水泥窑协同处置含氟污泥对水泥性能及环境安全性的影响

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随着信息化的快速发展和电子元器件产量的不断增大,电子工业所产生的含氟污泥也日益增多,该种污泥的有效处置方法及资源化利用也越来越受到人们高度重视。电子含氟污泥是否属于危险固废以及何种属性危废,目前尚不清楚,而水泥窑是协同处置各种工业固废的有效而经济方法。因此,本文采用水泥窑协同处置电子含氟污泥,通过X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、以及氟的浸提和毒性浸出试验,系统研究了该种污泥的理化性质,以及水泥窑协同处置含氟污泥对水泥性能和环境安全性的影响。主要研究成果如下:(1)电子含氟污泥的化学成分主要为氧化钙、硅酸盐、铝酸盐、氟及少量Ni、Cu、Zn等重金属离子,主要晶体物相为萤石及少量铜盐和闪锌矿,晶体表面附着有机物,故其晶体特征不明显;污泥中难溶态氟占总氟的95%以上,其主要以萤石(Ca F2)形式存在,Ca F2在污泥中的质量占比约为30%。依据标准《固体废物浸出毒性浸出方法》(HJ557-2010、HJ/T300-2007及HJ/T299-2007),电子含氟污泥中的氟毒性浸出不超标,但Ni、Cu、Zn毒性浸出超标,故其属于重金属危险固体废弃物。(2)水泥窑协同处置含氟污泥的实验室研究表明:水泥窑协同处置含氟污泥可以明显改善熟料的易烧性,其合适掺量为生料质量占比的2.0%。与不掺含氟污泥的相比,掺入2.0%的含氟污泥,在1350℃、1400℃、1450℃煅烧时,熟料中的f-Ca O含量分别从3.91%降至1.13%、从2.59%降至0.50%、从0.72%降至0.26%;抗压强度分别由36.58 MPa增至49.25 MPa、42.73 MPa增至52.59 MPa、48.98 MPa变为45.68 MPa。这说明添加适量含氟污泥,对提高低温煅烧水泥熟料质量效果明显,其主要原因是适量污泥的添加促进了低温煅烧时C3S的生成。(3)水泥窑协同处置含氟污泥的工业性试验表明:在生料配比及煅烧工艺相同的情况下,在水泥生料带上掺入占生料质量2.0%的原状电子含氟污泥,与不掺污泥的相比,熟料中f-Ca O减少了1.11%,C3S含量增加了4.92%,所制备的硅酸盐水泥的28 d抗压强度提高了9.6%。添加2.0%的含氟污泥对水泥的其他性能影响不大。(4)对实验室试验掺量5.0%和工业试验掺量2.0%污泥所生产的水泥,进行了3 d、28 d净浆硬化体的毒性浸出试验,结果表明:硬化体中F和各重金属离子毒性浸出远小于标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3—2007)中毒性浸出限值。因此,水泥窑协同处置含氟污泥所生产的水泥不会对环境造成“二次危废”风险。
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