生活垃圾气化后无机底渣制备免烧砖及生态风险评价研究

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1、生活垃圾气化后无机底渣制备免烧砖及生态风险评价研究1.绪论1.1城市生活垃圾现状高速发展的中国，城镇化速度的加快、产业结构的改变和交通方式的便捷，使得生活垃圾逐年增加，成分也日趋复杂。据统计全世界每年产生多达4.9亿吨的生活垃圾[1]，而北京每天产生生活垃圾达到1.84万吨，我国有三分之一以上的城市正在遭遇垃圾围城之痛。这些垃圾一方面占用大量土地，另一方面严重污染大气和地球水资源，威胁着人类健康。因此，城市生活垃圾的困扰和危害，将成为21世纪人类最大的环境问题[2]，将垃圾资源化、无害化、减量化是我

2、们现今乃至将来的处理方式。.........1.2生活垃圾热处理技术热处理技术是为使固体废弃物达到减容化、无害化或资源化利用的目的，通过高温破坏或改变其组成和结构的一种方式。主要有焚烧、热解、湿式氧化以及焙烧、烧结等方式。目前，城市生活垃圾热处理方式主要包括焚烧、热解、气化及几种工艺的组合[3]。焚烧是对将城市固体废物（MSSS扫描.....243.7气化底渣的火山灰活性研究.........253.8气化底渣最佳利用方式层次分析优选.......263.9本章小结......294气化底渣制备免烧

3、砖工艺试验研究..........304.1原料掺量及配比试验.......304.2最佳配比的灰色关联度分析..........344.3制备工艺......374.4成品性能检测.....404.5本章小结......405气化底渣免烧砖强度机理分析....435.1强度机理研究.....435.2水化反应机理研究....435.3微观试验分析.....445.4本章小结......485.气化底渣免烧砖强度机理分析气化底渣免烧砖的强度机理主要表现在物理机械作用，颗粒表面的离子交换和团粒化作用，

4、各相间界面的相互作用和水泥、电石渣的水解碳化及原料间的水化反应等四个方面。5.1强度机理研究气化底渣免烧砖制备时，搅拌机和捏合机对配合料的充分混合，使得激发剂充分激发了物料活性，并加速了物料间的反应，对砖的强度提高起到了重要作用。气化底渣免烧砖的初期强度是由成型压力所提供，适当的成型压力能够使砖坯具有一定的强度，而且可以促进原料颗粒间的紧密接触，为颗粒之间能更好地进行物理化学反应提供了保证[66]，为后期强度的形成提供了条件。如果没有成型压力所提供的外力作用，即使加入水泥和电石渣，砖坯的强度也得不到

5、改善。免烧砖颗粒物料与水发生反应形成水化膜，在水化膜作用下，部分化学键发生断裂、电离，形成胶体颗粒体系。大部分胶体颗粒表面带有负电荷，能够吸引阳离子。由于这些胶体的交换作用，颗粒表面产生不同的带电状态，使颗粒形成了大量离散分布的聚集体，使其在后期的反应中产生很高的强度。在气化底渣免烧砖的强度形成体系中，存在着气固相或液固相之间的反应。比如激发剂电石渣中的2Ca(OH)可以与空气中的2CO反应生成3CaCO的反应，就是气、固两相间的反应；加水后，粉煤灰与水泥等发生的水化反应，就是液、固两相间的反应。由

6、于这些反应的不断深入，砖体的强度得到较大提高[58]。...........结论将北京市马家楼垃圾转运站的原生垃圾筛上物、南宫堆肥筛上物及丰台填埋场开挖的矿化垃圾筛上物制备成RDF，经气化处理后产生的生活垃圾气化底渣作为研究对象。从生活垃圾气化底渣制备免烧砖的工艺配方和试验要求出发，研究了原料的种类及掺量、成型压力与水分、养护工艺和时间等因素对气化底渣制备免烧砖性能的影响，探讨了生活垃圾气化底渣制备免烧砖的最优工艺以及强度产生机理，分析了生活垃圾气化底渣制备免烧砖中重金属的形态分布及对环境的生态风险

7、评价。可得出以下结论：（1）北京市生活垃圾气化后无机底渣的主要矿物成分为α-石英，方解石和拉长石（Ca0.65Na0.32(Al1.62Si2.38O8)），主要化学组成为SiO2，CaO，Al2O3和Fe2O3，含有少量的MgO，K2O和Na2O等，为非放射性物质。生活垃圾气化底渣不具备火山灰活性，但其中含有大量的未激活的玻璃体SiO2和Al2O3等活性物质，因此需要进行激发。并采用层次分析法优选出生活垃圾气化底渣的最佳利用方式即为制备免烧砖。（2）采用电石渣、粉煤灰、水泥和气化底渣等

8、四种原料制备免烧砖，使气化底渣置于碱性环境中即碱激发方式，对其中含有的Al2O3和SiO2潜在活性物质进行激发变为有强度的胶凝材料。得出其最优试验配比为m(电石渣)：m(粉煤灰)：m(水泥)：m(气化底渣)=10%:10%:10%:70%；同样得出运用灰色关联度分析计算最优配比为m(电石渣)：m(粉煤灰)：m(水泥)：m(气化底渣)=10%:10%:10%:70%；两者结果完全一致。制备免烧砖最优工艺条件为成型压力20MPa，成型水分12%，环境温度19-21℃，相对