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熟料及水泥中重金属元素检测方法的研究

熟料及水泥中重金属元素检测方法的研究

作者：刘姚君中国建筑材料科学研究总院

学位级别：硕士

伴随着水泥工业协同处置工业废物及生活废物(如污泥等)的发展，重金属在水泥熟料及水泥制品中的检测方法引起了科研工作者极大的重视。本课题旨在确定适用于熟料及水泥的重金属检测方法，以评估重金属的环境安全性。重金属检测方法是评... 详细信息

伴随着水泥工业协同处置工业废物及生活废物(如污泥等)的发展，重金属在水泥熟料及水泥制品中的检测方法引起了科研工作者极大的重视。本课题旨在确定适用于熟料及水泥的重金属检测方法，以评估重金属的环境安全性。重金属检测方法是评定重金属危害可能性的重要技术方法。熟料重金属全溶方法是指将所有组分通过溶解、络合等方式全部溶解到溶液的过程;水泥制品中的浸出检测方法是指将可溶性组分通过扩散、浸出等方式溶解到溶液的过程。本文利用现代测试手段对熟料和水泥中重金属检测方法进行了全面系统的研究，同时也对重金属元素在砂浆机混凝土中的长期浸出特性进行探讨，提出了适宜熟料及水泥中重金属的检测方法，为水泥窑协同处置废物技术管理提供可靠的支持。得出以下结论：一、国内外具有代表性的重金属检测方法的调研，并进行对比。二、熟料中重金属检测方法的确定，对熟料中重金属检测方法代表性选取了多种方法进行对比研究，综合评价结果表明，方法A综合效果很好，但是ASTMD6357-2004、GB/T22105.2-2008、方法B这三种方法在精密度，时间性，实验安全性，经济性等方面尚存在改进空间;熟料重金属检测方法研究的试验参数有酸体系、高温温度、高温保温时间、低温络合时间;发现，6ml-2ml-2ml(HCl：HNO：HF)消解酸体系能更好的实现准确检测熟料中重金属含量。三、对水泥中重金属检测方法研究，代表性选取多种方法进行对比试验，综合分析发现TCLP综合效果很好。对检测方法参数样品量、样品制备方法、液固比、浸提剂、酸度值、浸提时间，样品粒度、静置时间及振荡速度等研究，酸体系、酸度、液固比等显著影响;最后整理出优化方法。醋酸缓冲体系、低酸度3.34.0、液固比20:1(L/kg)能产生具有代表性的砂浆浸出结果。四、水泥中重金属长期浸出特性的研究，通过研究砂浆及混凝土在水、酸性浸提剂、硫酸盐/氯盐溶液长期浸泡、碳化-浸出等环境下重金属浸出特性，发现砂浆及混凝土中重金属是个长期释放的过程，且重金属的浸出值很低，故从实验结果的精密度及实验时间的周期性等方面，考虑长期浸出试验不利于重金属的安全评价，而更应采用上述优化后的砂浆浸出快速检测方法。

关键词：重金属检测方法熟料水泥协同处置

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重金属在水泥熟料矿物中的固溶机理研究进展

硅酸盐通报 2014年第10期33卷 2541-2546页

作者：魏丽颖刘姚君汪澜颜碧兰中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室北京100024

综述了水泥工业处置废弃物过程中常见的几种重金属元素(Cr、Cu、Zn、Pb、Cd)在水泥熟料矿物中的固溶机理。一些重金属离子更容易固溶进入硅酸盐矿物,一些重金属离子更容易固溶进入中间相矿物,并因固溶量的不同而稳定不同的矿物晶型,超... 详细信息

综述了水泥工业处置废弃物过程中常见的几种重金属元素(Cr、Cu、Zn、Pb、Cd)在水泥熟料矿物中的固溶机理。一些重金属离子更容易固溶进入硅酸盐矿物,一些重金属离子更容易固溶进入中间相矿物,并因固溶量的不同而稳定不同的矿物晶型,超过极限固溶量时形成新的矿物。重金属离子在水泥熟料矿物相中的固溶方式和极限固溶量都与其矿物相的晶体结构有关。应进行深入研究,以便于水泥工业无害化利用产业废弃物。

