杨恒等：胶结充填用治金渣协同垃圾焚烧飞灰固镉机理 ·1029· 将4种垃圾焚烧飞灰原样进行X射线衍射分 定其28d的抗压强度. 析，观察其物相组成，得到图1所示结果.从图1中 2.1.2净浆试块的制备 可以看出，4种垃圾焚烧飞灰主要成分为一些碱性 为防止尾砂中SO,的干扰，一般制备净浆试块 化合物，如Ca(OH)2、Ca0、CaCIOH等.图1中GAT 进行X射线衍射、红外、热重和X射线光电子能谱 的Ca(OH),衍射峰强度最低，HB和L的Ca(OH)2 分析等.按照胶砂试块制备比例将垃圾焚烧飞灰、 衍射强度最高，说明GAT的Ca(OH)z含量最低，HB 钢渣、矿渣、脱硫石膏进行混合，加入一定量的水，注 和L的Ca(OH)2含量最高. 入尺寸为30mm×30mm×50mm的净浆模具，养护 条件跟砂浆块一致. 由于垃圾焚烧飞灰固化体浸出液中镉的含量， 531 远远低于各种微观分析的检测限，一般重金属离子 的浸出浓度不高，因此添加硝酸镉进行X射线衍 HB 射、红外、热重、X射线光电子能谱分析.添加硝酸 镉的量考虑到以下3方面问题：不超过文献中的最 大添加量0；高于最低的检仪器测限，即X射线光 GAT 电子能谱分析仪1%的质量分数检测限；安全问题. 保持原来的固相质量分数不变，在条件设定的一定 0 20 30 40 0 60 70 20K) 量的水中加入不同量的硝酸镉，经过多次尝试，质量 1-羟钙石(Ca(0H):):2-岩盐(NaCl):3-无水石膏 分数为3%的硝酸镉溶液能够满足以上要求.将4 (CaS04):4-钾盐(KCl):5-方解石(CaC0,):6-石英 种垃圾焚烧飞灰中添加质量分数为3%的硝酸镉进 (SiO2);7一氧化钙(CaO):8一碱式氯化钙(CaCIOH) 行研究. 图14种垃圾焚烧飞灰X射线衍射图 2.1.3浸出液的制备 Fig.1 X-ray diffraction patterns of four types of municipal waste in- 浸出试验根据国标水平振荡法HU557一2009 cineration fly ash specimens 《個体废物浸出毒性方法水平振荡法》进行.将养护 表24种垃圾焚烧飞灰原样和治金渣重金属浸出质量浓度 28d样品破碎，再通过3mm孔径的筛子.称取干基 Table 2 Leaching concentration of heavy metal ions for the four types of 重量100g试样，置于2L提取瓶中，液固比10L:1 municipal waste incineration fly ash and slag specimens ug-L-1 kg·盖紧瓶盖后垂直固定在水平震荡装置上，调节 试样 Cd Cr Cu In Pb 震荡频率为110±10min-、振幅为40mm,在室温下 GAT 2600 <10 6800 31700 3030 震荡8h后取下提取瓶，静置16h,在压力过滤器上 L <1 311 126 353 6710 装好滤膜并收集浸出液，按照各待测物分析方法要 HB <1 159 <7 98 2934 求进行保存 SC <1 179 <7 517 5913 2.2测试方法 矿渣 0.07 6.59 1.94 6.33 0.32 试验原料比表面积根据GB8074一2008《水泥 钢渣 0.08 8.51 1.90 10.2 公 比表面积（勃氏法）》标准测定，充填料浆流动度根 饮水标准 5 50 1000 1000 10 据GB/T2419一2005《水泥胶沙流动度测定方法》 标准测定. 2 试验及分析方法 抗压强度测定：将试块养护至规定龄期，抗压强 度测定参照GB/T17671一1999《水泥胶砂强度检验 2.1试样制备 方法(IS0法)》进行. 2.1.1胶砂试块的制备 净浆试样的测定：将净浆试块破碎，置于无水乙 将垃圾焚烧飞灰、钢渣、矿渣和脱硫石膏按 醇中浸泡24h以终止反应，然后在40℃下烘干至恒 15%、4%、67%和14%质量分数进行混合，按80% 重，破碎，研磨至70μm以下.X射线衍射测试用 质量分数添加水，按1：4的胶砂质量比添加尾砂，制 RigakuuUltima-V型X射线衍射仪(Cu靶，波长为 成治金渣-垃圾焚烧飞灰充填料，试件尺寸为40mm× 15.406nm,工作电流为40mA,工作电压为40kV,扫 40mm×160mm,在温度40±1℃、相对湿度90%以 描范围10°~100°，步长为0.02)测定各龄期净浆 上的环境下将充填料试块养护至强度测试龄期，测 试样的物相.扫描电镜采用SUPRA55 SAPPHIRE杨 恒等: 胶结充填用冶金渣协同垃圾焚烧飞灰固镉机理 将 4 种垃圾焚烧飞灰原样进行 X 射线衍射分 析，观察其物相组成，得到图 1 所示结果． 从图 1 中 可以看出，4 种垃圾焚烧飞灰主要成分为一些碱性 化合物，如 Ca( OH) 2、CaO、CaClOH 等． 