鉻污染土壤替代硅質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，對環(huán)境危害極大。水泥窯爐的燃燒溫度高、作用時間長，對多種有毒有害的危險廢物均有很好的處置效果，是當前研究和實踐的熱點。本文對鉻污染土壤(CCS)部分替代硅質原料燒制水泥熟料進行研究和試驗，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或參考。
　　通過化學分析、強度測試、浸提試驗及XRD/SEM分析，研究了CrO3和CCS對熟料燒成、水化、強度和鉻浸出濃度

2、的影響，以及輔助性膠凝材料和還原劑對水泥中Cr(Ⅵ)的解毒作用，并對相關機制進行了探討。結果表明:
　　(1)Cr摻量低于0.5％時，能促進硅酸鹽礦物形成和熟料水化，對提高熟料強度有利;Cr摻量超過1％時，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)護齡期延長，Cr(Ⅵ)浸出濃度減小，且3d浸出毒性越強、90d減小效果越顯著。
　　(2)CCS部分取代頁巖直到15％，對熟料燒成無不良

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，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)境保護技術規(guī)范》污染控制指標限值要求。
　　(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)護齡期延長，Cr(Ⅵ)濃度進一步減小。FeSO4和Fe(NH4)2(SO4)2對水泥中Cr(Ⅵ)具有良好的還原作用，隨用量增加，產品的Cr(Ⅵ)浸出濃度顯著降低;但隨養(yǎng)護齡期延長，Cr(Ⅵ)浸出濃度呈現(xiàn)反彈趨勢。輔助性膠凝材料與亞鐵類還原劑復合使用時，水泥中Cr(Ⅵ)浸出濃度降低明顯并且反彈很小。
　　(4)CCS替代硅質原料燒制熟料，對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，鉻隨之進入C-S-H、AFt等水化產物，大量水化產物能將其嚴密包裹，同時封堵其溶出通道。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，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，整體結構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