杨恒等：胶结充填用治金渣协同垃圾焚烧飞灰固镉机理 ·1031· 线衍射图谱如图2所示.由图2(a)可知，二水石膏 英也有残余.从图2得出，主要水化产物有钙矾石， 都有剩余，未反应完全.垃圾焚烧飞灰原料中的石 Friedel盐 (a) 一二水石膏b一钙矾石 (b) a一二水石膏b钙矾石 c-Friedel盐d一石英 c-Friedel盐d-石英 CAT-5% inwhoh GAT-3% HB wwWm.o GAT-1% GAT-O 1015202530354045505560 1015202530354045505560 20Me9 209 图2冶金渣一垃圾焚烧飞灰固化体养护28dX射线衍射图谱.()4种垃圾焚烧飞灰各添加3%镉：(b)GAT飞灰添加不同质量分数的镉 Fig.2 X-ray diffraction patterns of municipal waste incineration fly ash-solidified bodies cured for 28d:(a)4 kinds of waste incineration fly ash add- ed 3%cadmium:(b)GAT fly ash added different mass concentrations of cadmium 对于高镉GAT飞灰，研究添加0、1%、3%和 SC 5%的硝酸镉对其的影响.从图2(b)可以看出，随 着镉的浓度的增加，钙矾石的衍射峰不断降低，结晶 HB 数量不断减少，说明镉的加入会影响钙矾石晶体的 生长.图2(b)中GATO的钙矾石衍射峰依次在衍 GAT 射角15.800,18.919,22.939,32.100,40.919处，对 应的半高宽依次为0.307,0.439,0.327,0.491， 0.418.GAT-5%的钙矾石衍射峰依次在衍射角 15.820,18.882,22.959,32.302,40.881处，对应的 半高宽依次为0.344,0.226,0.322,0.363,0.437. 5001000 150020002500300035004000 波数/cm 衍射角有轻微的偏移，半高宽有明显的变化，可能是 图34种垃圾焚烧飞灰各添加3%镉固化体养护28d红外图谱 Cd+的加入使晶格畸变所致. Fig.3 IR spectra of the municipal waste incineration fly ash-solidi- 3.4红外光谱分析 fied bodies added 3%cadmium cured for 28 d 图3为4种垃圾焚烧飞灰添加3%镉净浆试块 动引起. 养护28d的红外光谱图.从图3中可以看出4种垃 1118.49cm1为S-0不对称伸缩峰带回，603 圾焚烧飞灰的特征峰位置基本一致，主要产物基本 cm'由S0?弯曲振动引@，说明水化产物中残余 相同.3411.07和1624.15cm-1为C5-H凝胶和钙 大量未反应完的二水石音以及生成了钙矾石，这和 矾石中结晶水的0-H键的特征峰.GAT在3600 X射线衍射分析结果相一致 cm附近有明显峰形，为Ca(OH),中O-H伸缩振 综上所述，红外分析说明水化产物除了X射 动峰.GAT在3411.07和1624.15cm-'的特征峰相 线衍射分析的钙矾石、Friedel盐外还有C-S-H 对其他3种垃圾焚烧灰更强，透过率更低，吸收率更 凝胶. 高，官能团数量越多，说明反应生成的C-S一H凝胶 3.5热重分析 和钙矾石也越多，因此抗压强度也越大.1435.40 图4为4种垃圾焚烧飞灰添加3%镉净浆试块 cm'是C0的非对称伸缩振动带，主要是试样碳 养护28d的热重差示扫描量热热曲线图.从图4可 化引起 以看出，4种垃圾焚烧飞灰固化体都有一个明显的 451.26cm附近表征Si-0弯曲振动.975.02 失重段，范围为50~150℃，分别对应于117.8℃， cm'处为硅酸盐特征吸收峰带圆，并且也是CSH 119.2℃，123.4℃，和127.5℃4个吸热峰，说明这 凝胶特征峰，由硅氧四面体中SO键非对称伸缩振 个吸热峰造成的失重在总失重中占有较大比例，而杨 恒等: 胶结充填用冶金渣协同垃圾焚烧飞灰固镉机理 线衍射图谱如图 2 所示． 