图 1 中 GAT 的 Ca( OH) 2衍射峰强度最低，HB 和 L 的 Ca( OH) 2 衍射强度最高，说明 GAT 的 Ca( OH) 2含量最低，HB 和 L 的 Ca( OH) 2含量最高． 1 ―羟 钙 石 ( Ca ( OH) 2 ) ; 2 ― 岩 盐 ( NaCl ) ; 3 ― 无 水 石 膏 ( CaSO4 ) ; 4 ― 钾 盐 ( KCl) ; 5 ― 方 解 石 ( CaCO3 ) ; 6 ― 石 英 ( SiO2 ) ; 7 ―氧化钙( CaO) ; 8 ―碱式氯化钙( CaClOH) 图 1 4 种垃圾焚烧飞灰 X 射线衍射图 Fig． 1 X-ray diffraction patterns of four types of municipal waste in￾cineration fly ash specimens 表 2 4 种垃圾焚烧飞灰原样和冶金渣重金属浸出质量浓度 Table 2 Leaching concentration of heavy metal ions for the four types of municipal waste incineration fly ash and slag specimens μg·L － 1 试样 Cd Cr Cu Zn Pb GAT 2600 ＜ 10 6800 31700 3030 L ＜ 1 311 126 353 6710 HB ＜ 1 159 ＜ 7 98 2934 SC ＜ 1 179 ＜ 7 517 5913 矿渣 0. 07 6. 59 1. 94 6. 33 0. 32 钢渣 0. 08 8. 51 1. 90 10. 2 11 饮水标准 5 50 1000 1000 10 2 试验及分析方法 2. 1 试样制备 2. 1. 1 胶砂试块的制备 将垃圾 焚 烧 飞 灰、钢 渣、矿渣和脱硫石膏按 15% 、4% 、67% 和 14% 质量分数进行混合，按 80% 质量分数添加水，按 1∶ 4的胶砂质量比添加尾砂，制 成冶金渣--垃圾焚烧飞灰充填料，试件尺寸为 40 mm × 40 mm × 160 mm，在温度 40 ± 1 ℃、相对湿度 90% 以 上的环境下将充填料试块养护至强度测试龄期，测 定其 28 d 的抗压强度． 2. 1. 2 净浆试块的制备 为防止尾砂中 SiO2的干扰，一般制备净浆试块 进行 X 射线衍射、红外、热重和 X 射线光电子能谱 分析等． 按照胶砂试块制备比例将垃圾焚烧飞灰、 钢渣、矿渣、脱硫石膏进行混合，加入一定量的水，注 入尺寸为 30 mm × 30 mm × 50 mm 的净浆模具，养护 条件跟砂浆块一致． 由于垃圾焚烧飞灰固化体浸出液中镉的含量， 远远低于各种微观分析的检测限，一般重金属离子 的浸出浓度不高，因此添加硝酸镉进行 X 射线衍 射、红外、热重、X 射线光电子能谱分析． 添加硝酸 镉的量考虑到以下 3 方面问题: 不超过文献中的最 大添加量［4］; 高于最低的检仪器测限，即 X 射线光 电子能谱分析仪 1% 的质量分数检测限; 安全问题． 保持原来的固相质量分数不变，在条件设定的一定 量的水中加入不同量的硝酸镉，经过多次尝试，质量 分数为 3% 的硝酸镉溶液能够满足以上要求． 将 4 种垃圾焚烧飞灰中添加质量分数为 3% 的硝酸镉进 行研究． 2. 1. 3 浸出液的制备 浸出试验根据国标水平振荡法 HJ557 ― 2009 《固体废物浸出毒性方法水平振荡法》进行． 将养护 28 d 样品破碎，再通过 3 mm 孔径的筛子． 称取干基 重量 100 g 试样，置于 2 L 提取瓶中，液固比 10 L∶ 1 kg． 盖紧瓶盖后垂直固定在水平震荡装置上，调节 震荡频率为 110 ± 10 min － 1、振幅为 40 mm，在室温下 震荡 8 h 后取下提取瓶，静置 16 h，在压力过滤器上 装好滤膜并收集浸出液，按照各待测物分析方法要 求进行保存． 2. 2 测试方法 试验原料比表面积根据 GB8074 ― 2008《水泥 比表面积( 勃氏法) 》标准测定，充填料浆流动度根 据 GB /T2419 ― 2005《水泥胶沙流动度测定方法》 标准测定． 抗压强度测定: 将试块养护至规定龄期，抗压强 度测定参照 GB /T17671 ―1999《水泥胶砂强度检验 方法( ISO 法) 》进行． 净浆试样的测定: 将净浆试块破碎，置于无水乙 醇中浸泡 24 h 以终止反应，然后在 40 ℃下烘干至恒 重，破碎，研磨至 70 μm 以下． X 射线衍射测试用 ＲigakuuUltima--IV 型 X 射线衍射仪( Cu 靶，波长为 15. 406 nm，工作电流为 40 mA，工作电压为 40 kV，扫 描范围 10° ～ 100°，步长为 0. 02°) 测定各龄期净浆 试样的物相． 扫描电镜采用 SUPＲA 55 SAPPHIＲE · 9201 ·