关键词：重金属熟料矿物晶型固溶机理

高强低钙水泥与普硅水泥熟料形成过程对比研究

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新型建筑材料 2015年第7期42卷 10-13页

作者：刘姚君汪澜中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室北京100024

通过比较分析了不同煅烧温度（1200、1250、1280、1300、1350、1400、1450℃）下制成的普通硅酸盐水泥熟料和不同c2s含量（40％、45％、50％、55％）的高强低钙水泥熟料，初步确定了高强低钙水泥熟料的煅烧温度范围为1300-1400℃，以及... 详细信息

通过比较分析了不同煅烧温度（1200、1250、1280、1300、1350、1400、1450℃）下制成的普通硅酸盐水泥熟料和不同c2s含量（40％、45％、50％、55％）的高强低钙水泥熟料，初步确定了高强低钙水泥熟料的煅烧温度范围为1300-1400℃，以及煅烧温度与熟料矿物组成之间的影响规律。

关键词：高强低钙水泥普硅水泥熟料形成过程

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新型低钙气硬性硅酸盐水泥的碳化机理研究

新型建筑材料 2018年第1期45卷 109-113页

作者：刘姚君汪澜中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室北京100024

通过高温煅烧石灰石及石英组成的混合配料制备了一种以3Ca CO_3·2Si O_2(C_3S_2)为主要矿物组成的新型低钙气硬性硅酸盐水泥,研究其碳化硬化机理,着重研究该熟料矿物的形成温度、碳化硬化及强度。结果表明:C_3S_2单矿的形成温度为1320~... 详细信息

通过高温煅烧石灰石及石英组成的混合配料制备了一种以3Ca CO_3·2Si O_2(C_3S_2)为主要矿物组成的新型低钙气硬性硅酸盐水泥,研究其碳化硬化机理,着重研究该熟料矿物的形成温度、碳化硬化及强度。结果表明:C_3S_2单矿的形成温度为1320~1460℃;新型低钙气硬性硅酸盐水泥最佳配比中应控制Al_2O_3含量4%、Fe_2O_3含量2%左右,其中Ca/Si比在1.2~1.3;最佳的煅烧形成参数为1300℃、保温6 h。碳化产物为Ca CO_3、Si O_2。试样在室温条件,水固比为14%、CO_2分压为0.2 MPa,碳化3 d的抗压强度达到38.5 MPa。该新型低钙气硬性硅酸盐水泥具有显著的碳吸附和低碳排放特点。

关键词：低钙气硬性硅酸盐水泥 3CACO3 2SiO2矿物碳化碳化时间 CO2分压

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碳负性镁基水泥的制备及性能研究

硅酸盐通报 2019年第1期38卷 155-159,166页

作者：刘姚君汪澜中国建筑材料科学研究总院有限公司绿色建筑材料国家重点实验室北京100024

通过浓缩海水吸收CO_2制备了一种以碳酸镁为主要矿物组成的新型碳负性镁基水泥,着重研究Mg∶CO_2摩尔比、固碳反应温度及活化温度对碳负性镁基水泥产物及性能的影响。结果表明:浓缩海水中的Ca和Mg离子可通过调整p H值实现完全分离;固碳... 详细信息

通过浓缩海水吸收CO_2制备了一种以碳酸镁为主要矿物组成的新型碳负性镁基水泥,着重研究Mg∶CO_2摩尔比、固碳反应温度及活化温度对碳负性镁基水泥产物及性能的影响。结果表明:浓缩海水中的Ca和Mg离子可通过调整p H值实现完全分离;固碳反应温度为45℃时,Mg∶CO_2摩尔比为1. 5和1. 8时,形成的主要产物为介稳镁基物质,MgCO_3·3H_2O;当Mg∶CO_2摩尔比为2. 0时,固碳反应温度低于45℃时,反应产物主要为介稳镁基物质,MgCO_3·3H_2O;当活化温度控制在300℃以内时,碳负性镁基水泥的活化反应主要是由于结晶水的失去。该新型碳负性镁基水泥具有显著的碳吸附和低碳排放特点。

关键词：浓缩海水 MgCO3·3H2O CO2矿化

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干法脱硫灰在建材领域资源化利用的研究进展

硅酸盐通报 2015年第4期34卷 995-999页

作者：刘进强刘姚君汪澜中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室北京100024 唐山学院环境化学工程系唐山063000

干法脱硫工艺因具有占地小、能耗低、脱硫效率高、无污水废酸排放等原因得到了空前发展。但脱硫副产物脱硫灰中因SO3含量较高,且主要矿相Ca SO3·1/2 H2O的作用效果不明确,致使仍未广泛利用而大量堆积,又成为干法脱硫工艺推广的制约。... 详细信息

