钢渣安定性与堆存浸出特性研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sunzhiqiang7310
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目前国内外钢渣的综合利用已经取得了长足的进步并积累了一定的成效,但依旧还存在一些问题。就钢渣安定性而言,目前尚需进一步探明影响钢渣安定性的因素及其影响大小,同时也需要建立一种快速安全的评价方法用于评价钢渣的安定性问题;就钢渣浸出特性而言,目前因缺少系统全面的对于钢渣浸出液中离子浓度的分析,而尚不能明确指导堆存过程中钢渣对土壤环境影响的评价;并且安定性与浸出特性是否有关联性也有待进一步明晰。基于此,本文通过对钢渣中f-Ca O含量、f-Mg O含量、压蒸粉化率以及构造特征的测试来分析钢渣的安定性,并构建新的安定性评价方法;通过对不同后处理方式下的钢渣进行安定性和浸出特性的分析,明晰不同因素对其变化规律的影响;最后开展了钢渣安定性指标与浸出特性的关联分析等方面的研究。主要的结论如下:(1)热泼渣和箱式热闷渣均为硅酸三钙渣,其中热泼渣中f-Ca O和f-Mg O含量较高;箱式热闷渣由于已经经过箱式压蒸处理,f-Ca O和f-Mg O的含量相对低一些,且由于碱度系数高活性相对更好。(2)原渣中f-Ca O含量均不符合质量分数不大于4%的要求,仅压蒸后的各渣能符合此项要求。综合来看,不能仅靠f-Ca O含量来评价钢渣的安定性,f-Ca O含量只能作为钢渣安定性评价的主要指标之一。(3)两种钢渣的压蒸粉化率均大于沸煮粉化率,且两种钢渣的压蒸粉化率随着自然堆存时间的延长而降低。对于自然堆存方式而言,在武汉雨水相对充沛的地区,箱式热闷大渣存放至粉化率不大于5.9%至少需要9个月,箱式热闷小渣和热泼渣则需要至少11个月。粉化率能更好地评价钢渣的安定性,推荐作为评价安定性的关键指标之一。(4)提出了通过测试试样在一定时间、温度、压力条件下经过反应釜处置后的粉化率来快速安全评价钢渣安定性的新方法。该法改变了多年来传统的一次最多获取一个样品粉化率的测试方法,实现一次性多个样品的同时测定,同时可以在任意不同反应时间时取存测试样品,并在相对低的温度下实现了快速、安全的钢渣安定性测定。(5)钢渣原渣浸出液与钢渣砂浆浸出液中离子浓度中最高的元素为Ca,制成砂浆对于Al和Si等元素还具有一定的固化作用。就钢渣和钢渣砂浆的水浸/酸浸下重金属离子浸出特性而言,对标GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》,均没有浸出毒性;但对标GB8978-1996《污水综合排放标准》,在酸浸条件下,本研究中选用的钢渣需要关注锰离子的浸出行为;且随着自然堆存时间延长,由于碳酸化作用钢渣经时浸出液的p H、钙离子和镁离子的浓度均呈现出一个先增加再降低的趋势。(6)从关联度分析来看,在总钙、氢氧化钙、f-Ca O、总镁、氢氧化镁、f-Mg O几种组分中,含镁矿物含量与钢渣压蒸粉化率的关联度比含钙矿物的更高,其中f-Mg O含量与压蒸粉化率的关联度最高,建议后期将f-Mg O含量作为钢渣安定性评价的主要指标之一。(7)对钢渣原渣而言,水浸条件下由于钾钠离子在水中的溶解度比较大,而钙、镁形成的相应钢渣矿物组分在水中的溶解度偏小,表征在与p H值的关联度上钾钠离子的高;而酸浸条件下,由于钢渣中的C3S、C2S以及f-Ca O和f-Mg O等都非常容易和酸发生化学反应,进而促进了钙、镁等离子从钢渣颗粒表面脱离而向溶液的转移,表征在与p H值的关联度上钙和镁离子的浓度关联度高。(8)对钢渣砂浆而言,在所有的离子中,钙离子与浸出液p H的关联度均为最大,其主要原因是钢渣砂浆成型时加入了水泥,而水泥不论是在水溶液中还是在酸性溶液中都会水化释放出大量钙离子,进而水泥的水化把控了整个浸出液的碱性强弱。
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