垃圾焚烧飞灰低温烧结制备多孔陶瓷体研究

发布时间：2017-06-05 15:13

  本文关键词：垃圾焚烧飞灰低温烧结制备多孔陶瓷体研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：城市垃圾焚烧飞灰是指在烟气净化系统和热回收利用系统(如节热器、余热锅炉等)中收集而得的残留物,包括烟灰,注入的吸附剂、烟道气的冷凝产物与反应产物等。垃圾在焚烧的过程中,低熔点物质挥发,冷却凝固后被烟气净化系统捕集,与其它物质一起形成垃圾焚烧飞灰,所以垃圾焚烧飞灰中含有大量的盐分,如NaCl、KCl等,并且垃圾燃烧过程中还生成了高毒性的二恶英类化合物。垃圾焚烧飞灰被国家认定为危险废弃物,如果垃圾焚烧飞灰得不到有效的处理,会严重污染环境。目前我国在处理垃圾焚烧飞灰时,常采用水泥固化后进行卫生填埋,但是由于飞灰中含有大量氯化物,造成水泥固化体长期稳定性差,而且水泥固化并没有彻底分解飞灰中的二VA英,容易造成环境污染。针对这种情况,本文分别对水泥固化和干压垃圾焚烧飞灰成型并低温烧结制多孔陶瓷体进行了研究,以实现垃圾焚烧飞灰的无害化和资源化。论文研究了水泥固化垃圾焚烧飞灰并低温烧结制多孔陶瓷体。水泥注浆成型固化后烧结实验结果表明:当温度在900℃时,烧结体的抗压强度极低,当温度为1200℃时,烧结体的抗压强度才达到7.31MPa。通过添加四硼酸钠和高岭土降低烧结温度并提高烧结体的强度,进行正交实验得到最佳添加比例,飞灰:四硼酸钠:高岭土为4:2:3。XRD和SEM分析结果表明固化体烧结后主要生成了钙铝黄长石、硅酸钙等,四硼酸钠的助熔效果明显;浸出实验的结果表明:烧结体中重金属Ni、Cu、Pb、Zn、Cr和Cd的浸出浓度远低于国家标准。制作泡沫混凝土实验表明:发泡添加剂添加量为0.7%时,发泡效果良好,当泡沫添加为100%时,孔隙率为85%,体积密度为736 kg/m3;烧结制多孔陶瓷体实验结果表明:后随着烧结温度的升高,多孔陶瓷体的干密度先缓慢降低,然后迅速升高。在焚烧飞灰干压成型低温烧结制备多孔陶瓷体的研究中,废玻璃作为添加剂,碳酸钙作为发泡剂、硼酸作为助溶剂。干压成型实验发现,飞灰的含水率应在12%,淀粉添加量为4%时,成型体抗压强度最高;烧结实验结果表明:随着硼酸、烧结温度和玻璃粉含量的增加,烧结体的致密化程度越高;XRD分析结果表明:玻璃熔融固化飞灰时主要生成了CaSiO3玻璃晶相;重金属浸出实验表明烧结温度超过900℃时,重金属浸出浓度符合国家标准,其中重金属Pb、Ni和Cd的浸出浓度均小于0.5mg/L,且当烧结温度提高到1000℃时,重金属Cr和Cu的浸出浓度降低到4.3mg/L和0.05mg/L。随着烧结温度的升高,多孔陶瓷的孔径逐渐减小;助熔剂的添加和碳酸钙发泡剂的添加,增大了多孔陶瓷的孔径。
【关键词】：垃圾焚烧飞灰 重金属 干压成型 水泥固化 多孔陶瓷体
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.65;X705
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-30
• 1.1 城市垃圾现状及构成13
• 1.2 城市生活垃圾处理现状13-14
• 1.3 垃圾焚烧飞灰的来源及其组成14-24
• 1.3.1 垃圾焚烧飞灰的产生14-15
• 1.3.2 垃圾焚烧飞灰的组成及其理化性质15-16
• 1.3.3 垃圾焚烧飞灰的处理方法及现状16-23
• 1.3.4 优缺点分析23-24
• 1.4 国内外多孔陶瓷研究现状24-25
• 1.5 技术路线及主要创新点25-27
• 1.5.1 技术路线25-27
• 1.5.2 主要创新点27
• 1.6 主要研究内容及意义27-30
• 1.6.1 研究内容27-28
• 1.6.2 研究意义28-30
• 第二章 实验材料与方法30-45
• 2.1 实验原料30-32
• 2.1.1 飞灰的物化分析30-32
• 2.1.2 废玻璃粉的物化分析32
• 2.2 实验药品与仪器32-34
• 2.2.1 实验仪器32-33
• 2.2.2 实验药品33-34
• 2.3 实验方法34-38
• 2.3.1 水泥固化成型34
