25
USE OF CEMENT & FLY ASH IN USE OF CEMENT & FLY ASH IN SOLIDIFICATION OF INDUSTRIAL SOLIDIFICATION OF INDUSTRIAL WASTE CONTAINING HEAVY METALS WASTE CONTAINING HEAVY METALS ا ا روف ن ح ك ار م. ن ا ا روف ن ح ك ار م. ناد د غ ب عة ام / ج دسة ن ه ل ا ة ي ل كاد د غ ب عة ام / ج دسة ن ه ل ا ة ي ل ك ت ي& ب( ن) ت ي ف ر ي طا ت م لد ا رما ل وا ت ي م س ل دام ا خ ت س ا ة ل ن ق( ث ل ر ا ص ا ن ع ل ي ا عل ة ي خاو ل ا ة ي ع ا ن ص ل ا ات ان ف ث ل ا دK ن ج م ل د ا ن ع ي ج ا غاد ن س د. دK ن ج م ل د ا ن ع ي ج ا غاد ن س د. اصة خ ل اQ ون مT ما ل ا عة ام س ج يT ئ ر بT ئ ا ن اصة خ ل اQ ون مT ما ل ا عة ام س ج يT ئ ر بT ئ ا ن ا ن ح و ل و ن ك ن لم وا و ل غ ل ل ا ن ح و ل و ن ك ن لم وا و ل غ ل ل

Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

Embed Size (px)

DESCRIPTION

 

Citation preview

Page 1: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

USE OF CEMENT & FLY ASH IN USE OF CEMENT & FLY ASH IN SOLIDIFICATION OF INDUSTRIAL WASTE SOLIDIFICATION OF INDUSTRIAL WASTE

CONTAINING HEAVY METALSCONTAINING HEAVY METALS

روفا. حنا نازك روفا. م حنا نازك م

بغداد / جامعة الهندسة بغداد / كلية جامعة الهندسة كلية

روفا. حنا نازك روفا. م حنا نازك م

بغداد / جامعة الهندسة بغداد / كلية جامعة الهندسة كلية

المتطاير والرماد السمنت استخدامالحاوية الصناعية النفايات تثبيت في

الثقيلة العناصر على

المجيد. عبد ناجي سعاد المجيد. د عبد ناجي سعاد د

المأمون رئيسجامعة المأمون نائب رئيسجامعة نائبوالتكنولوجيا للعلوم والتكنولوجيا الخاصة للعلوم الخاصة

المجيد. عبد ناجي سعاد المجيد. د عبد ناجي سعاد د

المأمون رئيسجامعة المأمون نائب رئيسجامعة نائبوالتكنولوجيا للعلوم والتكنولوجيا الخاصة للعلوم الخاصة

Page 2: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

الخطرة الخطرة النفايات النفايات• : الغازية او السائلة او الصلبة النفايات هي الخطرة النفايات

أو الكيمياوية، الفيزياوية، خواصها او تركيزها بسبب التياالنسان معيشة أو صحة او بحياة االضرار الى تؤدي المعدنية

. المحيطة والبيئةالخواص • اكثر او باحدى اتصفت اذا خطرة النفايات تعتبر

التالية:التفاعل 1. على قابليتهااالحتراق 2. على قابليتهاسميتها3.مسرطنة4.ومعدية 5. جرثوميةمشعة6.اخرى7.

1. Reactivity2. Ignitability3. Toxicity4. Explosive5. Carcinogenic6. Infections7. Radioactive8. other

Page 3: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

تحتوي التي النفايات معالجة تحتوي طرق التي النفايات معالجة طرقثقيلة معادن ثقيلة على معادن على

Page 4: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

الخطرة النفايات تثبيت الخطرة طرق النفايات تثبيت طرق

نسبة • السطحية المساحة من االقالل هو باالسمنت التثبيت هدفالنفاذية ) قيمة وخفض للنفايات الكلي العناصر ( kللحجم تسرب لمنع

المحيطة . للبيئة الرشح مياه مع السمية الثقيلةكمركبات • الثقيلة المعادن تبقي لالسمنت العالية القاعدية

