水泥工業(yè)處理含重金屬危險廢物的技術研究.pdf

1、危險廢物的處理技術，是當前全世界共同面臨的一個十分嚴重和緊迫的問題。含重金屬的危險廢物在處理時有其特殊性和危險性，處理工藝和技術設備不當，不但處理效果差，而且極易造成嚴重二次污染。而以往常用的傳統(tǒng)技術方法，在處理含重金屬的危險廢物時均有不同的缺陷和問題。相比較而言，新型干法水泥工藝本身工業(yè)規(guī)模巨大，煅燒熟料時的密閉高溫堿性環(huán)境，以及最終水泥熟料產(chǎn)品的有效固化作用，均使得這項技術在處理含重金屬的危險廢物時，具有得天獨厚的明顯優(yōu)勢。

2、 另外，論文研究了高溫區(qū)廢物中的重金屬與熟料礦物之間的反應過程和機理、重金屬的存在形態(tài)的變化。還研究分析了重金屬固化機理，確定其溶入固溶體的溶入率，以及進入熟料礦物形成固溶體后，水泥熟料礦物組成的變化和水泥熟料性能的變化。最后，檢測了載體(熟料)的環(huán)境安全性，對不同齡期的水泥進行了組成、重金屬浸出值的測試，以分析和研究載體的殘余毒性及對環(huán)境的長期安全性。 通過研究和分析，論文得到了下列結論： (1)基于新型干法水泥

3、工藝的技術優(yōu)勢和工業(yè)特點，在處理含重金屬元素的危險廢物時，相比其它技術方法，新型干法水泥工藝固化重金屬更徹底，可有效避免廢氣、灰渣等二次污染問題，實現(xiàn)高危害廢棄物處理過程中的全程生態(tài)化和產(chǎn)品的高質(zhì)量的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 (2)隨著混合廢棄物摻加量的逐漸增大，生料燒結性能得到了很大改進，有的重金屬減少f-CaO、提高熟料質(zhì)量有最佳摻量，超過了限量f-CaO反而增多，比如PbO和Cr2O3；有的重金屬能大幅度減少f-CaO，改善效果明顯，

4、如MnO2、CuO、Ni2O3、SnO2、Co2O3有的少量即可改善熟料質(zhì)量，再增加摻量，變化不大，如CuO和NiO。 (3)重金屬的離子半徑對熟料的燒結、礦物形成、液相形成、以及熟料強度有一定的影響： 隨著離子半徑的增大，所摻重金屬氧化物對生料易燒性的影響成一個有利的大體趨勢；重金屬元素對促進熟料中C3S的形成影響是隨著離子半徑的逐漸增大而愈趨明顯；通過對摻入重金屬氧化物的熟料做SEM分析，從圖片上可以看出有的重金

5、屬的加入是不利于熟料液相的生成，但這種情況隨著離子半徑的增大可以逐漸改善甚至促進液相的形成，這是結合XRD數(shù)據(jù)分析得出的結論；通過對摻入重金屬氧化物的熟料做強度測試，可以發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律，隨著離子半徑的不斷增大，它對熟料的強度影響也是由消極專為積極。 摻MnO2、Co2O3、Cr2O3的樣品明顯比基準樣生成的液相多，而摻V2O5，Ni2O3的樣品明顯比基準樣生成的液相少。 (4)實驗室模擬煅燒條件下，重金屬元素以1。0％

6、摻量單摻時的固化率分別為：Mn81.2％、Cr 67.3％、Co 72.8％、Ni 58.5％、Cu 61.0％、Zn 65.9％、Cd52.7％、Pb 63.1％、As 78.4％、V80.4％；混摻時的固化率分別為Mn 86.0％、Cr 87.7％、Co91.4％、Ni89.5％、Cu 80.9％、Zn 81.1％、Cd75.1％、Pb 79.6％、As 88.3％、V87.6％。 單摻時不同重金屬元素固化率不同，有的較高

7、，有的較低，而復合摻加時互相影響，固化率均比單摻時有所提升。 (5)重金屬離子的浸出量因重金屬的種類而異，與其在試塊中的含量無直接關系。 采用去離子水作為浸取液，結果各種重金屬的浸取值都很小，說明重金屬元素通過物理包容、化學吸附、結晶作用等進入了熟料的內(nèi)部，在中性溶液中熟料保持穩(wěn)定，因而重金屬便穩(wěn)固的保留在結構中，很難浸出。當調(diào)整溶液PH為酸性時，重金屬的浸取值大幅度上升，但仍然遠低于國家浸出毒性鑒別標準。說明水泥熟

8、料對重金屬的固化效果很好。 (6)對重金屬元素在熟料主要礦物相中的選擇性固溶有決定影響的主要有兩個方面的因素：①熟料主要礦物相的晶體結構；②重金屬元素自身的條件。 Zn主要存在于熟料的中間礦物中；As、Co、Cu和Ni大部分存在于熟料的中間礦物相中，但在GS和C2S中也有存在；Cd和Pb則不能明顯區(qū)分出主要存在于熟料的哪個主要礦物中，可以認為它們是比較均勻地分布在熟料主要礦物中；cr則由于部分區(qū)域含量過于集中而壓制了

9、其他區(qū)域的反射波，因而在面掃描圖像中不能很好地顯示，有待于尋求新的測試研究方法。 (7)當以2.0％比例摻燒污泥、舊電池、熒光粉、油墨時，其中所含的各重金屬元素的固化率均在99％以上，這說明利用熟料燒成來固化危險廢物中的重金屬效果很好。而且2.0％的摻量低于飽和摻量，在實際的工業(yè)生產(chǎn)中應用時，由于干法窯內(nèi)有充足過量的氧氣，且燒成環(huán)境為堿性，可中和酸性氣體，焚燒全過程均在負壓下完成對重金屬固化效果更好，所以危險廢物的摻量可適當增

10、加。 (8)摻燒2.0％廢棄物時，熟料的重金屬浸出值均遠小于GB5085.3-1996(危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別)浸出毒性標準。這是因為大部分的重金屬元素在熟料燒成過程中參與了熟料礦物的形成反應，由于熟料燒成是高堿性的環(huán)境，加上重金屬相互作用促進固化反應，最終各種重金屬元素都轉(zhuǎn)變成難溶的化合狀態(tài)，被固定于礦物晶格中。 如果將新型干法水泥工業(yè)與廢棄物處理結合起來，組成生態(tài)工業(yè)園區(qū)，使生態(tài)水泥工業(yè)與環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展