由图 2( a) 可知，二水石膏 都有剩余，未反应完全． 垃圾焚烧飞灰原料中的石 英也有残余． 从图 2 得出，主要水化产物有钙矾石， Friedel 盐． 图 2 冶金渣--垃圾焚烧飞灰固化体养护28 d X 射线衍射图谱． ( a) 4 种垃圾焚烧飞灰各添加3% 镉; ( b) GAT 飞灰添加不同质量分数的镉 Fig． 2 X-ray diffraction patterns of municipal waste incineration fly ash-solidified bodies cured for 28 d: ( a) 4 kinds of waste incineration fly ash add￾ed 3% cadmium; ( b) GAT fly ash added different mass concentrations of cadmium 对于高镉 GAT 飞灰，研究添加 0、1% 、3% 和 5% 的硝酸镉对其的影响． 从图 2( b) 可以看出，随 着镉的浓度的增加，钙矾石的衍射峰不断降低，结晶 数量不断减少，说明镉的加入会影响钙矾石晶体的 生长． 图 2( b) 中 GAT--0 的钙矾石衍射峰依次在衍 射角 15. 800，18. 919，22. 939，32. 100，40. 919 处，对 应的半高宽依次为 0. 307，0. 439，0. 327，0. 491， 0. 418． GAT--5% 的钙矾石衍射峰依次在衍射角 15. 820，18. 882，22. 959，32. 302，40. 881 处，对应的 半高宽依次 为 0. 344，0. 226，0. 322，0. 363，0. 437． 衍射角有轻微的偏移，半高宽有明显的变化，可能是 Cd2 + 的加入使晶格畸变所致． 3. 4 红外光谱分析 图 3 为 4 种垃圾焚烧飞灰添加 3% 镉净浆试块 养护 28 d 的红外光谱图． 从图 3 中可以看出 4 种垃 圾焚烧飞灰的特征峰位置基本一致，主要产物基本 相同． 3411. 07 和 1624. 15 cm － 1为 C--S--H 凝胶和钙 矾石中结晶水的 O--H 键的特征峰． GAT 在 3600 cm － 1附近有明显峰形，为 Ca( OH) 2中 O--H 伸缩振 动峰． GAT 在 3411. 07 和 1624. 15 cm － 1的特征峰相 对其他 3 种垃圾焚烧灰更强，透过率更低，吸收率更 高，官能团数量越多，说明反应生成的 C--S--H 凝胶 和钙矾石也越多，因此抗压强度也越大． 1435. 40 cm － 1是 CO2 － 3 的非对称伸缩振动带，主要是试样碳 化引起． 451. 26 cm － 1附近表征 Si--O 弯曲振动． 975. 02 cm － 1处为硅酸盐特征吸收峰带［8］，并且也是 C--S--H 凝胶特征峰，由硅氧四面体中 Si--O 键非对称伸缩振 图 3 4 种垃圾焚烧飞灰各添加 3% 镉固化体养护 28 d 红外图谱 Fig． 3 IＲ spectra of the municipal waste incineration fly ash-solidi￾fied bodies added 3% cadmium cured for 28 d 动引起． 1118. 49 cm － 1为 S--O 不对称伸缩峰带［9］，603 cm － 1由 SO2 － 4 弯曲振动引［10］，说明水化产物中残余 大量未反应完的二水石膏以及生成了钙矾石，这和 X 射线衍射分析结果相一致． 综上所述，红外分析说明水化产物除了 X 射 线衍射分析的钙矾石、Friedel 盐 外 还 有 C--S--H 凝胶． 3. 5 热重分析 图 4 为 4 种垃圾焚烧飞灰添加 3% 镉净浆试块 养护 28 d 的热重差示扫描量热热曲线图． 从图 4 可 以看出，4 种垃圾焚烧飞灰固化体都有一个明显的 失重段，范围为 50 ～ 150 ℃，分别对应于 117. 8 ℃， 119. 2 ℃，123. 4 ℃，和 127. 5 ℃ 4 个吸热峰，说明这 个吸热峰造成的失重在总失重中占有较大比例，而 · 1301 ·