水泥熟料固化危险工业废弃物中重金属元素的研究

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1、搦要摘要利用水泥回转窑处理危险工业废弃物芷圈益得到全球水泥行业的关注。本文在对现有泼弃物处理方法对院分辑的基础上，提出了幂

2、l嗣水泥图转窑焚烧处理危险工业废弃物的有关问题，阐述了利用水泥圈转察焚烧处理含有重金属元素危险工业废弃物麴方法幂爨优缺点。在此基础上，在实验室模拟进行了刹用水泥熙转窑焚烧处理含重金属元素的危险工业废弃物的实验研究，并透过XRD、XPS、DTA、EPMA等分柝测试手段，探讨了危险工业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枫理。并针对用水泥熟料固化重金满元素进行了生料烧结性能实验、重金属元素在熟料中固化率实验、重金属元素在熟料矿物中分布实验、固化重金属

3、元素后熟料矿物榍分毒斤实验以及重金属元素在熟料中存在徐态的实验。在这些实验的基础上，进行了有关理论分板，得到了下列结论：l随着混合泼弃物掺热量的逐渐增大，生料烧结性能得到了很大改善：在混合废弃物掺烧量足够大的前提下，生料固相和液相反应发生了明显的变化，熟料主要矿物C3S的形成温度有睽显降低，降低幅度大约在200℃左右；差热分誊厅表明，当混合废弃物掺量达到一定水平时，热熊利用成为可能；高掺量混合凌弃物对生料烧结性能影响麴作爝枫理还有待进一步砑究。2所研究重金属元素在实验室模拟煅烧条件下的固化率分别为：Q83。8篱；Co86。1％1Ni86．5％1Cu74。3％1Zn74，3％1Cd88

4、。l筠；Pb86．3％1AS89．3％1由于实验室模拟煅烧与工业回转窑气流的循环方式不同，重金属元素在工业熟料中的固化率大于实验室模拟固化率；同时，重金属元素在混合废弃物中的存在形态会影H向其在熟料中的固化率，并使这种情况下的固化率大予单纯以氧化物形式加入的化学试剂的固化率；不同的水泥生料因熟料矿物的不同丽使熟料对重金属元素的匿化率有所不网；3熟料矿物对重金属元素靛固化具有选择性：Zn集中存在予熟料的中间矿物中；As、Co、Cu和Ni大部分存在予熟料的中闻矿物相中，键在C3S和C2S中也有存在；Cd和Pb则不能明显区分湛主要存在于熟料的哪个主要矿物中，可以认为它{f!是比较均匀地分布

5、在熟料主要矿物中。j乏焱王业大学工学联士学位论文4随着生料中混合废弃物掺量的增大，在本实验所确定的化学试剂掺烧量的前提下，掺烧所带入的重金属元素对熟料主要矿物相没有本质的影响。5嗣属于第一过渡系元索的Co：Ni；Cu；Zn和Fe在原子结构上具有很大靛相似性，它们可以敬代Fe两形成置换型圆溶体：C。3+，Ni3+，e舻+主要取代夕≮面体中的Fe羚，面Zn2÷主要取代四面体中的Fe》：同时，C03+，Ni3+，Cu2+和Zn2+可{以填充在C3A的半径为1。47矗的孔穴中形成间隙式固溶体；C枣+和pb4+可以取代C3S中和02一以八面体形式连接的Ca2+；As3+可以取代Si04四面体中

6、的Si4+。6由于Co；Ni；Cu：Zn的原子序数和电负性的增大，使正电荷和02一之间引力加大，使它们更加接通，减小了离子间的距离，黧面间距也随之变小。所以，无论以混合废弃物的形式还是以单纯化学试剂形式掺烧，带入熟料中的菱金满元素都会弓

7、起熟料中间矿物相晶面间距的减小，而对于C3S和C2S则没有这样的规律。7通过XPS和热力学分析，8种重金属元素在水泥熟料主要矿物相中存在的主要价态分别是：er，十3；Co，+3；Ni，+3；Cu，+2：Zn，+2；Cd，+2：Pb，+4：As，+3。关键词危险工业废弃物；重金属元素：水泥熟料；固化机理Il攘受ABSTRACTThereisatrend

8、aroundtheworldforcementindustrytodisposehazardousindustrialwastes(HIW)bymeansofcementrotarykiln。InthepapeLnothebaseofcontrastexistingwastetreatingmeans，introducesomeproblemsondisposinghazardousindus键ialwastesfHlW)bymeansofcementrotarykilnandformulatethemeritsanddemerits，AsimulationofburningHIWw

9、ithcementsinteringprocessunderlaboratoryconditionwasstudiedtomakecertainoftheeffectofheavymetalelementsfromHlWontheclinkerformingprocessandtheheavymetalelements’incorporationmechanismintheclinkerduringtheprocessbymeansofXRD、XpS、D强