素的危险工业废弃物的研究,旨在探讨废弃物中重金属元素在水泥熟料形成过程中的作用及其固化机理。结果表明:对于所研究的8种重金属元素(Cr,Co,Ni,Cu,Cd,Pb,Zn,As),实验用工业生料中绝大部分重金属元素含量不超过西欧和美国标准。在实验用工业生料基础上掺入含有重金属元素的危险工业废弃物,可以改善生料的易烧性,尤其是较低温度(1350℃)下的易烧性。焚烧含重金属元素的危险工业废弃物时,水泥熟料的早期强度降低而后期强度略有提高。水泥熟料矿物可以固化绝大部分重金属元素,熟料矿物对重金属元素的固化具有选择性。

利用苏州河底泥生产水泥熟料技术研究

通过工业试烧确定了利用苏州河底泥生产水泥熟料的工艺参数，并对熟料及其水泥的性能进行了分析。结果表明：苏州河底泥可以满足水泥生料的配料要求；其中的有机污染物和重金属元素在水泥生产中和产品使用中对环境和人体均不会造成二次污染和危害；其熟料矿物组成及水化产物与硅酸盐熟料相同，工业化中试产品 P· O525达到 GB175－ 92要求；利用苏州河底泥生产水泥熟料在技术上是可行的。

2种浸出方法对水泥熟料的适用性比较

采用2种不同类型的代表性浸出方法:TCLP和NEN7371对不同重金属含量及不同烧制条件下所得水泥熟料进行浸出实验。结果表明,NEN7371方法下各样品中所有受试重金属几乎均有检出,大部分重金属的浸出率均高于10%;重金属的浸出浓度与其在熟料样品中含量的趋势对应性较好;TCLP方法下各样品中的受试重金属均只有部分检出,且浸出率一般在0.5%左右,浸出浓度很低,仪器检测误差较大。说明在考察水泥熟料中重金属的浸出特性时,NEN7371方法的适用性相对更好。

城市污泥用作水泥行业替代燃料的可行性分析

采用X射线荧光光谱仪、全自动数显量热仪和原子吸收分光光度计等检测手段测定3种不同来源的干化城市污泥及煤粉的成分、热值和重金属毒性,对比分析了污泥用作水泥工业部分替代燃料的可能性,通过热重（TG）试验研究了污泥掺比对混合燃料燃烧效果的影响。结果表明：3种干燥污泥发热量较高,最高可达16.02 MJ/kg,且主要成分与煤粉相似,均为CaO、SO3、Al2O3和SiO2,比例之和超过65%,可部分替代水泥生产燃料;污泥灼烧后,剩余灰分中重金属质量比满足GB 50295—2008《水泥工厂设计规范》标准限制,不会对水泥熟料产生影响;干燥污泥的加入可促进煤的燃尽,混合燃料TG曲线随污泥比例增加向低温段移动;部分混合燃料固定碳燃烧阶段放热量低于5 000 J/g,污泥掺量以不超过40%为宜。

铅锌尾矿制备水泥熟料及重金属固化特性

以桥口铅锌尾矿为原料制备水泥熟料,主要研究生料的易烧性、熟料的重金属固化、浸出毒性及水泥的强度。利用X线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析不同尾矿掺量及煅烧温度下水泥熟料的矿物相和微观结构,用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法)分析熟料中重金属的质量分数。研究结果表明:当煅烧温度超过1 350℃且加入铅锌尾矿质量分数为15%~16%时,可生产出符合GB 175—2007标准的硅酸盐水泥,其硅酸三钙(C3S)质量分数最高可达49.2%,28 d抗压强度为53.99 MPa;掺入铅锌尾矿,熟料中游离氧化钙(f-Ca O)的质量分数低于0.5%,改善了生料的易烧性;在煅烧过程中,重金属Zn,As,Cd和Pb的平均固化率分别为89.76%,83.62%,73.20%和15.19%;熟料Zn,As,Cd和Pb的浸出毒性远低于危险废物的国家标准。

株洲清水塘镉污染水塘污泥水泥固化的浸出效果研究

污泥固化对于重金属污染污泥无害化处理具有重要意义.根据浸出试验探讨了水泥与污泥配比对毒性浸出的影响.结果表明,在pH值4.0～7.0之间,水泥掺加比例10%～70%均能够将污泥中Cd降低到接近于无浸出的水平.水泥掺加比例在25%以下或65%以上时,污泥固化降低了Pb的浸出,在25%～65%之间则提高了Pd的浸出.As在低pH值下基本无浸出,但在接近中性条件下水泥掺加比例达到60%以上时其浸出大幅度增加,但均远未超过排放标准.因此,根据不同目的（仅无害化处理或资源化利用）,在污泥固化中推荐选用10%或70%作为最优水泥掺加比例.