干法脱硫工艺因具有占地小、能耗低、脱硫效率高、无污水废酸排放等原因得到了空前发展。但脱硫副产物脱硫灰中因SO3含量较高,且主要矿相Ca SO3·1/2 H2O的作用效果不明确,致使仍未广泛利用而大量堆积,又成为干法脱硫工艺推广的制约。本文系统介绍了干法脱硫灰在建材领域资源化利用的研究进展,并提出了一些建议,以期为进一步推动干法脱硫灰的资源化利用研究提供一定的借鉴。

关键词：干法脱硫灰建材资源化缓凝剂混合材

玻璃工业低碳技术减排潜力及环境影响评估分析

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硅酸盐通报 2023年第8期42卷 3055-3058页

作者：魏丽颖刘姚君马忠诚中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100024

玻璃工业低碳技术评估是我国建材行业积极落实双碳战略的重要措施和基本内容。本文通过大量数据收集,识别5种典型的玻璃工业低碳协同治理技术,构建层次分析方法,对其进行以技术能耗水平、减排潜力、经济成本、技术性能及社会环境效益为... 详细信息

玻璃工业低碳技术评估是我国建材行业积极落实双碳战略的重要措施和基本内容。本文通过大量数据收集,识别5种典型的玻璃工业低碳协同治理技术,构建层次分析方法,对其进行以技术能耗水平、减排潜力、经济成本、技术性能及社会环境效益为一级指标的技术评估。综合考虑权重敏感性分析结果,选取减排潜力较大、减排成本较低和综合评估得分较高的全氧燃烧熔窑玻璃配合料预热技术为优先低碳技术。

关键词：玻璃行业低碳技术层次分析

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水泥窑协同处置污泥政策及发展分析

水泥 2014年第7期 4-6页

作者：刘姚君中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室北京100024

污泥是由水或污水处理过程中产生的固体沉淀物质，包括污水处理厂和自来水厂的市政污泥，各种工业生产所产生的固体与水、油、化学污染物和有机质等混合物的工业污泥，排水收集系统的管网污泥．江河和湖泊的淤泥等。由于工业污泥大多属... 详细信息

污泥是由水或污水处理过程中产生的固体沉淀物质，包括污水处理厂和自来水厂的市政污泥，各种工业生产所产生的固体与水、油、化学污染物和有机质等混合物的工业污泥，排水收集系统的管网污泥．江河和湖泊的淤泥等。由于工业污泥大多属于危险废物，需要特许经营。而管网污泥和江河淤泥属于天然沉积物，可直接用于农业生产，而随着市政污泥对生态和环境的影响愈发突出，污泥处理处置问题已成为社会各界关注的议题之一。本文对水泥窑协同处置污泥的有关政策及发展进行介绍和分析。

关键词：污泥处理处置市政污泥水泥窑协同污水处理过程工业污泥污水处理厂化学污染物

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高强低钙硅酸盐水泥熟料煅烧动力学研究

新型建筑材料 2015年第11期42卷 1-4,14页

作者：刘姚君汪澜马腾坤中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室北京100024

通过对高强低钙硅酸盐水泥熟料和普通硅酸盐水泥熟料煅烧动力学过程进行对比，采用化学分析、X—ray衍射等手段，探讨了高强低钙硅酸盐水泥熟料煅烧动力学过程。研究发现：高强低钙硅酸盐水泥生料的易烧性优于普通硅酸盐水泥生料，烧成... 详细信息

通过对高强低钙硅酸盐水泥熟料和普通硅酸盐水泥熟料煅烧动力学过程进行对比，采用化学分析、X—ray衍射等手段，探讨了高强低钙硅酸盐水泥熟料煅烧动力学过程。研究发现：高强低钙硅酸盐水泥生料的易烧性优于普通硅酸盐水泥生料，烧成温度降低50～100℃；运用动力学公式与Arrhenius公式相结合分别计算煅烧反应活化能，高强低钙硅酸盐水泥熟料相对于普通硅酸盐水泥熟料烧成反应活化能降低32kJ／mol：规模化生产过程中，高强低钙硅酸盐水泥熟料相对于普通硅酸盐水泥熟料节约标煤5kg／t，综合减排C0243kg／t。

关键词：高强低钙硅酸盐熟料易烧性活化能节能减排