煅烧水泥熟料过程中Hg、Pb、Cd的逸放及其污染防治的研究

摘要

利用固体废弃物作水泥工业生产的原燃料，是水泥工业的持续发展的重要方向。但随着固体废弃物越来越广泛地被应用，一些有害组分也随之被引入，其中相当部分在煅烧过程中会逸放污染环境。其中Hg、Pb、Cd的逸放污染尤为值得注意。 本文以多家水泥厂的生料、熟料、窑尾灰以及各种废弃物为研究对象，利用火焰原子吸收分光光度法、冷原子吸收分光光度法和X射线衍射分析等方法，研究其在煅烧过程中Hg、Pb、Cd的逸放及其污染防治，研究结果表明：城市污泥中的Hg在煅烧过程中具有高挥发性，当温度达到300℃时，Hg绝大部分已挥发。而Pb和Cd的挥发性要比Hg低得多，在1000℃的温度时，SSD和SSL两种污泥Cd的逸放率分别为6.4％和18.1％；Pb的逸放率均为24％左右。立窑、湿法回转窑及新型干法窑三种不同窑型水泥窑煅烧熟料的过程中，Hg的逸放率最高，在88.5％到97.3％之间；Pb的逸放率均在55％以上；Cd的逸放率有较大的波动，在26.2％～90.4％之间。 与湿法回转窑和新型干法窑相比，立窑煅烧水泥熟料的过程中，Pb的逸放率较大。在立窑生产中所广泛使用的含氟矿化剂会促进重金属Pb的逸放。其中采用含氟矿化剂煅烧水泥熟料，是导致立窑Pb的逸放率较高的原因之一。在目前广泛使用氟化物矿化剂的生产工艺条件下，立窑水泥厂不宜使用含Hg、Pb、Cd较高的原燃料，包括废弃物。 在实验室条件下，使用不同种类的含Pb废弃物作煅烧水泥熟料的原料，Pb的逸放率随含Pb废弃物引入量的增加而增大；且当掺入的Pb为PbO、PbS或PbClF三种不同存在形式时，其逸放率变化不大。Cd的逸放则随Pb的引入而有所减少。熟料中的Pb和Cd大部分都存在于中间相中。而Pb和Cd在结晶C4AF中的含量则接近于其在熟料中的平均含量。 窑尾灰中的Hg、Pb、Cd含量高于入窑物料中的Hg、Pb、Cd含量，其中立窑尤为明显。即相当部分的Hg、Pb、Cd会冷凝黏附在温度较低的细小尘粒的表面上而富集，故而窑尾灰中的Hg、Pb、Cd含量很高。 窑尾灰的颗粒越细，其Hg、Pb、Cd的含量越高。可见，烟气中粒径越细的颗粒，对烟气中Hg、Pb、Cd的吸附能力就越强。因此，使用Hg、Pb、Cd含量较高的原料或废弃物煅烧水泥熟料时，应选用除尘效率更高的除尘设备，加强收尘，尤其是加强对微细颗粒的收尘。不仅可减少粉尘污染，也可减少Hg、Pb、Cd的排放污染。

目录

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第一章绪论

1.1重金属的污染及危害

1.1.1重金属的污染

1.1.2重金属汞、铅、镉对人体的危害

1.2固体废弃物的煅烧综合利用

1.2.1固体废弃物煅烧利用的意义

1.2.2固体废弃物煅烧利用的研究现状

1.3利用固废煅烧水泥过程中重金属污染及防治的研究现状

1.3.1固体废弃物的重金属污染问题

1.3.2煅烧水泥过程中重金属逸放污染及防治的研究现状

1.3.3重金属溶出污染及防治的研究现状

1.4重金属Hg、Pb、Cd含量的测定方法

1.4.1重金属Hg含量的测定方法

1.4.2重金属Pb和Cd的测定方法

1.5课题的来源及主要研究内容

第二章实验材料与实验方法

2.1实验材料

2.1.1固体废弃物原料

2.1.2生料、熟料和窑尾灰

2.1.3铅精矿

2.1.4煤粉

2.1.5标准砂

2.1.6石膏

2.1.7矿渣

2.1.8石灰石

2.1.9水

2.1.10国家Hg、Pb、Cd标准溶液

2.1.11化学试剂

2.2实验方法

2.2.1熟料烧成实验

2.2.2城市污泥煅烧实验

2.2.3中间相萃取分离实验

2.2.4结晶C4AF萃取分离实验

2.2.5固体物料Hg的测定实验

2.2.6固体物料Pb和Cd的测定实验

2.2.7水泥胶砂试体振荡溶出实验

2.2.8浸出液中Hg的测定实验

2.2.9浸出液中Pb和Cd的测定实验

2.2.10高分子材料Pb、Cd、Hg的测定实验

2.2.11 X-射线粉晶衍射分析

第三章煅烧固体废弃物中Hg、Pb、Cd的逸放研究

3.1固体废弃物中Hg、Pb、Cd的含量

3.2城市污泥煅烧过程中Hg、Pb、Cd的逸放研究

3.2.1城市污泥在煅烧过程中Hg的逸放规律

3.2.2城市污泥在煅烧过程中Pb、Cd逸放与温度的关系

3.3 Hg、Pb、Cd在水泥煅烧过程中的逸放研究

3.3.1 Hg、Pb和Cd在生料、熟料和窑尾灰中的含量

3.3.2煅烧水泥熟料过程中氟对Pb逸放的影响

3.4重金属Pb、Cd在熟料中的分布规律

3.5废弃物煅烧过程中Pb和Cd的逸放研究

3.5.1不同类型废弃物在煅烧熟料过程中Pb和Cd的逸放研究

3.5.2不同Pb含量对煅烧过程中Pb和Cd逸放的影响

3.6本章小结

第四章水泥窑Hg、Pb、Cd逸放污染防治的研究

4.1加强窑尾收尘防治Hg、Pb、Cd的逸放污染

4.2 Hg、Pb、Cd逸放污染的源头防治

4.3合理利用窑尾灰与Hg、Pb、Cd逸放污染的防治

4.3.1利用窑尾灰煅烧水泥熟料Pb和Cd的逸放研究

4.3.2利用窑灰作水泥混合材Hg、Pb、Cd溶出的研究

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文

致谢