المتصلبة الكتلة ضمن ذائبة غير كاربونية أمالح أو هايدروكسيدية

Page 5: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

SOLIDIFICATION SOLIDIFICATION PROCESSPROCESS

إلى • سائلة شبه أو سائلة من والسمية الخطرة النفايات تحويل. منها والتخلص ونقلها حفظها مهمة لتسهيل صلبة

كنفايات ) ( • ثقيلة معادن تولد التي الصناعات أنواع ببعض جدولسائلة . شبه أو سائلة

وتثبيت تصليبالصناعية النفايات

النفايات نوع المعمل

Cr , Ni , P الكهربائي الطالء

Al , Zn , Cu , Pb المعادن استخالص

Ni , Cd , Pb البطاريات صناعة

Cr , Sulfide الجلود دباغة

Cu , Ni , Cd , Pb االلكترونية األجهزة

Cu , Fe , Ni , Cr , Pb الكيماوية الصناعات

Heavy Metals , Calcium

Sulfiteالطاقة توليد

Page 6: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

المختبرية والفحوصات المختبرية العمل والفحوصات العمل

النفط 1. حرق من المتبقي المتطاير الرماد استخدام تمالكهربائية الطاقة لتوليد الدورة محطات من الخام

. بغداد فيمنخل /2. باستخدام والنخل النماذج / 75تجفيف أو ملمتر

(ASTM No. 200 sieve.)

الكيمياء 3. مختبرات في المتطاير الرماد نماذج تحليلالعراقية ) الذرية الطاقة لمنظمة (, IAECالتحليلية

المتطاير الرماد مكونات نسب أن تبين حيث: هي المستخدم

المكون

اتSiO V2O5 SO3 Fe Mg Mo Ti A1 Mn Zn Ca Cu Cr

النسبة

%30 54 11.75 1.7 0.04 2 0.01 0.08 0.01 0.05 0.34 0.005 0.013

Page 7: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

... تتمة المختبرية والفحوصات ...العمل تتمة المختبرية والفحوصات العملث 4. إعداد الخلطات الثتم نماذج من مكررة مجاميع

على / منها كل يحتوي التي . 30االسطوانية إن/ نموذجال خلط وبالماء رمنسب السمنت مع المتطاير اد

:والمقطر كالتالي هي النماذج إعداد في استخدامها تم التي(0.0% ,10% ,20% ,30% ,50%. الكتروميكانيكي( خالط وفي

.5 ) أعاله ) الخطوة في الخلط من الناتجة العجينة سكب تمقطر / بالستيكية اسطوانية / 60.5بقوالب و 51.3 /عمقملم

ملم/., 48بعد 6. وإجراء القوالب من النماذج إخالء تم ساعة

االنضغاط ) بأوقات( Compressive Testsفحوصات للنماذج, 56. 28, 14, 7, 3, 1),فةمختل( Curing Time )تصلب يوم(

. الماء في منقوعة النماذج خاللها تكون حيث

Page 8: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

... تتمة المختبرية والفحوصات ...العمل تتمة المختبرية والفحوصات العمل

االنضغاط 7. فحوصات في استخدمت التي النماذج إعدادخلط *5: معالجة = 6مجاميع *3نسب 90أوقات

نموذجمتوسط 8. قياس خلط وزن تم لنسب نموذج كل

وتحديدها القوالب في الخلطات سكب بعد مختلفة: يلي الخلط وكما نسب

رماد )

(متطاير

0% 10% 20% 30% 50%

النموذج وزن

) غم)270 250 230 206 174

Page 9: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

... تتمة المختبرية والفحوصات ...العمل تتمة المختبرية والفحوصات العملاالنضغاط )9. فحوصات إجراء باستخدام( Compressive Testsتم

األمريكية( )Versa Testerجهاز ) التربة فحوصات ( STACلوكالةالمدنية الهندسة قسم في المواصالت هندسة مختبرات وفي

. االنضغاط مقاومة قياس عملية وتمت بغداد جامعة للكتل في( المتصلبة ولنفس ) / سمنت متطاير رماد خلط بنسبة الثالث

