Page 320 - 《环境工程技术学报》2023年第1期
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· 316 · 环境工程技术学报 第 13 卷
表 7 掺烧工况下重金属在烧结砖隧道窑中的分配率 砖坯经砖窑烧结后，烟气中常规污染物和 除 C 外的
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Table 7 Distribution of heavy metals during 其他重金属排放浓度均满足相关排放标准，且较空
co-processing in sintered brick tunnel kiln %
白工况无明显变化。整体来看，利用含重金属土壤
项目 As Cd Cr Mn Ni Pb Cu 为原料制备的烧结砖，烧结过程中烟气常规污染物
烟气 0.391 0.130 0.065 0.013 0.028 0.048 0.068 和重金属排放风险可控。
脱硫滤饼 0.003 0.001 0.004 0.001 0.003 0.002 0.009
(2) 种工况下成品砖中可浸出重金属浓度均低
2
成品砖 99.606 99.869 99.931 99.986 99.969 99.950 99.923
于《水泥窑协同处置固体废物技术规范》浸出限值，
泥窑截然相反，在烟气中的分配率仅 为 0.130%。造 掺烧含重金属土壤制成的烧结砖在使用过程的重金
成该现象的原因应与烧结温度有关，水泥窑中高温 属浸出风险较低，且掺烧砖力学性能满足《烧结普通
段温度一般稳定在1 200～1 400 ℃，而本次试验砖窑 砖》相关产品质量标准，以含重金属土壤为原料烧结
烧成段温度 为 950～1 050 ℃。当温度较低时，C 会 砖未对砖产品质量造成影响。
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与原料中的矿物质发生反应并 以 CdAl Si O 形态存 (3) 重金属在出窑烟气、脱硫滤饼和成品砖中的
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在 [25] ， 而 CdAl Si O 的熔点 在 1 200 ℃ 以上，导致大 分配率结果表明，As、Cd、Cr、Mn、Ni、P 和 C 在
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量 的 C 被固化在成品砖中。 烧结过程中基本赋存在成品砖里，进入烟气和脱硫
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此外，当烧结温度 在 950 ℃ 及以上时，Wan 等 [26] 滤饼中的含量极低。重金属浸出结果表明， 除 A 显
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发现制砖原料中的矿物质会 与 Cr、M 和 N 发生不 示出较高的浸出率外，其他重金属浸出率均小 于 10%，
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可逆反应，将其由元素态转化成稳定的尖晶石或硅 砖窑对大多数重金属具有固定作用。A 在高温烧结
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酸盐形态从而固化在成品砖中，通过挥发进入烟气 条件下可以形成可溶性砷酸盐类物质并以残渣态的
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中的重金属含量极低，本次试验结果与该文献研究 形式固存于砖块表层中，酸浸极易 将 A 析出从而提
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相符。 而 P 会 与 SiO 、Al O 生成铝-铅硅酸盐 ， 升 A 浸出率。因此，应对烧结砖 中 A 含量加以关
[27]
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C 与 Al O 、Fe O 、Al Si O (OH) 等生成铝-铜尖 注，以 防 A 浸出危害环境和人体健康。
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晶石和铁-铜尖晶石 [28 ] 从而被固定于砖块中，导致烟
气和脱硫滤饼中的重金属分配率极低。 参考文献
2.4.2 重金属浸出率 ［ 1 ］ 环 境 保 护 部 , 国 土 资 源 部 . 全 国 土 壤 污 染 状 况 调 查 公
空白工况及掺烧工况下成品砖中重金属的浸出 报[EB/OL]. (2014-04-17)[2021-10-11]. https://www.mee.gov.cn/
gkml/sthjbgw/qt/201404/t20140417_270670_wh.htm.
率如 表 8 所示。 种工况下重金属浸出率无明显变
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［ 2 ］ 李继宁, 魏源, 赵龙, 等.锑矿区土壤重金属生物可给性及人体
化。 除 A 之外，其他重金属浸出率均小 于 10%，表 健康风险评估[J]. 环境工程技术学报，2014，4（5）：412-420.
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明砖窑对绝大多数重金属有明显的固定作用。杨子 LI J N, WEI Y, ZHAO L, et al. Bioaccessibility and human
良等 [29 ] 的研究指出，在砖窑烧结处置 含 A 物料时， health risk assessment of heavy metals in soils of antimony mine
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砖窑内部的高温烧结环境不利 于 A 在烧结砖中的 area[J]. Journal of Environmental Engineering Technology，
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2014，4（5）：412-420.
固定。主要原因 是 A 由难溶的砷酸盐转化为溶解
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［ 3 ］ POLETTINI A, POMI R, TRINCI L, et al. Engineering and
度相对较高 的 As O 或亚砷酸盐，并以残渣态的形 environmental properties of thermally treated mixtures
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式固存于砖块表层中，导致浸出率显著升高。 containing MSWI fly ash and low-cost additives[J].
Chemosphere，2004，56（10）：901-910.
表 8 种工况下重金属在砖窑中的浸出率
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［ 4 ］ 周伟伦, 廖正家, 陈涛, 等.利用铁尾矿制备烧结砖的可行性及
Table 8 Leaching rate of heavy metals in brick 烧结固化机理[J]. 环境工程学报，2021，15（5）：1670-1678.
tunnel kiln under two conditions %
ZHOU J L, LIAO Z J, CHEN T, et al. Feasibility of using iron
工况 As Cd Cr Mn Ni Pb Cu tailings to prepare sintering brick and sintering solidification
mechanism[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering，
空白工况 59.0 1.5 2.0 8.1 4.5 2.5 5.8 2021，15（5）：1670-1678.
［ 5 ］ WEI Z A, ZHAO J K, WANG W S, et al. Utilizing gold mine
掺烧工况 40.0 0.3 1.6 4.9 3.5 1.4 5.4
tailings to produce sintered bricks[J]. Construction and Building
Materials，2021，282：122655.
3 结论 ［ 6 ］ 王晓明.尾矿烧结制砖研究和应用[J]. 中国资源综合利用，
2021，39（9）：72-75.
(1) 试验所用土壤 中 SiO 、Al O 和 3 Fe O 浓度
3
2 2 2 WANG X M. Research and application of making bricks by
与页岩原料相似，可以用作页岩原料的替代。掺烧 sintering tailings[J]. China Resources Comprehensive
