垃圾焚燒飛灰微晶玻璃化及Cr固化機(jī)理

1、垃圾焚燒飛灰微晶玻璃化及 Cr 固化機(jī)理垃圾焚燒是我國(guó)城市生活垃圾的主要處理方式之一 , 其環(huán)境問(wèn)題 備受 關(guān)注。垃圾焚燒飛灰因富含鉛、鋅、鉻、銅等重金屬元素, 已被 列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄 (2016 版),為 HW772-002-18 危固。垃圾 焚燒飛灰一般 采用防滲填埋、水泥固化、熔融固化等方式處置 , 存在 有毒重金屬浸出風(fēng) 險(xiǎn)。 垃圾焚燒飛灰無(wú)害化處置資源化利用已經(jīng)成為 亟需研發(fā)的重要課題。 本研究以生活垃圾焚燒飛灰為原料 , 廢玻璃、 粉煤灰、鋼渣、酸洗污泥和 揮發(fā)窯渣等為添加料 , 制備了多種類型的 微晶產(chǎn)品 , 研究了堿度對(duì)微晶玻 璃析晶的影響 , 構(gòu)建了微晶玻璃快速 析晶模型

2、 ,揭示了 Cr 在微晶玻璃中的 固化機(jī)理 ,主要結(jié)論如下 :以垃 圾焚燒飛灰、不銹鋼渣和粉煤灰為原料 , 研 究了堿度對(duì)透輝石微晶玻 璃的影響?；诶贌w灰的高 Ca 低 Si 的 化學(xué)組成特點(diǎn),調(diào)控(Ca+Mg和(Si+AI)在混合料中的比例,采用高溫熔融 熱處理技術(shù)制得 了 CaO-MgO-AI2O3-SiO2 系微晶玻璃。系統(tǒng)研究了堿度 (Ca+Mg)/(Si+AI) 的變化對(duì)微晶玻璃析晶動(dòng)力學(xué)、 橋氧含量、 結(jié)晶相 組成、 微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械物理性能、耐化學(xué)腐蝕性的影響。結(jié)果表明 , 當(dāng)堿度從 1.2 降低到 0.9 時(shí), 橋氧含量增加 , 玻璃網(wǎng)絡(luò)的聚合度增加。 硅氧四面體與三 個(gè)

3、橋氧相連接的結(jié)構(gòu)單元的含量增加致聚合度增加、 析晶活化能增加。微 晶玻璃的硬度和抗彎強(qiáng)度隨堿度的降低而降低 , 堿度為 1.2 時(shí),微晶玻璃的 抗彎強(qiáng)度、耐酸度和耐堿度分別為 120.4 MPa > 99 呀口 99% 均高于工 業(yè)用微晶板材 ( JC/T2097-2011) 規(guī)定的抗彎強(qiáng)度 70 MPa 耐酸度 96 呀口耐堿度 98% 勺要求。以垃 圾焚燒飛灰和底灰為原料 ，以鉛揮發(fā)窯渣 為發(fā)泡劑 ， Na3PO4 為穩(wěn)泡劑 ， 制備了泡沫微晶玻璃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ，68wt%垃圾焚燒飛灰、17wt.% 底灰、10wt.%鉛揮發(fā)窯渣和5wt.%Na3PO3 勺原料 ，經(jīng)球磨后混合后在

4、1150C 保溫 1h 所制備的試樣具有較優(yōu)的綜合 性能，氣孔直徑為 0.3? 1.2mm, 表觀密度為 0.92 g/cm3, 孔隙率為 70.45%, 吸水率為 10.21%, 抗壓強(qiáng)度為 12.33 MPa 。本研究為垃圾焚燒灰協(xié)同處置 鉛揮發(fā)窯渣并 高值化利用提供了新的解決方法。 建立了“快速析晶”模型 闡明了 快速析晶的分相 -形核 -晶體生長(zhǎng)機(jī)制?；A(chǔ)玻璃分相過(guò)程中 ,Na+ 和 K+降低了玻璃網(wǎng)絡(luò)聚合度,加速了基礎(chǔ)玻璃的分相，提高了透輝石主 晶 相的形核驅(qū)動(dòng)力，主晶相與玻璃相界面處形成富Na+和K+的擴(kuò)散層，縮小形核溫度和晶化溫度差 ,使形核與晶體生長(zhǎng)在相同溫度下連續(xù)進(jìn)行。提高擴(kuò)散層中 Na2O 的含量 ,可促進(jìn)玻璃網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步解聚。隨著Na+從O.IOmol增加到0.14mol,基礎(chǔ)玻璃中的晶粒數(shù)量增加了3.5倍，但是使得晶體顆粒周圍快擴(kuò)散層中 Si-O-Na 鍵的含量相對(duì)變少 ,反而 抑制了晶 體的生長(zhǎng)。研究了 Cr 在微晶玻璃中的固化機(jī)理。 Cr 在于輝 石相中形成置 換固溶體 ，被固化在微晶玻璃中 ，多余的 Cr 以鎂鉻尖晶 石 MgCr2O4 的 形態(tài)被固化在晶相中，這兩種晶相都不易被環(huán)境中H+置換