鉻污染土壤替代硅質(zhì)原料燒制水泥熟料研究.pdf

1、鉻污染土壤總量大、分布廣、毒性強(qiáng)，對(duì)環(huán)境危害極大。水泥窯爐的燃燒溫度高、作用時(shí)間長，對(duì)多種有毒有害的危險(xiǎn)廢物均有很好的處置效果，是當(dāng)前研究和實(shí)踐的熱點(diǎn)。本文對(duì)鉻污染土壤(CCS)部分替代硅質(zhì)原料燒制水泥熟料進(jìn)行研究和試驗(yàn)，旨在探索水泥窯協(xié)同處置CCS的可行性，為CCS及其他含鉻固體廢棄物的綜合治理提供理論指導(dǎo)或參考。
　　通過化學(xué)分析、強(qiáng)度測(cè)試、浸提試驗(yàn)及XRD/SEM分析，研究了CrO3和CCS對(duì)熟料燒成、水化、強(qiáng)度和鉻浸出濃度

2、的影響，以及輔助性膠凝材料和還原劑對(duì)水泥中Cr(Ⅵ)的解毒作用，并對(duì)相關(guān)機(jī)制進(jìn)行了探討。結(jié)果表明:
　　(1)Cr摻量低于0.5％時(shí)，能促進(jìn)硅酸鹽礦物形成和熟料水化，對(duì)提高熟料強(qiáng)度有利;Cr摻量超過1％時(shí)，上述一系列性能都向反方向發(fā)展。隨Cr摻量增加，熟料Cr(Ⅵ)和∑Cr浸出濃度增大;隨養(yǎng)護(hù)齡期延長，Cr(Ⅵ)浸出濃度減小，且3d浸出毒性越強(qiáng)、90d減小效果越顯著。
　　(2)CCS部分取代頁巖直到15％，對(duì)熟料燒成無不良

3、影響，且熟料礦物發(fā)育更完整、水化活性更好，強(qiáng)度略有提高。CCS摻量越高，熟料的Cr(Ⅵ)和∑Cr浸出濃度越大;隨齡期延長，各試樣的Cr(Ⅵ)和∑Cr浸出濃度減小。CCS取代量低于8％時(shí)，Cr(Ⅵ)和∑Cr浸出濃度分別低于0.05mg/L和0.15mg/L，符合《HJ/T301鉻渣污染治理環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》污染控制指標(biāo)限值要求。
　　(3)礦渣、鋼渣、粉煤灰等工業(yè)廢料均能有效降低水泥產(chǎn)品的Cr(Ⅵ)浸出濃度，且摻量越大效果越好，其中

4、鋼渣最好、礦渣次之、粉煤灰最差;隨養(yǎng)護(hù)齡期延長，Cr(Ⅵ)濃度進(jìn)一步減小。FeSO4和Fe(NH4)2(SO4)2對(duì)水泥中Cr(Ⅵ)具有良好的還原作用，隨用量增加，產(chǎn)品的Cr(Ⅵ)浸出濃度顯著降低;但隨養(yǎng)護(hù)齡期延長，Cr(Ⅵ)浸出濃度呈現(xiàn)反彈趨勢(shì)。輔助性膠凝材料與亞鐵類還原劑復(fù)合使用時(shí)，水泥中Cr(Ⅵ)浸出濃度降低明顯并且反彈很小。
　　(4)CCS替代硅質(zhì)原料燒制熟料，對(duì)鉻離子起到良好的固定效果，可歸因于鉻在熟料燒成和水泥水化過

5、程中的雙重固化機(jī)制:熟料燒成過程中，絕大多數(shù)鉻能夠固溶于C2S、C3S等熟料礦物;水泥水化過程中，鉻隨之進(jìn)入C-S-H、AFt等水化產(chǎn)物，大量水化產(chǎn)物能將其嚴(yán)密包裹，同時(shí)封堵其溶出通道。鋼渣、礦渣等輔助性膠凝材料能降低水泥中Cr(Ⅵ)的浸出濃度，一方面是由于本身含有亞鐵等還原性物質(zhì)，可以持續(xù)還原Cr(Ⅵ);另一方面，這些材料具有潛在的水硬性，整體結(jié)構(gòu)隨齡期延長而更趨致密，阻隔了Cr(Ⅵ)溶出。
　　上述研究表明，以鉻污染土壤替代硅