论文部分内容阅读
本文以铅锌冶炼渣为研究对象,利用碱矿渣胶凝材料对其进行了固化/稳定化处理,探讨了铅锌冶炼渣固化体的安全性,同时添加膨润土强化了碱矿渣胶凝材料的力学性能并提高了碱矿渣胶凝材料对铅锌冶炼渣的固化效率。通过实验室实验,取得了如下成果:(1)通过单因素实验和正交实验优化了碱矿渣胶凝材料的制备参数,实验表明,在水玻璃模数为1.4、液固比为0.26和养护温度为25℃的条件下制备的碱矿渣胶凝材料抗压强度可达92.89 MPa。此外,在碱矿渣胶凝材料中添加膨润土作为强化实验以提高碱矿渣胶凝材料的力学性能。实验表明4%的膨润土添加量可使碱矿渣胶凝材料的抗压强度提高至94.57 MPa。(2)铅锌冶炼渣的浸出毒性实验结果表明,Pb2+的浸出浓度超过TCLP毒性特性溶出程序溶出标准,Zn2+和Mn2+的浸出浓度较高(Zn2+:368.60 mg/L;Mn2+:71.83mg/L)。将铅锌冶炼渣部分替代高炉矿渣制备固化体,随着铅锌冶炼渣(高达70%)的增加,固化体的抗压强度降低,但仍然超过60 MPa,可满足地质填埋和建筑材料中对抗压强度的要求(≥10 MPa);对铅锌冶炼渣固化体进行浸出毒性实验,结果表明,铅锌冶炼渣固化体中重金属离子的浸出浓度显著减小,并且添加了膨润土的固化体中重金属离子的浸出浓度小于未添加膨润土的固化体;重金属的形态分析结果表明,铅锌冶炼渣经固化后,重金属由相对不稳定状态(可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态)向相对稳定状态(有机物和硫化物结合态和残渣态)迁移,含膨润土的固化体中迁移得更多,表明碱矿渣胶凝材料对铅锌冶炼渣的固化/稳定化效果良好。(3)对铅锌冶炼渣固化体进行X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)分析,结果表明碱矿渣胶凝材料对铅锌冶炼渣的固化机理包括物理包封和化学固定作用。在碱矿渣胶凝材料中添加膨润土对铅锌冶炼渣固化时,膨润土与部分重金属离子发生离子交换作用使重金属更稳定,同时又有碱矿渣胶凝材料对重金属的物理包裹和化学固定作用,其双重效应提高了碱矿渣胶凝材料对铅锌冶炼渣的固化/稳定化效果。