利用水泥窑处理污水厂污泥的应用研究

介绍了利用水泥窑处理污水处理厂污泥的工业试验情况。研究结果表明,利用污水处理厂污泥替代部分粘土质原料,可以生产出合格的水泥熟料,而且可以有效地消除重金属离子以及腐败有机物产生的危害。利用水泥窑处置城市废弃物是有效利用资源、节约能源和改善环境的可持续发展之路。

污泥制备水泥及其重金属释出的初步研究

城市污泥的最佳出路是无害化处理,资源化利用,产业化发展,将城市污泥作为生态水泥的生产配料是目前污泥资源化利用的新途径。该文将城市污泥作为配料分别按照6%和20%的比例与粘土混合制成水泥并养护7天后,测定水泥熟料的一些物理化学性质以及水泥固结体的重金属浸出含量。研究结果表明:与粘土相比,污泥有烧失量大、杂质含量高、Al2O3含量偏低的特点;以低比例污泥制备成的水泥熟料的化学成分、矿物组成和物理性能更接近于普通水泥熟料;水泥固结体中铅、镉、总铬、铜和锌可浸出含量未超出GB5085.3-1996浸出毒性标准,表明污泥中的重金属离子得到有效的束缚。

水泥窑协同处置酸洗污泥工业试验研究

以特征行业酸洗污泥为研究对象,开展了利用水泥窑进行协同处置的工业试验研究,分析了协同处置对污染物排放、水泥熟料及工艺系统的影响。结果表明,掺加一定比例酸洗污泥后,相关控制指标均低于规定限值,烟气中HCl,HF排放有所增加,颗粒物,SO_2,NO_x及重金属排放没有明显变化,水泥熟料性能指标熟料和重金属浸出浓度均满足国家标准。协同处置过程中由于酸洗污泥含水率较高导致煤耗增加,但不影响水泥生产系统稳定运行。试验结果表明,水泥窑协同处置酸洗污泥具有可行性。

电镀污泥的固化及浸出毒性研究

采用水泥和细砂作固化基材处理含Ni、Cr、Cu等重金属的电镀污泥,对固化块的浸出试验表明:水泥固化该电镀污泥效果良好,固化过程中加入适当的螯合剂KS-3,可以提高固化效果,并对固化块在不同pH浸取剂下的重金属浸出浓度进行了研究。

电镀重金属污泥的水泥固化处理试验研究

采用水泥固化的方法对电镀重金属污泥进行处理研究。对固化块在不同pH值水溶液中的浸泡试验表明,在水泥与电镀重金属污泥、河沙、活性氧化铝、硅酸钠的质量比为1∶0.8∶0.20∶0.08∶0.06时,水泥固化电镀重金属污泥效果良好。水泥用量应大于电镀重金属污泥量。加入适量的活性氧化铝、硅酸钠等添加剂,可提高固化效果。研究还对固化块的养护条件及几种配比情况下固化块的抗压强度进行了初步试验。

水泥固化污泥中重金属的浸出试验研究

通过对不同掺量比例的电镀污泥和生活污泥砂浆试样的重金属浸出试验,研究了水泥固化作用对污泥中重金属浸出的影响。研究结果表明,重金属浸出浓度随着污泥掺量比例的提高而增大;不考虑物理稀释作用,同种类污泥的砂浆试样的重金属浸出浓度比较接近;随着养护龄期的延长,重金属浸出浓度呈降低趋势。

