都市廃棄物焼却灰を原料としたリン石膏粉末をベースとした環境充填材

Scientific Reports volume 13、記事番号: 478 (2023) この記事を引用

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本稿では,リン石膏と都市固形廃棄物焼却(MSWI)飛灰を使用した新しい建築充填材(NBFM)を作成した。 MSWI フライアッシュの投与量と MSWI フライアッシュ水洗浄前処理が NBFM の機械的特性、硬化時間、金属浸出、水和生成物および微細構造に及ぼす影響を、さまざまな実験研究によって分析します。 結果は,MSWIフライアッシュ投与量が3%である場合,NBFMの機械的特性,硬化時間およびマイクロ界面の密度が最適であることを示した。 MSWI フライアッシュを洗浄した後、NBFM の機械的特性が向上し、凝縮時間と重金属の浸出濃度が低下します。 硬化期間の増加に伴い、NBFM の金属元素の浸出は減少し、硬化期間が 7 日の場合、ほとんどの金属元素に対する NBFM の凝固効果は中国規格 (GB5085.3-2007) の基準を満たします。 MSWI フライアッシュとリン石膏の建築工学用充填材としての実現可能性を検証し、NBFM の巨視的特性の変化についても説明します。

リン石膏は湿式リン酸生産の工業副産物の 1 つで、1 トンのリン酸を生産すると 4 ～ 5 トンのリン石膏が得られます。 世界中のリン肥料産業によるリン石膏の年間生産量は約 3 億トンです1。 大量に貯蔵されたリン石膏は土地を占拠して環境を汚染するだけでなく、リン石膏に含まれる重金属が雨水とともに地下水に流れ込み、水資源の汚染を引き起こします。 したがって、リン石膏の効果的な利用が大きな注目を集めています2,3,4,5。

関連する実験研究 6、7、8 は、リン石膏が自己硬化特性を持っていることを示しました。 充填材としてのリン石膏の使用は実現可能であり、天然資源の保全、環境保護、経済発展にとって高い価値があります9,10,11。 建築工学におけるリン石膏充填材 (PFM) の応用を改善するために、一部の学者は PFM の物理的挙動に焦点を当てています。 Gu12 は、PFM に対するリン石膏の影響を研究する実験を実施しました。 その結果、リン石膏の含有量が増加すると、PFMの流動性が増加し、硬化時間が増加することが明らかになりました。 Mashifana13 は、硬化方法とリン石膏含有量が PFM に及ぼす影響を分析しました。 結果は、高温硬化によりPFMの強度が向上し、リン石膏含有量が30%の場合にPFMの強度が最も高くなることが示されました。 Jiang14 は、リン石膏を結合剤として使用して PFM を作成しました。 結果は、2時間後のPFMの圧縮強度と曲げ強度がそれぞれ3.2 MPaと1.6 MPaであり、中国規格の強度基準を満たすことができることを示しています。 Chen15 は、PFM を作成するための基材としてリン石膏を使用しました。 PFM強度に及ぼすセメント、シリカ粉末および生石灰の影響を分析した。 結果は,ポルトランドセメント,マイクロシリカ粉末および生石灰の活性化下では,PFMの強度は後期段階で増加し,PFMの強度は28日で20MPaであることを示した。

都市固形廃棄物焼却（MSWI）灰は有害廃棄物16、17、18、19であり、廃棄物焼却技術の急速な適用により、MSWI灰の排出量は急速に増加していますが、MSWI灰の埋立地の安全性は十分ではありません。 規制による管理が失われた後、MSWI の灰が直接環境に排出される多くの焼却は土壌と地下水を汚染し、環境に多大な汚染リスクをもたらします。 ボトムアッシュとフライアッシュを含むMSWIアッシュ。 底灰の利用には、経済的にも環境的にも大きな利点があります。 そこでDou20ではMSWI底灰の性質、処理方法、適用状況を実験により分析しました。 この結果は、低強度骨材としての MSWI ボトムアッシュが大きな可能性を秘めていることを示しています。 Davinder21 は、MSWI 底灰の圧縮と強度挙動に対するセメントと繊維の影響について議論しています。 結果は、セメントと繊維の添加により、底灰の最大乾燥単位重量が減少し、最適含水率が上昇することを示しています。 また、フィブリンを添加すると、MSWI ボトムアッシュの硬度が低下する可能性があります。 Jing22 は、MSWI 底部灰セメントペーストの特性に対する機械的活性化の影響を調査しました。 結果は、機械的活性化により MSWI 底部灰セメントペーストの圧縮強度が大幅に増加し、粉砕時間が 30 分の場合は 14% 増加したことを示しています。 Laura23 は、高度な乾式回収法を使用して MSWI ボトムアッシュから非鉄金属と鉄金属を分離し、異なる粒子サイズの骨材製品を製造しました。これは MSWI ボトムアッシュのリサイクルにとって重要です。 Pravez24 は、レンガの製造に都市固形廃棄物焼却から出る底灰とセメントを使用しています。 結果は、セメントを MSWI 底灰の 6% に置き換えた場合にも、レンガの最小吸水率および最小圧縮強度基準が満たされることを示しました。