• 2.3.2 水泥固化体烧结方法34-35
• 2.3.3 干压成型35-36
• 2.3.4 干压成型烧结方法36
• 2.3.5 水泥固化烧结制泡沫混凝土的方法36-38
• 2.3.6 干压成型法制多孔陶瓷体的方法38
• 2.4 实验测定方法38-45
• 2.4.1 重金属浸出浓度的测定38-39
• 2.4.2 重金属浸出率39
• 2.4.3 XRD分析39
• 2.4.4 扫描电镜分析（SEM）39-40
• 2.4.5 火焰原子吸收测重金属含量40
• 2.4.6 热重分析40-41
• 2.4.7 抗压强度的测定41
• 2.4.8 含水率的测定41
• 2.4.9 体积密度、吸水率和气孔率的测定41-42
• 2.4.10 重金属挥发量的测定42-45
• 第三章 水泥固化及低温烧结稳定化的研究45-67
• 3.1 实验概述45
• 3.2 实验方法45-46
• 3.3 水泥固化飞灰46-50
• 3.3.1 养护时间及碳酸钠添加剂对水泥固化强度的影响46
• 3.3.2 水泥固化体的抗压强度46-48
• 3.3.3 水泥固化体重金属浸出48
• 3.3.4 水泥的固化机理分析48-50
• 3.4 水泥固化体烧结稳定化初步研究50-53
• 3.4.1 烧结对水泥和飞灰固化体重金属浸出的影响50-51
• 3.4.2 烧结对重金属挥发的影响51-52
• 3.4.3 烧结对抗压强度的影响52-53
• 3.5 水泥固化体烧结性质优化实验研究53-59
• 3.5.1 正交实验53-55
• 3.5.2 高岭土添加量单因素对重金属浸出的影响55-56
• 3.5.3 温度和四硼酸钠助熔剂对烧结体重金属浸出影响56-58
• 3.5.4 助熔剂四硼酸钠对重金属挥发量的影响58
• 3.5.5 高岭土对重金属挥发的影响58-59
• 3.6 烧结机理分析59-65
• 3.6.1 烧结体XRD分析59-62
• 3.6.2 扫描电镜分析62-64
• 3.6.3 烧结机理分析64-65
• 3.7 本章小结65-67
• 第四章 垃圾焚烧飞灰干压成型及低温烧结稳定化研究67-81
• 4.1 实验概述67
• 4.2 实验方法67-68
• 4.3 干压成型68-71
• 4.3.1 淀粉添加量对成型体强度的影响68-69
• 4.3.2 含水率对成型体强度的影响69-70
• 4.3.3 玻璃粉添加量对成型体强度的影响70
• 4.3.4 干压成型原理分析70-71
• 4.4 干压成型烧结研究71-78
• 4.4.1 不同温度对烧结的影响71-72
• 4.4.2 不同时间对烧结情况的影响72
• 4.4.3 不同含量助溶剂对烧结的影响72-73
• 4.4.4 废玻璃含量对烧结的影响73-74
• 4.4.5 烧结体抗压强度分析74-75
• 4.4.6 烧结体重金属浸出75-76
• 4.4.7 烧结体重金属挥发76-78
• 4.5 烧结机理分析78-79
• 4.6 本章小结79-81
• 第五章 垃圾焚烧飞灰低温烧结制备多孔陶瓷研究81-92
• 5.1 实验概述81
• 5.2 实验方法81-82
• 5.3 水泥固化烧结制多孔陶瓷体82-86
• 5.3.1 发泡剂添加量的选择82
• 5.3.2 泡沫添加体积量对泡沫混凝土的影响82-83
• 5.3.3 烧结制多孔陶瓷体的表观特征83-84
• 5.3.4 烧结温度对多孔陶瓷干密度的影响84-85
• 5.3.5 烧结温度对多孔陶瓷体抗压强度的影响85-86
• 5.4 干压成型法制多孔陶瓷体86-89
• 5.4.1 热重分析86-87
• 5.4.2 不同发泡温度对多孔陶瓷体结构的影响87-88
• 5.4.3 硼酸添加量对多孔陶瓷体结构的影响88
• 5.4.4 发泡剂含量对多孔陶瓷体结构的影响88-89
• 5.5 不同制作工艺的多孔陶瓷对比89
• 5.6 小结89-92
• 第六章 结论与建议92-96
• 6.1 结论92-94
• 6.2 建议94-96
• 参考文献96-105
• 致谢105-106
• 攻读学位期间主要的学术成果106

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