·1030 工程科学学报，第40卷，第9期 型场发射扫描电子显微镜观察水化28d净浆试样 表3充填料的制备方案及强度 的微观形貌.红外采用NEXU-670型红外光谱仪 Table 3 Preparation plan and compressive strength of the filling samples (FTR)分析水化产物的化学结构，波数范围为 编号 流动度/mm 28d抗压强度/MPa 400~4000cm1.X射线光电子能谱分析采用日本 CAT-Y 245 27.43 岛津集团Kratos公司Ultra X射线光电子能谱仪进 L-Y 265 8.88 行Cd、Al、Si、Ca、Na、O、Fe、S元素次外层电子结合 HB-Y 240 9.04 能测试 SC-Y 245 11.95 浸出液的测定：浸出液中重金属离子浓度，采用 GAT-P 235 14.03 电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP一AES) 测定 3.2充填料固镉性能分析 鉴于钢渣、矿渣和脱硫石膏中不含镉，因此将垃 3试验结果 圾焚烧飞灰原料浸出液中的Cd2+浓度和固化后的 固化体浸出液中的Cd2+浓度进行对比以评价CdP+ 经过前期大量试验得出治金渣一垃圾焚烧飞灰 的固化效果对于浸出液中的其他重金属离子选用饮 胶结体系充填料抗压强度最优配比的方案，现将4 用水中重金属离子的浓度作为评价标准. 种垃圾焚烧飞灰、钢渣、矿渣、脱硫石膏按照15%、 试验主要研究对Cd2+的固化效果，但同时固化 4%、67%和14%的质量分数进行试验.胶砂质量比 1:4,料浆中固相质量分数为80%，养护温度40± 体对于4种垃圾焚烧飞灰中其他重金属离子也有良 好的固化效果，所有超标重金属离子固化后，浸出液 1℃ 都低于饮水标准的限值.因此MSWI飞灰运用于胶 3.1充填料抗压强度及流动性能 结充填具有现实意义 矿山充填料性能的重要指标有两个：流动度和 抗压强度.我国矿山实际胶结充填强度一般1~6.5 表2为试验原料重金属离子浸出浓度，钢渣和 MPa,大部分在3MPa左右，相比北美、北欧的0.7~ 矿渣浸出液中镉含量是低于饮水标准的，超标的镉 2.5MPa要高很多，但比苏联的3~8MPa要低，根据 只来自于GAT垃圾焚烧飞灰.由表2可以看出，垃 具体情况而定因.胶结体料浆的流动度一般为 圾焚烧飞灰原样中GAT的Cu、Zn、Cd和Pb超标； 180~240mm,流动度达到250mm以上可以实现自 L、HB、SC的Pb和Cr超标；表4为4种垃圾焚烧飞 重输送 灰固化体养护28d重金属离子浸出浓度.相比于未 固化的垃圾焚烧飞灰原样，4种垃圾焚烧飞灰固化 表3为治金渣一垃圾焚烧飞灰充填料体系试验 后的各个重金属离子浸出浓度都低于饮用水标准， 结果.表中Y表示用治金渣固化，P表示用普通硅 说明充填料对重金属离子有固化作用，而且固化后 酸盐水泥固化.从表3可以看出4种垃圾焚烧飞灰 重金属离子浓度都能达标.冶金渣固化高镉GAT 治金渣固化体养护28d的流动度为240~265mm, 因此都能满足音体充填的泵送流动度的要求.28d 飞灰GAT-Y和水泥固化高镉GAT飞灰GAT-P,重 抗压强度最高为27.43MPa,最低为8.88MPa都远 金属离子浸出浓度都能低于饮水限值 远高于一般实际要求的强度，因此抗压强度也都能 表428d重金属离子浸出质量浓度 满足矿山充填体的强度要求.用水泥固化高镉的 Table 4 Leaching concentration of heavy metal ions at 28 d GAT飞灰试验组GAT-P,其流动度为235mm低于 RgL-t Cd GAT-Y组的245mm,28d抗压强度为14.03MPa,接 试样 G Cu Zn Pb GAT <1 4 11 4 1 近GAT-Y组的一半，说明冶金渣固化高镉GAT飞 < <1 ￥ > 17 3 灰的效果优于普通硅酸盐水泥. HB <1 5 12 17 2 表3中28d抗压强度从大到小依次为GAT-Y SC 1 11 12 组、SC-Y组、HB-Y组和L-Y组；而从图1中分析 GAT-P <1 2 2 3 1 的Ca(OH),含量，从高到低依次为L-Y、HB-Y、 饮水标准 吃 1000 1000 10 SC-Y和GAT-Y.碱含量越高，抗压强度越低).这 主要是因为高碱含量固化体，早期过多过快的生成水 3.3X射线衍射分析 化产物CS-H凝胶等，分布不均，影响后期水化. 治金渣-垃圾焚烧飞灰固化体养护28d的X射工程科学学报，第 40 卷，第 9 期 型场发射扫描电子显微镜观察水化 28 d 净浆试样 的微观形貌． 