灰熔融过程矿物转变行为及重金属潜在风险分析

发布时间：2017-07-28 16:31

  本文关键词：灰熔融过程矿物转变行为及重金属潜在风险分析

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【摘要】：近年来,垃圾焚烧方法在垃圾处理中的地位日益加重,对飞灰的有效处理也成了亟待解决的问题。熔融可以有效达到减容减量、重金属稳定的效果,熔渣还可以制成高品质的微晶玻璃,目前国内外已经有学者在对其进行研究。但很少有人研究熔融过程中矿物转变行为及重金属的潜在生态风险。本文以垃圾焚烧飞灰为基料,研究多元氧化物的共熔融机理。考察碱度对微晶玻璃矿物组成、性能和微观结构的影响。结合分子模拟软件分析微晶玻璃形成过程中矿物晶体的结合能和晶体化学反应活性。建立重金属毒性评估模型STIM,对灰、熔渣和微晶玻璃中的重金属进行潜在生态风险评估。本文的主要结论如下:化合物SiO_2和混合物页岩灰均可降低飞灰的熔融特征温度,但页岩灰效果显著。随着碱度的升高,两种混合灰的熔融温度升高。微晶玻璃结晶度较高,且存在多晶共存现象,晶粒由不规则多面体变为饱满椭球体,然后变为有柱状体附着的片状体。微晶玻璃的吸水率随碱度升高先降低后升高,耐酸性和耐碱性均随碱度升高而升高。主晶相中,钙长石的结合能最小,助熔效果最好。钙长石与硅灰石均易失电子,且钙长石的化学反应活性高于硅灰石。熔渣中Zn的含量最高,其次为Cu,再次为As,Ni和Pb。熔融过程中,重金属的平均富集程度为PbCdCrZnCuAsNi,重金属由可还原态向残渣态迁移。通过STIM计算,灰中毒性最高的为FSA5,毒性值为54.18;熔渣中毒性最高的为FSA3,毒性值为8.17;微晶玻璃中毒性最高为FSA1,毒性为0.019。析晶处理后,重金属毒性约降低了三个数量级。
【关键词】：焚烧飞灰 熔融处理 反应活性 重金属 毒性评估
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.733
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 国内外城市生活垃圾的特性及处理现状12-13
• 1.2 垃圾焚烧飞灰的特性及处理现状13-15
• 1.2.1 垃圾焚烧飞灰的特性13-14
• 1.2.2 垃圾焚烧飞灰的处理现状14-15
• 1.3 城市垃圾焚烧飞灰中重金属的处置研究进展15-16
• 1.3.1 城市垃圾焚烧飞灰中重金属的来源及生成机理15-16
• 1.3.2 城市垃圾焚烧飞灰中重金属的危害16
• 1.4 微晶玻璃研究进展16-17
• 1.5 本课题的研究内容17-18
• 1.6 本课题的研究路线18-19
• 第2章 不同添加剂对灰熔融特性影响19-38
• 2.1 城市生活垃圾焚烧飞灰基本特性研究19-25
• 2.1.1 垃圾焚烧飞灰来源及特性分析19-22
• 2.1.2 垃圾焚烧飞灰的基本特性22-25
• 2.2 SiO_2添加对垃圾焚烧飞灰熔融特性的影响25-29
• 2.2.1 实验原料及仪器设备25-26
• 2.2.2 实验方法26-27
• 2.2.3 SiO_2添加对垃圾焚烧飞灰熔融特性的影响27-29
• 2.3 页岩灰的添加对垃圾焚烧飞灰熔融特性的影响29-36
• 2.3.1 实验原料及仪器设备29-30
• 2.3.2 实验过程及方法30-34
• 2.3.3 页岩灰的添加对垃圾焚烧飞灰熔融特性的影响34-36
• 2.4 小结36-38
• 第3章 碱度对微晶玻璃性能影响及晶体化学反应活性模拟38-55
• 3.1 实验原料、仪器及方法38
• 3.1.1 实验原料及仪器设备38
• 3.1.2 实验方法38
• 3.2 基础玻璃差热扫描量热分析38-39
• 3.3 碱度对微晶玻璃晶相特性的影响39-43
• 3.4 碱度对微晶玻璃物理化学特性的影响43-45
• 3.4.1 碱度对微晶玻璃物理机械性能的影响43-44
• 3.4.2 碱度对微晶玻璃化学稳定性的影响44-45
• 3.5 碱度对微晶玻璃微观结构的影响45-47
• 3.6 灰熔融过程中晶体化学反应活性47-54
• 3.6.1 计算软件Material Studio47-48
• 3.6.2 微晶玻璃的主要矿物模型48-50
• 3.6.3 不同晶体的结合能计算50-51
• 3.6.4 晶体的化学反应活性51-54
• 3.7 小结54-55
• 第4章 重金属赋存形态及潜在生态风险分析55-69
• 4.1 实验原料、仪器及方法55-56
• 4.1.1 实验原料及仪器设备55
• 4.1.2 实验方法55-56
• 4.2 灰熔融过程中重金属的总量分析及形态含量分布56-59
• 4.2.1 灰熔融过程中重金属的总量分析56
• 4.2.2 灰熔融过程中重金属的形态含量分布56-59
• 4.3 碱度对析晶过程中重金属的赋存形态影响59-62
• 4.3.1 微晶玻璃中重金属的总量分析59-60
• 4.3.2 微晶玻璃中重金属的形态含量分布60-62
• 4.4 熔融过程中重金属的富集特性以及形态迁移62-64
• 4.4.1 灰熔融过程中重金属的富集特性62-63
• 4.4.2 灰熔融过程中重金属的形态迁移PCA分析63-64
• 4.5 重金属的潜在生态风险性评估64-67
• 4.5.1 重金属潜在生态风险评估模型的建立64-65
• 4.5.2 重金属潜在生态风险评估65-66
• 4.5.3 重金属毒性评估66-67
• 4.6 小结67-69
• 结论69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士期间发表（含录用）的论文76

【参考文献】

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本文编号：585000