污泥基充填膏体重金属浸出机理及风险评价研究

以污水污泥替代部分煤矸石,与水泥、粉煤灰制备污泥基充填膏体材料,可以妥善处置污水污泥,同时解决矿井充填材料短缺问题。为保障地下水环境安全,研究了污泥含量10%的污泥基充填膏体的重金属浸出机理,利用熵权质量指数对污泥及污泥基充填膏体浸出液进行水质评价,并利用支持向量机构建水质评价预测分类模型。结果表明:结合浸出动力学分析重金属离子浸出规律,重金属离子质量浓度上升阶段,其质量浓度变化符合扩散作用控制的收缩核模型;污泥基充填膏体重金属浸出机理是水分子与充填膏体中游离重金属离子结合形成水合金属离子,在浓度梯度力的作用下浸出至外部水中;污泥基充填膏体浸出液水质等级整体为2级,满足Ⅲ类水质量标准。根据EWQI结果以支持向量机算法为核心,建立了水质评价模型,模型效果较好,且具有较高的统一性。

Cu^(2+)、Zn^(2+)、Cr^(6+)、Cd^(2+)和Pb^(4+)离子在水泥熟料中的固溶特性研究

通过制备未掺杂重金属以及同时掺杂Cu2+、Zn2+、Cr6+、Cd2+和Pb4+五种重金属离子的水泥熟料,利用化学分析、XRD、岩相分析、电子探针等方法研究了掺杂Cu2+、Zn2+、Cr6+、Cd2+和Pb4+离子对熟料性能的影响以及重金属在熟料矿物中的分布。研究表明:重金属的掺杂可以增加液相含量、改善生料的易烧性;在煅烧后的熟料矿物中,有巨型的阿利特矿物出现,且多被溶蚀;熟料对重金属的固化具有选择性。

以铅锌尾矿为原料煅烧水泥熟料

以广西河池富源铅锌选矿厂尾矿为主要原料煅烧制备水泥熟料,从不同煅烧温度下熟料成分的差异,水化产物的微观相貌和组成,煅烧过程中重金属的固化与熟料净浆试块的毒性浸出情况,以及熟料净浆试块的力学性能等方面探讨了用该铅锌尾矿制备水泥熟料的适宜工艺条件。试验结果表明:掺有35.4%广西河池富源铅锌尾矿的生料煅烧制备水泥熟料的最佳烧成温度为1 350℃,此时可生成大量有利于熟料强度的C2S和C3S。该水泥熟料的主要水化产物为C—S—H和钙矾石,试块前期强度的主要来源是钙矾石,后期强度的主要来源是C—S—H,C—S—H填满试块内部空隙,增大试块密实度,使试块28 d龄期的抗压强度达到43.68 MPa,与普通硅酸盐水泥P.O 42.5的28d抗压强度指标相当。煅烧过程中Pb的固化率较低,仅为21.16%,而As和Zn的固化率则高达87.61%和91.43%。养护龄期为3 d和28 d的水泥净浆试块浸出液中As、Pb、Zn的含量远低于浸出毒性标准。这种水泥熟料在生产地下胶结充填料的胶结剂方面具有一定潜力。

含重金属底泥固化及浸出毒性的研究

采用水泥固化法对某冶炼厂含重金属硫化物底泥进行固化处理。主要分析了底泥中重金属含量和不同提取剂对重金属浸出量的影响,并考察在不同底泥掺量比例和不同养护龄期对重金属浸出的影响,实验表明:重金属浸出浓度随水泥掺入比例和养护时间的增加而减少,固化最佳配比为底泥掺入量60%,固化体养护期10天,固化效果良好且稳定;固化体中Pb、Zn和Cd浸出毒性低于国家标准,但Tl的浸出仍存在显著风险。

利用水泥窑协同处置市政湿污泥的工程试验研究

由于水泥窑具有高温、碱性、负压和稳定的氧化环境等特点,利用水泥窑协同处置市政污泥不仅解决了污泥围城的问题,而且焚烧后的污泥残渣固化为熟料可节约原料,是一种符合无害化和资源化原则的污泥处置途径。依托于中材某水泥窑协同处置市政污泥项目,本文进行了81%含水率湿污泥直接入分解炉焚烧的试验。结果表明,水泥窑协同处置湿污泥对熟料的品质不会造成不利影响,熟料的强度和重金属及其浸出含量均在相关标准限值内。