【摘 要】
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作为一种产生量最大的工业固废之一,钢渣由于强度高、耐磨性好以及与沥青之间黏附性能良好等优点被作为骨料用于沥青路面的建设,且钢渣沥青混合料展现出良好的路用性能。然而,钢渣含有大量的重金属有毒元素,在氧化、酸雨侵蚀等作用下,钢渣中重金属可能释放到环境中,造成污染。基于以上背景,本文从重金属的全量、结合形态、浸出含量和有效值等方面来综合评价钢渣的重金属释放潜力。同时,考虑陈化过程对钢渣中重金属释放的影响
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作为一种产生量最大的工业固废之一,钢渣由于强度高、耐磨性好以及与沥青之间黏附性能良好等优点被作为骨料用于沥青路面的建设,且钢渣沥青混合料展现出良好的路用性能。然而,钢渣含有大量的重金属有毒元素,在氧化、酸雨侵蚀等作用下,钢渣中重金属可能释放到环境中,造成污染。基于以上背景,本文从重金属的全量、结合形态、浸出含量和有效值等方面来综合评价钢渣的重金属释放潜力。同时,考虑陈化过程对钢渣中重金属释放的影响。随后,利用Multiple Extraction procedure(MEP)多级浸提实验和淋滤柱实验分析钢渣的重金属长期释放风险,并利用模型分析其动力学特征。同时,对钢厂附近土壤进行实地调研取样,分析钢渣长期的重金属污染状况。最后,本文研究了钢渣沥青混合料的重金属浸出风险,并通过半动态实验分析了重金属的释放机理和迁移能力,预测了钢渣沥青路面服役期间的重金属释放总量和对地下水的污染风险。结果表明:钢渣中含有大量种类不同的重金属,其含量远超石灰岩和玄武岩。钢渣中重金属主要以残渣态的形式存在,大多数比例超过90%。风险评估指数表明钢渣中大部分的重金属表现出低污染潜力,2/3样品的Ni呈现中等污染风险。钢渣中重金属的浸出含量最低,大多数都满足Ⅱ类地表水环境标准。此外,钢渣中Ni和Zn的有效值浸出率大于10%,具有较大的释放潜力,其余重金属的有效值浸出率均较低。钢渣陈化后,重金属的结合形态比例变化不大,浸出含量(除Pb外)均小于原钢渣浸出量。在多次浸提实验中,重金属释放量最大值均出现在第一次浸提过程中,重金属的累计释放量增加,其中Cr6+、Ni和Pb的累计释放含量均超过地表水Ⅴ类标准。Rose Resp能够较好地描述Ni的淋滤过程,而Freudlich则较好地描述钢渣中Cr6+和Zn的淋滤过程。钢渣长期堆放对周围土壤产生了严重的污染。沥青裹附在钢渣表面,能够有效地降低重金属的释放,其中以As和Cu降低得尤为明显。沥青混合料中重金属的释放机理主要以扩散控制为主,其重金属迁移表现出低迁移能力,但随着沥青的脱落,重金属迁移能力增强。钢渣沥青路面在15年设计寿命期间释放的重金属扩散至地下水中不会造成威胁。
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