رقم ) #(. جدول التصلب زمنللنض 10. تجارب بأربعة الخاصة الفحوصات إجراء وح تم

(Leachability Test: يلي( وكما المعدة النماذج من.9 : وبتركيز كراشح المقطر الماء إستخدام تم وفيها األولى المجموعة

األولي ) M(0.008النفايات.10 : المخفف الكبريتيك حامض فيها أستخدم والتي الثانية المجموعة(PH=4( )للنفايات أولي وبتركيز M(.0.008كراشح.11 : أولي تركيز مع كراشح المقطر الماء إستخدام الثالثة المجموعة

يبلغ ) M(.0.008للنفايات.12( : المخفف الكبريتيك حامض بإستخدام الرابعة كراشح( PH=4المجموعة

األولي ) النفيات M(.0.08وتركيز

Page 10: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

... تتمة المختبرية والفحوصات ...العمل تتمة المختبرية والفحوصات العملالديناميكية )• النضوح تجارب Dynamic Leachingفي

Test )ومساحاتها حجومها المحدد النماذج غمر يتمالمحضرة العجينة تصلب من والمعدة مسبقا السطحية

, , المتطاير ) الرماد النفايات من مختلفة بنسب خليط من ,) المخفف( ) الحامضي الماء أو الماء الراشح في السمنت

جدول وفق بآخر وتبديله الراشح ماء بسحب القيام ثمالنووية األمريكية الجمعية قبل من محددة زمنية فترات

(American Nuclear Society, ANS ,)هذه تطوير تم لقدقبل ) من بجدول( Gote et. Al, 1984الطريقة والمسمى

( : , يلي وكما والضعف النصف , 15.5, 7, 5, 4, 2, 1فترات24 ,36 ,60 ,72 ,84 ,96 ,108 ,120 ,156 ,192 ,228 ,

ساعة(672, 588, 504, 420, 336, 300, 264

Page 11: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

... تتمة المختبرية والفحوصات ...العمل تتمة المختبرية والفحوصات العمل

Page 12: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

والمناقشة والمناقشة النتائج النتائج

زيادة )( • بين عكسية عالقة هنالك أن يوضح رقم شكلفي والنفايات السمنت نسبة إلى المتطاير الرماد نسبة

لإلنضغاط النماذج هذه مقاومة وبين المتصلبة النماذج. المتطاير للرماد الكلسية المكونات قلة بسبب

السبعة • في ملحوظة مقاومة المتصلبة النماذج تكتسب , تكون وبعدها والتثبيت التصلب فترة من األولى أيام , نسبة قلة هو والسبب m جدا وقليلة بطيئة الزيادة هذه

. المتطاير الرماد في الكاربون أوكسيدات

Page 13: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

والمناقشة والمناقشة النتائج النتائجنسبة )( • بزيادة المتصلبة النماذج كثافة تناقض يوضح شكل

, زيادة إلى يؤدي الكثافة إنخفاض إن فيها المتطاير الرماد m عكسيا تتناسب والتي المتصلبة للنماذج والنفاذية المسامية

. النماذج هذه في المقاومة معالثقيلة )• للعناصر النضوح قياس ( Cu, Cr, Cd , Pb, Asجداول

العناصر هذه تراكيز أن على تدل المقطر الماء باستخداموالذي النموذج خلطة في المتطاير الرماد نسبة بزيادة تزداد

. فيها والنفاذية المسامية لزيادة باألساس يرجعالنضوح • تجارب في المستخدم الماء في الحامضية زيادة

الراشح في الثقيلة العناصر تراكيز زيادة إلى أدت الديناميكي. المياه هذه في المتصلبة النماذج نقع من المتولد

في • الثقيلة العناصر لتراكيز الذري اإلمتصاص فحوصات نتائجفي زيادة وجود على تدل الديناميكي النضوح تجارب رشح

أصال المثبتة النماذج في التراكيز زادت كلما التراكيز .هذه m

Page 14: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

Fig 4-1 Average Compressivity strength as related to fly ash content and curing time

Fig 4-2 Average Density of dry molds as function of percentage fly ash

Page 15: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

Fig 4-23 Cumulative amount leached with time of (Cu) using distilled water (initial concentration 0.008 M)

