1 武汉科技大学城市建设学院, 武汉 430065
2 中国科学院武汉岩土力学研究所, 岩土力学与工程国家重点实验室, 武汉 430071
我国电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣堆存量大, 污染严重, 亟需开发经济可行的资源化利用技术。采用电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣制备一种路面基层材料(RBM), 并研究以不同Ca/Si比(质量比)制备的RBM的化学组成、力学性能、耐久性、浸出特性、水化产物和孔隙结构。采用X 射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDX)和压汞等表征手段研究RBM的水化产物及微观结构, 利用浸出试验研究RBM的浸出特性。结果表明, 当Ca/Si为0.8时, RBM力学性能和孔隙结构最优, 养护7 d后的无侧限抗压强度(UCS)达9.06 MPa, 满足中国水泥土路面基层I级标准。RBM耐久性优异, 养护28 d的RBM经过9次冻融循环和干湿循环试验后, UCS分别为11.63、9.90 MPa。RBM中的主要水化产物为CaAl2Si2O8·4H2O、3CaO·Al2O3(C3A)、2CaO·SiO2(C2S)和CaMnSi4O8, 水化产物相互交错填充孔隙提高了RBM的强度及耐久性。RBM中重金属和氨氮浸出浓度符合中国地下水标准。该研究可在实现电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣大规模利用的同时节约路面基层材料成本。
电解锰渣 城市生活垃圾焚烧底渣 路面基层材料 无侧限抗压强度 耐久性 浸出特性 水化产物 electrolytic manganese residue municipal solid waste incineration bottom ash road base material unconfined compressive strength durability leaching characteristic hydration product
对生活垃圾焚烧飞灰电熔法玻璃化制品的工艺进行了研究, 发现添加飞灰的质量分数为40%时, 玻璃态样品具有优异的耐酸、耐水和耐碱性能。按照GB/T 41015-2021《固体废物玻璃化处理产物技术要求》进行检测, 发现样品的各项指标远优于技术要求中规定的指标, 尤其是绝大多数样品未检出可浸出的有害物质含量。采用该方法制备的玻璃适用于装饰玻璃、水淬玻璃及玻璃棒等制品, 是生活垃圾资源化、飞灰玻璃制品高值利用的有效探索。
垃圾焚烧 飞灰 电熔 玻璃化 危废 waste incineration fly ash electric melting vitrification hazardous waste
1 内蒙古工业大学土木工程学院, 呼和浩特 010051
2 兴泰建设集团有限公司, 鄂尔多斯 017000
3 内蒙古电力(集团)有限责任公司蒙电项目建管分公司, 呼和浩特 010020
孔结构是混凝土微观结构中重要的组成部分, 影响着混凝土的宏观性能, 为了研究生活垃圾焚烧灰渣代替天然砂对混凝土孔结构和抗压强度的影响, 通过核磁共振技术对生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土微观孔结构进行测试, 分析了孔隙率和孔隙分布变化规律, 并根据分形理论研究了孔隙分形特征, 获得各孔径区间的分形维数与整体分形维数, 并探讨了各孔径占比、孔隙率和分形维数与抗压强度之间的灰熵关联度。结果表明: 随生活垃圾焚烧灰渣代砂率的增加, 混凝土孔隙率增加, 无害孔占比减小, 抗压强度降低; 分形维数随着生活垃圾焚烧灰渣代砂率的增加而减小, 由于生活垃圾焚烧灰渣具有潜在的水硬性, 随龄期的增长, 分形维数呈增加趋势, 同时孔隙结构得到了优化。灰熵关联度分析发现生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土整体分形维数和无害孔占比对抗压强度影响最大。
生活垃圾焚烧灰渣 混凝土 孔结构 抗压强度 核磁共振 分形理论 municipal solid waste incineration bottom ash concrete pore structure compressive strength nuclear magnetic resonance fractal theory
长安大学地球科学与资源学院, 陕西 西安 710054
采用高温高压密闭消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定了垃圾焚烧残渣中的Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Cd, Ba和Pb共9种重金属元素及Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd等16项稀土元素的含量。 实验确定密闭消解罐中, 以HF-HNO3-HCl(1:2:1)三元混酸体系于185 ℃烘箱中12 h可完全消解垃圾焚烧残渣样品, 同时对ICP-MS测试工作条件(包括雾室温度、 雾化气流速、 辅助气流速、 冷却气体流速、 采样深度等)进行了优化。 采用Rh为内标元素进行信号漂移校正和基体补偿, 得到25种分析元素标准曲线的线性相关系数(r)大于0.999 9, 方法检出限在0.001~1.01 ng·g-1, 样品分析测试的相对标准偏差(RSD)小于4.5%(n=3)。 测试结果表明本次分析的垃圾焚烧残渣样品中Cr, Cu, Zn, Zr, Cd, Ba和Pb元素含量偏高, 其中Pb含量高达(1 459±8) mg·kg-1, 稀土元素平均总量为(199±2) mg·kg-1, 整体呈下降趋势, 并显示相对富集轻稀土。 该方法准确可靠, 适合多元素尤其是挥发性金属元素含量的准确分析, 重金属及稀土元素测试结果为垃圾焚烧残渣后处理及回收有重要参考意义。
高温高压密闭消解 重金属 稀土元素 垃圾焚烧残渣 High-pressure closed digestion ICP-MS Heavy metal REEs Waste incineration ICP-MS 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3168
1 太原理工大学土木工程学院，太原 030024
2 山西大学电力与建筑学院，太原 030013
针对当前城市垃圾焚烧飞灰(MSWI)处置费用高昂、环境污染严重等问题，提出一种利用微生物矿化原理制备免烧结垃圾焚烧飞灰砖的方法。通过在飞灰砖固结体中加入微生物菌液，利用微生物诱导碳酸盐沉积原理，实现飞灰中重金属的固化和稳定化。本文以垃圾焚烧飞灰、Ca(OH)2、砂子、微生物菌液为原材料，通过单因素试验，探究了制备微生物飞灰砖最优的飞灰掺量、菌液浓度、营养液中钙离子浓度。试验结果表明，当飞灰掺量为40%（质量分数），菌液OD600值为0.60，营养液中钙离子浓度为0.30 mol/L时，飞灰砖力学性能最优。此时规格为100 mm×100 mm×50 mm免烧结微生物飞灰砖的干密度为1 937.40 kg/m3，抗压强度达到33.90 MPa，并且重金属浸出浓度满足限值要求,实现垃圾焚烧飞灰的资源化利用。
垃圾焚烧飞灰 微生物 免烧结砖 抗压强度 重金属浸出浓度 MSWI fly ash microorganism unburned brick compressive strength heavy metal leaching concentration
1 杭州泽天科技有限公司, 浙江 杭州 310052
2 浙江工业大学经贸管理学院, 浙江 杭州 310023
HCl 气体是垃圾焚烧排放的污染气体之一，不仅能够对焚烧设备和监测仪器造成腐蚀，而且会对人体产生危害。对HCl 浓度进行有效在线监测关系到焚烧设备的使用和监测仪器的运行。基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术，研发出一种在线监测HCl 浓度的激光气体分析仪。通过实验室测试可知，基于TDLAS 技术的激光气体分析仪线性误差不高于±1% F.S 且具有很好的稳定性指标。该气体分析仪在垃圾焚烧烟气排放处的应用，表明1.742 μm 吸收谱线能够进行HCl 浓度的检测。该分析仪具有不受背景气体交叉干扰、不受粉尘与视窗污染影响、响应速度快以及可靠性高等优点。
大气光学 可调谐半导体激光吸收光谱 HCl 监测 垃圾焚烧 激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110101
