掺烧生活垃圾焚烧飞灰和炉渣对水泥熟料矿物组成的影响

摘要：分别对掺烧20%生活垃圾焚烧炉渣的熟料和掺烧10%生活垃圾焚烧飞灰的熟料进行化学成分分析、相萃取、XRD分析与岩相分析，并与用化学纯试剂配料煅烧的基准样熟料进行对比研究。研究结果发现，受灰渣中较高含量的硫、氯等阴离子的影响，熟料KH值会降低；受灰渣当中微量重金属元素的影响，掺烧灰渣熟料的铁相中有少量C2F存在，并且其C4AF特征峰的d值增大。
关键词：熟料；生活垃圾焚烧炉渣；生活垃圾焚烧飞灰；矿物组成；相萃取
0引言
随着垃圾焚烧技术的不断发展，焚烧处理已经成为很多国家垃圾处理的主要方法，产生的飞灰和炉渣也被尝试作为水泥原料进行无害化处理，但其会给水泥生料带入许多微量和少量组分。本课题组为安全、经济地解决广州市生活垃圾焚烧飞灰和炉渣的资源化利用问题，对掺烧飞灰和炉渣的熟料及其水泥的性能以及重金属离子固化机理等问题进行了大量研究。发现掺烧飞灰和炉渣对生料易烧性有一定改善作用，不同矿物对重金属离子的固化机理不同，并且随着飞灰和炉渣掺量的增大水泥抗压强度有所下降[1-2]。本文进一步重点对掺烧飞灰和炉渣的熟料进行相萃取、XRD分析与岩相分析，研究掺烧飞灰和炉渣对熟料矿物组成的影响。
1试验材料
1）生活垃圾焚烧飞灰和炉渣均取自广州市李坑生活垃圾焚烧发电厂，对其分别连续10天取样并混合均匀，在105℃下烘干，用实验室小磨分别磨至比表面积为（380±10）m2/kg待用。通过X射线荧光光谱分析得到飞灰和炉渣的化学成分如表1所示；通过微波消解后用ICP等离子光谱分析仪测定飞灰和炉渣的重金属含量如表2所示。
2）CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3和MgO等均为分析纯试剂。
表1飞灰和炉渣的化学成分%

表2飞灰和炉渣的重金属含量mg/kg

2试验方法
1）生料配料与熟料煅烧制度
生料配料率值为KH＝0.90±0.02，n=2.0±0.1，P=1.1±0.1。试样A为用100%化学纯试剂配料的基准样；试样B为掺入20%炉渣与80%的化学纯试剂配料；试样C为掺入10%飞灰与90%化学纯试剂配料。将所配制的生料置于实验室电炉中，控制电炉温度1450℃煅烧45min制备对应的熟料，风扇急冷至室温。生料的化学成分如表3所示。
表3生料的化学成分

2）化学成分分析按照文献[3]方法进行。
3）熟料的相萃取按照文献[4-5]的方法进行。
4）采用PANalytical X'pert PRO型X射线衍射仪(XRD)对熟料矿物组成进行分析。
5）熟料的岩相分析按文献[6]的规定进行。
3试验结果与讨论
3.1化学成分分析
各熟料的化学成分分析以及理论矿物组成分别见表4和表5。
表4熟料的化学成分%

表5熟料的理论矿物组成%