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重金属元素在水泥混凝土中的浸出性及固化机理研究

王彩云  
【摘要】:摘 要 本文根据我国水泥厂利用回转窑焚烧危险废弃物的现状及今后废弃物处理 的发展目标确定了三种不同的水泥配料方案。首先从废弃物焚烧量、侵蚀性溶 液、混凝土孔结构三个方面对重金属元素在水泥混凝土中的浸出性进行了对比 分析。然后运用 X 射线衍射、电子探针、扫描电镜、核磁共振等方法对重金属 元素在水泥中的固化机理做了进一步的研究。结合以上两方面研究客观地评价 了利用水泥回转窑焚烧危险废弃物同时制备水泥的可行性,不仅实现了水泥的 生态化制备,而且为危险废弃物的处理开辟了新的途径。 本文研究结果表明,利用水泥回转窑焚烧危险废弃物后制备的水泥应用于 混凝土后 99%以上的重金属元素均可以固化在混凝土基体内部。这些微量重金 属元素既可以通过水泥水化产物的物理包容、吸附和化学结合的形式固化于硬 化浆体内,也可以通过混凝土结构的密实性降低其渗出,达到稳定化、无害化 的目的。不同的重金属离子在水泥中的存在形式和分布不同,铅、镍元素以化 合物的形式吸附在水泥颗粒表面。铬元素参与水泥水化反应生成类似于单硫型 水化硫铝酸盐结构的含铬结晶相。钴、镉元素取代水泥水化产物中的钙离子, 不会使原水化产物的结构发生晶格畸变,形成了相应的含钴、镉硅酸盐结晶相 和凝胶相。


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