生活垃圾焚烧飞灰中浓缩了垃圾中较多的Zn、Cu、Hg、Cd、Cr、As、Ni等重金属，还含有二恶英(PCDD/Fs)，是一种公认和法定的危险废物，必须进行安全处理与处置。目前，生活垃圾焚烧飞灰主要进行安全填埋，占地广、成本高。另一方面，飞灰中主要的矿物成分是硅酸盐、铝硅酸盐类，属SiO2-Al2O3－金属氧化物体系，可以资源化利用。 本文运用SEM、EDS、XRD、XRF、IR、ICP、DTA-TGA、土工试验、激光粒度分析等测试方法；借助材料学、陶瓷工艺学、环境化学、水文地球化学、矿物学、硅酸盐物理化学、固相扩散理论、烧结动力学理论等基础知识与理论；对飞灰的特性，飞灰－饰面砖制作工艺及制品表征、飞灰对陶瓷饰面砖烧成及宏观性能的影响，飞灰对陶瓷饰面砖微观结构及相变的影响，陶瓷饰面砖生产中试及经济技术分析等方面进行了系统的探讨；主要有以下研究结果。 飞灰中存在的重金属主要是Hg、Zn、Cd与Pb，按浸出能力的大小排序依次为Cd＞Hg,Zn＞Pb；飞灰中重金属挥发性由强到弱依次为Hg＞As＞Pb＞Cd＞Zn＞Cr、Ni、Cu，单一的飞灰高温处理会产生更加浓缩的重金属烟气；高温会增加Cr的活动态比例，Zn、Pb等重金属在高温下煅烧后，有效浸出仍然超标，因此单一的高温处理并不能达到有效固化重金属的目的。研制Y系列饰面砖(原材料为飞灰、米黄泥、耐火砂、长石)时，飞灰的掺加量对成品表观质量起决定性的作用；最佳配比为：飞灰20％，米黄泥60％，耐火砂10％，长石10％；最佳烧成制度为：100℃、600℃、800℃下分别恒温20min，最后烧成温度下恒温30min；所得制品属NMU15BGB/T5101。飞灰掺加量在10～20％之间时，每增加5％，最佳烧成温度就会降低50℃左右；飞灰的掺加量由20％增加到25％时，制品的最佳烧成温度基本不变，但烧成区间的跨度由60℃增加到70℃；飞灰的掺加量为30％时，制品的最佳烧成温度降为985℃，此时烧成区间的跨度最大，为80℃；飞灰的助熔效果弱于长石与铁粉，但强于文石与氟石膏。 飞灰对制品表观质量、抗折强度、饱和系数、石灰爆裂状况的影响最大，对抗压强度、吸水率及尺寸偏差的影响较大。 飞灰－饰面砖的主晶相为石英、堇青石、莫来石、钙铁榴石、顽火辉石、硅钙石，与普通饰面砖相比，物相趋于多元化；适量飞灰的加入有利于制品中液相的产生，有利于降低莫来石化温度，有利于促进玻璃化进程，有利于增加制品的密实度，从而改善制品的宏观性能。 研制Y系列飞灰饰面砖中飞灰的掺加量可达20％，R系列饰面砖(原材料为飞灰、红泥、缸砂)中飞灰的掺加量可达15％。Y系列飞灰饰面砖不仅具有优良的宏观性能，而且在长期的使用过程中不会产生二次污染，是一种环境友好材料。
- 作 者：
- 张海英
- 学科专业：
- 环境科学与工程·环境工程
- 授予学位：
- 博士
- 学位授予单位：
- 同济大学
- 导师姓名：
- 赵由才祁景玉
- 学位年度：
- 2005
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
