MSWI飞灰在水泥基材料中的资源化利用及重金属的影响与控制研究

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1、同济大学工学博士学位论文MSWI飞灰在水泥基材料中的资逐丝到旦壁重垒基笪壁堕皇墼!型堑塞摘要城市垃圾焚烧飞灰中因含有较高浸出浓度的重金属而属于危险废弃物，必须对之进行稳定化处理。与此同时焚烧飞灰中的主要化学成分属CaO--SiOz-AI。03(Fe20a)体系，所以焚烧飞灰既有污染性，又有资源利用性，因此如何安全有效地处置利用焚烧飞灰已成为急需解决的环境和社会问题。国内外对焚烧飞灰的处置着重于无害化处理，而对其所具有的资源性却未能利用。本文运用ICP、XRD、SEM、DSC、IR、NMR、MIP、ACIS等试验方法，借助固体物理、环境化学、地球环境工程学、渗流理论以及固液界面反应动力学等基础

2、理论，针对焚烧飞灰的主要物理化学性能、焚烧飞灰中重金属的浸出机制、焚烧飞灰一水泥复合胶凝材料的宏观性能、水化特性、微观结构、重金属离子迁移模式及重金属离子的浸出行为等方面进行了系统全面的研究工作，首次建立了焚烧飞灰一水泥复合胶凝体系中重金属离子的浸出模型，并在此基础上首次提出了焚烧飞灰一水泥复合胶凝材料的环境安全性评价体系。研究结果表明，焚烧飞灰具有微弱的火山灰活性；焚烧飞灰一水泥复合胶凝体系具有与普通水泥胶凝体系不同的水化进程以及微观结构：水泥对于焚烧飞灰中重金属具有良好的固化效果，重金属离子在复合胶凝体系中的迁移扩散是极其缓慢的，重金属的浸出浓度远远低于固体废物浸出毒性鉴别标准；运用环境

3、安全性评价体系对焚烧飞灰一水泥复合胶凝体系的安全性进行了综合评价，认为通过材料之间的优化组合得到的焚烧飞灰一水泥复合胶凝体系，不仅具有优良的物理力学性能，而且在使用环境中可确保其稳定性及长期安全性，不会对环境造成二次污染，可探索焚烧飞灰的资源化再利用。关键词：城市垃圾焚烧飞灰，重金属，浸出毒性，固化／稳定化，胶凝活性，水化，渗流结构，扩散，迁移，安全性评价旦堕盔兰三堂堡圭堂垒垦塞塑墨塑3茎垄查塑董堑整主箜童塑垡型旦墨蔓垒星箜墅堕皇墼型墅塞__I-_--—__●__●-_●。_●___-●__●。_____●-●●●■。●___●__l●-I-I_■■__-●I_■___■_■■_●_●--_

4、。●●。。—’。____-。。-I●I-__●-_--_●’●‘_______●______。。。●●’，—’’———1——————————————————————————————————一一AbstractMunicipalsolidwastesincinerationflyash(MSWIflyash)maycontainwaterleachablemetals，SOitisregardedashazardousandmustbesolidified／stabilized．MSWIflyashpossessnotonlypollutionbutalsoresourcereusing，of

5、whichmaincompositionbelongstoCaO—Si02-A1203-Fe203system．SohowtotreatandreuseMSWIflyashsafelybecomesocietyandenvironmentproblemwhichneedstobeurgentlyresolved．AtpresentdomesticandoverseasresearchonMSWIflyashtreatmentstressondetoxificationtreatment，butitSresourceisnotutilized．BymeansofICP,X-raydiffrac

6、tion(XRD),scanningelectronmieroscope(SEM)，differentialscanningcalorimetry(Dso，infraredspectroscopy(IR)，solidstatenuclearmagneticresonance(NMR)，mercuryintrusionporosity(bliP)，ACimpedancespectroscopy(ACIS)，itwasnotonlystudiedsystemicallythatmainphysicalchemistrycharacteristicofMSWIflyash，heavymetalsl

7、eachingmachanismfromMSWIflyash，propertiesofsystem，hydrationcharacteristicandmicrostuetureofMSWlflyash-cementcompoundementitioussystems，butalsostudiedthatheavymetalionstransferringpatternandleachingbehaviour