Page 319 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 崔长颢等：利用含重金属土壤制备烧结砖可行性及环境安全性研究 · 315 ·

准， 表 4 将 2 种工况下重金属排放浓度 与 GB 16297— 2.3 掺烧砖力学性能评估
1996《大气污染物综合排放标准》 和 GB 18484—2020 利用含重金属土壤制备烧结砖的力学性能如
《危险废物焚烧污染控制标准》进行对比。结果显 表 6 所示。由 表 6 可见，掺烧砖满 足 GB/T 5101—
示， 种工况下 除 C 外其他重金属排放浓度均满足 2017《烧结普通砖》相关产品的质量标准，以试验土
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标准，烟气 中 C 排放浓度满 足 GB 16297—1996，但 壤为原料未对砖产品质量造成影响。
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显著高 于 GB 18484—2020。相较于空白工况，掺烧 表 6 掺烧工况下成品砖力学性能
工况烟气 中 Cr、Mn、P 及 C 的排放浓度有所上升但 Table 6 Mechanical properties of fired bricks under
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幅度不明显，分别提 升 10.8%、8.9%、17.5 % 及 4.3%。 blending condition
以此来看，利用含重金属土壤为原料制备的烧结砖， GB/T
项目 掺烧 5101—2017
烧结过程中烟气重金属排放风险可控。 工况
标准值
表 4 种工况下烟气中重金属浓度 长度平均偏差 −1.5 ±2.0
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Table 4 Concentrations of heavy metals 长度极差 2.5 ⩽ 6.0
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in flue gas under two conditions mg/m
尺寸允许 宽度平均偏差 −1.5 ±1.5
标准排放限值 偏差/mm
重金属 空白工况 掺烧工况 宽度极差 1.0 ⩽ 5.0
GB 16297—1996 GB 18484—2020
高度平均偏差 −0.8 ±1.5
As 0.037 0.028 0.500
高度极差 2.0 ⩽ 4.0
Cd 0.115 0.093 0.850 0.050
两条面高度差 1.5 ⩽ 2
Cr 0.409 0.453 0.500
弯曲 1.3 ⩽ 2
Mn 0.987 1.075
杂质凸出高度 1.9 ⩽ 2
Ni 0.306 0.289 4.300
外观质量/mm 缺棱掉角的3个破环尺寸 0 > 5
Pb 0.080 0.094 0.700 0.500
大面上宽度方向及其
Cu 0.117 0.122 延伸至条面的长度 26.3 ⩽ 30
长度方向及其延伸至
2.2.2 可浸出重金属浓度 顶面的长度或条顶面上 28.9 ⩽ 50
水平裂纹的长度
常见的烧结砖使用场景包括铺设道路、用作建
抗压强度平均值 20.67 ⩾ 20.0
筑内部隔墙以及外部围墙等，其中的可浸出重金属 抗压强度/MPa
强度标准值 16.0 ⩾ 14.0
可以随着雨水淋洗或冲刷进入土壤或地下水中，因
放射性核素 内照射指数 0.3 ⩽ 1.0
此有必要对烧结砖块进行可浸出重金属浓度测定。 限量/(Bq/kg) 外照射指数 0.6 ⩽ 1.0
我国目前暂无烧结砖中可浸出浓度限值，因砖块的
2.4 重金属迁移特性研究
使用场景与水泥较为相似，将成品砖中的可浸出重
2.4.1 重金属分配率
金属浓度 与 GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体
掺烧工况下，重金属通过砖坯进入砖窑，并通过
废物技术规范》中的浸出限值进行类比，结果见 表 5。
烟气、脱硫滤饼和成品砖排出砖窑。以排出砖窑的

表 5 成品砖中可浸出重金属浓度及控制限值 所有物质中重金属总量 为 100%，结合重金属在烟

Table 5 Concentrations and control limits
气、脱硫滤饼和成品砖中的含量，得到重金属在排出
of leachable heavy metals in fired bricks µg/L
砖窑物质中的分配率如 表 7 所示。烧结过程中重金
项目 As Cd Cr Mn Ni Pb Cu
属基本赋存在成品砖里，挥发入烟气和经湿法脱硫
空白工况 28.6 0.1 6.5 213.7 7.9 6.0 12.3
压滤后留存于脱硫滤饼中的重金属含量极低。
掺烧工况 19.8 0.02 5.6 180.8 6.7 3.9 12.6
A 和 s C 同属于高挥发性金属 [20] ，但其在烟气
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GB 30760—2014 100 30 200 1 000 200 300 1 000
浸出限值 中的分配率分别仅 有 0.391 % 和 0.130%。崔敬轩等 [21]
利用高温管式炉模拟高温环境 下 A 的挥发特性，结
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由 表 5 可见， 种工况下成品砖的可浸出重金属 果显示随着温度的升 高 A 与原料中 的 Ca 等物质
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浓度均低 于 GB 30760—201 浸出限值，且掺烧工况 发生的固化反应占据主导地位，降低 了 A 在烟气中
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下成品砖 中 7 种重金属的浸出浓度较空白工况无明 的挥发率。而大量对水泥窑协同处置过程 中 C 的
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显增加。由此判断，掺烧含重金属土壤制成的烧结 挥发及冷凝研究表明，烟气 中 C 含量应占入窑总量
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砖在使用过程的重金属浸出风险较低。 的 14%～26% [22-24] 。然而，砖窑 对 C 的分配率与水
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