飛灰水泥即用來固化焚燒時飛灰的水泥。垃圾焚燒產生的飛灰中有大量的有毒重金屬(Cr,Pb等),屬於國家規定的危險廢物，在進入危險廢物填埋場之前必須經過穩定化/固化處理。
水泥固化是一種套用比較廣泛的固化/穩定化方法，與石灰固化等傳統方法相比，具有更好的固化效果。目前，國內的不少危險廢物填埋場已經開始採用水泥固化技術來控制焚燒飛灰的重金屬污染。
基本介紹
- 中文名：飛灰水泥
- 外文名：fly ash cement
- 飛灰組成：SiO2、Al2O3等
- 作用：固化焚燒時的飛灰
- 屬性：水泥
- 其他方法：石灰固化、化學藥劑固化
簡介,飛灰成分,飛灰摻量與固化體抗壓強度,飛灰摻量與固化體浸出毒性,浸提劑pH值對重金屬浸出濃度的影響,
簡介
近年來，垃圾焚燒技術以其良好的減容效果和能源回收效率逐漸成為垃圾減量化和資源化技術的研究發展方向。然而，焚燒產生的飛灰中有大量的有毒重金屬(Cr,Pb等),屬於國家規定的危險廢物，在進入危險廢物填埋場之前必須經過穩定化/固化處理。傳統的穩定化/固化處理技術包括石灰固化等，存在著固化體強度不高和對重金屬的穩定效果不好等缺點，因此國內外紛紛開展了對新型的穩定化/固化藥劑和技術的研究。有機螯合劑具有極高的重金屬捕集效率和長期的生物穩定性在國內外已有廣泛研究。
水泥固化是一種套用比較廣泛的固化/穩定化方法，與石灰固化等傳統方法相比，具有更好的固化效果。與化學穩定化方法相比，則在成本上具有一定優勢。此外，對城市垃圾焚燒飛灰做成份分析後可以發現，在飛灰中含有大量的和SiO2、Al2O3、CaO等物質，與火山灰材料十分類似。因此飛灰形成的水泥固化體可以在確保全全的前提下進行一定的資源化再利用，如用於修建危險廢物填埋場的護坡等。同時，採用水洗預處理可以去除飛灰中大部分可溶性物質，減少了飛灰的量，在一定程度上減輕了水泥固化增容比較大的問題。目前，國內的不少危險廢物填埋場已經開始採用水泥固化技術來控制焚燒飛灰的重金屬污染。
飛灰成分
焚燒飛灰的元素組成:採用X射線螢光光譜實驗(XRF)對焚燒飛灰的元素組成進行分析,實驗結果。分析結果表明，鹽田垃圾焚燒廠焚燒飛灰的主要元素包括Cl、O、K、Ca、S、Na等.另外,還含有一定量的重金屬，包括Zn、b、Cu、Cd等.飛灰中CaO含量較高，接近40%,而SiO2、Al2O3的含量則較低,二者總量之和不足7%，該組成不利於焚燒飛灰作為建築材料的使用。另外，這種飛灰中氯鹽和硫酸鹽含量較高。這兩種鹽類的大量存在會對水泥固化有明顯的干擾作用。
飛灰摻量與固化體抗壓強度
採用水泥固化技術處理危險廢物，其固化體應具有一定的抗壓強度，抗壓強度最低限值為0. 2MPa，以避免固化體受擠壓後破碎而造成更大環境危害。不同飛灰摻量固化體在標準養護不同齡期進行無側壓抗壓強度測量。固化體抗壓強度隨飛灰摻量增大而減小，其範圍為0. 12 ～ 36. 9 MPa。飛灰摻量在90%時，固化體抗壓強度為0. 12 MPa，低於0. 2 MPa限值。因此，飛灰摻量在80%( 抗壓強度為0. 31 MPa) 以下時，其 固 化 體 抗 壓 強 度 滿 足 要 求。對 於FA20、FA40、FA50、FA60固化體，抗壓強度隨齡期(3、7、28d) 的延長而增大; 而FA80、FA90固化體，由於水泥所占比例下降，固化體抗壓強度變化不大。這是由於飛灰活性很低、不具有黏結性，固化體中水泥比例較大時，作為水泥主要水化產物的鈣礬石和C—S—H凝膠數量增大，固化體抗壓強度增加。當飛灰摻量大於80%時，水泥在固化體中比例減小，由水泥水化產物數量降低引起的抗壓強度變化相對減弱，因此，FA80、FA90固化體抗壓強度變化不大。
飛灰摻量與固化體浸出毒性
隨著飛灰摻量的增加，固化體中Pb和Cd浸出濃度隨之增大，且浸出範圍分別為0. 8 ～ 2. 19 mg /L、0. 05 ～ 0. 32 mg /L，這主要是因為: 一方面固化體中飛灰摻量越大，重金屬含量相對提高，固化體中重金屬質量濃度增大，致使重金屬浸出濃度增大; 另一方面是隨著飛灰摻量加大，水泥量減少，影響水泥水化產物生成量，致使含飛灰固化體強度降低、結構鬆散，重金屬容易浸出。可見，硫鋁酸鹽水泥固化飛灰中重金屬具有較好效果。其中，除FA20、FA40固化體Cd浸出濃度符合《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889-2008)限值外，其餘固化體Pb和Cd浸出濃度均高於標準限值，尤其FA20固化體Pb浸出濃度為0. 8 mg /L，超過標準限值的0. 25 mg /L。因此，從衛生填埋的角度來看，用硫鋁酸鹽水泥對城市垃圾焚燒飛灰固化處理中Pb和Cd浸出是值得考慮的問題。
浸提劑pH值對重金屬浸出濃度的影響
由於飛灰固化體最終處理是自然堆放或作為建築路基材料，所以不可避免會被自然降雨所淋浸。近年來因工業污染，酸雨現象嚴重，南方地區常出現pH < 5的降雨，有時甚至低於3. 0，而金屬離子在酸性介質中更容易浸出。為評價浸提劑p H值對固化體中重金屬的浸出影響，又由於FA40固化體對飛灰的固化效果較好( 主要是抗壓強度及重金屬浸出性能) ，因此，對FA40固化體 ( 標準養護28d) 分別在p H值為1、2. 64、5、7、9、11的浸提劑中進行重金屬浸出實驗。
p H值範圍的選擇依據是為了考察固化體在自然界酸雨以及強酸、強鹼環境下重金屬浸出特性而設定的，以考察固化體的耐酸、鹼腐蝕性能。對於飛灰摻量40%的固化體，當p H值為5、7、9、11時，固化體中重金屬均未能檢測出，說明40%飛灰摻量已經完全阻止鹼性環境重金屬的浸出，這可能與金屬在鹼性環境容易形成沉澱而被固定有關。當p H值為1、2. 64時，重金屬有明顯浸出現象，且浸出濃度隨p H值減小而增大，說明酸性環境有利於重金屬的浸出，這是因為酸性條件下較大濃度的H+促進了以酸溶態存在的可溶性重金屬的浸出。