红外采用 NEXU--670 型红外光谱仪 ( FTIＲ) 分析水化产物的化学结构，波 数 范 围 为 400 ～ 4000 cm － 1 ． X 射线光电子能谱分析采用日本 岛津集团 Kratos 公司 Ultra X 射线光电子能谱仪进 行 Cd、Al、Si、Ca、Na、O、Fe、S 元素次外层电子结合 能测试． 浸出液的测定: 浸出液中重金属离子浓度，采用 电感耦合等离子体原子发射光谱法 ( ICP--AES) 测定． 3 试验结果 经过前期大量试验得出冶金渣--垃圾焚烧飞灰 胶结体系充填料抗压强度最优配比的方案，现将 4 种垃圾焚烧飞灰、钢渣、矿渣、脱硫石膏按照 15% 、 4% 、67% 和 14% 的质量分数进行试验． 胶砂质量比 1∶ 4，料浆中固相质量分数为 80% ，养护温度 40 ± 1 ℃ ． 3. 1 充填料抗压强度及流动性能 矿山充填料性能的重要指标有两个: 流动度和 抗压强度． 我国矿山实际胶结充填强度一般 1 ～ 6. 5 MPa，大部分在 3 MPa 左右，相比北美、北欧的 0. 7 ～ 2. 5 MPa 要高很多，但比苏联的 3 ～ 8 MPa 要低，根据 具体情 况 而 定［5］． 胶结体料浆的流动度一般为 180 ～ 240 mm，流动度达到 250 mm 以上可以实现自 重输送［6］． 表 3 为冶金渣--垃圾焚烧飞灰充填料体系试验 结果． 表中 Y 表示用冶金渣固化，P 表示用普通硅 酸盐水泥固化． 从表 3 可以看出 4 种垃圾焚烧飞灰 冶金渣固化体养护 28 d 的流动度为 240 ～ 265 mm， 因此都能满足膏体充填的泵送流动度的要求． 28 d 抗压强度最高为 27. 43 MPa，最低为 8. 88 MPa 都远 远高于一般实际要求的强度，因此抗压强度也都能 满足矿山充填体的强度要求． 用水泥固化高镉的 GAT 飞灰试验组 GAT--P，其流动度为 235 mm 低于 GAT--Y 组的245 mm，28 d 抗压强度为14. 03 MPa，接 近 GAT--Y 组的一半，说明冶金渣固化高镉 GAT 飞 灰的效果优于普通硅酸盐水泥． 表 3 中 28 d 抗压强度从大到小依次为 GAT--Y 组、SC--Y 组、HB--Y 组和 L--Y 组; 而从图 1 中分析 的 Ca ( OH) 2 含量，从高到低依次为 L--Y、HB--Y、 SC--Y和 GAT--Y． 碱含量越高，抗压强度越低［7］． 这 主要是因为高碱含量固化体，早期过多过快的生成水 化产物 C--S--H 凝胶等，分布不均，影响后期水化． 表 3 充填料的制备方案及强度 Table 3 Preparation plan and compressive strength of the filling samples 编号 流动度/mm 28 d 抗压强度/MPa GAT--Y 245 27. 43 L--Y 265 8. 88 HB--Y 240 9. 04 SC--Y 245 11. 95 GAT--P 235 14. 03 3. 2 充填料固镉性能分析 鉴于钢渣、矿渣和脱硫石膏中不含镉，因此将垃 圾焚烧飞灰原料浸出液中的 Cd2 + 浓度和固化后的 固化体浸出液中的 Cd2 + 浓度进行对比以评价 Cd2 + 的固化效果对于浸出液中的其他重金属离子选用饮 用水中重金属离子的浓度作为评价标准． 试验主要研究对 Cd2 + 的固化效果，但同时固化 体对于 4 种垃圾焚烧飞灰中其他重金属离子也有良 好的固化效果，所有超标重金属离子固化后，浸出液 都低于饮水标准的限值． 因此 MSWI 飞灰运用于胶 结充填具有现实意义． 表 2 为试验原料重金属离子浸出浓度，钢渣和 矿渣浸出液中镉含量是低于饮水标准的，超标的镉 只来自于 GAT 垃圾焚烧飞灰． 由表 2 可以看出，垃 圾焚烧飞灰原样中 GAT 的 Cu、Zn、Cd 和 Pb 超标; L、HB、SC 的 Pb 和 Cr 超标; 表 4 为 4 种垃圾焚烧飞 灰固化体养护 28 d 重金属离子浸出浓度． 相比于未 固化的垃圾焚烧飞灰原样，4 种垃圾焚烧飞灰固化 后的各个重金属离子浸出浓度都低于饮用水标准， 说明充填料对重金属离子有固化作用，而且固化后 重金属离子浓度都能达标． 冶金渣固化高镉 GAT 飞灰 GAT--Y 和水泥固化高镉 GAT 飞灰 GAT--P，重 金属离子浸出浓度都能低于饮水限值． 表 4 28 d 重金属离子浸出质量浓度 Table 4 Leaching concentration of heavy metal ions at 28 d μg·L － 1 试样 Cd Cr Cu Zn Pb GAT ＜ 1 4 11 4 1 L ＜ 1 4 7 17 3 HB ＜ 1 5 12 17 2 SC ＜ 1 5 11 12 1 GAT--P ＜ 1 2 2 3 1 饮水标准 5 50 1000 1000 10 3. 3 X 射线衍射分析 冶金渣--垃圾焚烧飞灰固化体养护 28 d 的 X 射 · 0301 ·