Fig 4-28 Cumulative amount leached with time of (Cu) using diluted H2So4 (initial concentration 0.008 M)

Page 16: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

من الثقيلة العناصر نضوح معدالت ولحسابالنموذج اعتماد تم الوقت بمرور المتصلبة النماذج

التالي الرياضي∑n ( An / Ao ) ( V/s ) = 2 ( ( De / ))½ . t½

i = 1

:حيث الفترة لغاية نضحت التي An = n( ppm )الملوثات

للملوثات = األولية Ao( ppm ) التراكيز

( السطحية cm2 = ) Sالمساحةالنموذج ) cm3 = ) Vحجم

الفعال = التدفق De( m2 / s )معاملtالزمن =

Page 17: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

النضوح ) مؤشر إيجاد تم من ( Leachability Indexكذلكالعالقة :

L x = 1/n ∑n log B/De i = 1

حيث :

النضوح = Lxمؤشر

(cm2 / s) 1 = = ثابتB

للنضوح = الزمنية الفترات nعدد

Page 18: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

التدفق معامل متوسط التدفق حساب معامل متوسط حساب))ADADالفعال (الفعال (

حساب )• الدراسة( ADتم تحت الثقيلة العناصر لكافة(Cu, Cr, Cd, Pb, As )المتطاير الرماد مع خلط لنسب

. القيم )( هذه يبين جدول مختلفةللنحاس )• نسبة( ADقيمة( )Cuبالنسبة بزيادة تزداد

. المتصلبة الكتلة في المتطاير الرماد خلطالنضوح )• مؤشر إحتساب تم العناصر( LXكذلك لكافة

. البحث موضوع الثقيلةمؤشر )( • بين العالقة خالل من يوضح رقم الشكل

الكتلة( Lxالنضوح ) في المتطاير الرماد ونسبةالمعادن, تراكيز بزيادة يزداد المؤشر هذا إن المتصلبة

. الراشح حمضية وبزيادة الكتلة في الثقيلة

Page 19: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

Fig 4-48 Diffusivity (pDe) of Cu as function of fly ash content for the four experiment sets

Fig 4-43 Average effective diffusion coefficient (AD) of Cu as function of fly ash content for the four experimental sets

Page 20: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

Fig 4-53 Leachability index (Lx) of Cu as function of fly ash content for the four experiment sets

Fig 4-58 Leachability index (Lx) of Cu as function of compressivity strength for 56 days curing time for the four experiment sets

Page 21: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

نضوح يمثل الذي الرياضي نضوح النموذج يمثل الذي الرياضي النموذجالمتصلبة النفايات من الثقيلة المتصلبة العناصر النفايات من الثقيلة العناصر

النفايات • من الراشح مع الثقيلة المعادن تنطلقالطرق : من أكثر أو بواحدة المتصلبة

بين Diffusionالتدفق – التراكيز اختالف نتيجة الكتلة داخل منالمسامات ) في الراشح ( Pore Waterالماء ومحلول

للكتلة ) ( .Lea chantالمالمسأو ( Dissolutionاإلذابة ) – مستمر بشكل الكتلة سطح من

مرحلي .

Page 22: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

من الثقيلة للعناصر التراكمي من التدفق الثقيلة للعناصر التراكمي التدفقالوقت بمرور المتصلبة الوقت الكتلة بمرور المتصلبة الكتلة

Page 23: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

::االستنتاجاتاالستنتاجات

على • الحاوية النفايات تثبيت عملية في المتطاير الرماد نسبة زيادةالمتصلبة . للكتلة االنضغاط مقاومة من يقلل باالسمنت ثقيلة عناصر

الديناميكي • النضوح تجارب رشح في المعادن تراكيز قيم بعضالرصاص لعنصري وخاصة المنشورة القياسية الحدود و Pbتجاوزت

.Asالزرنيخ المتطاير • الرماد استخدام الممكن من البحث هذا نتائج على mبناء

معادن على الحاوية النفايات لتثبيت الخام النفط حرق من المتولدعن تزيد ال وبنسبة رابطة كمادة االسمنت باستخدام % .20ثقيلة

من • نضحت التي الثقيلة المعادن لتراكيز التراكمية النسبة تتجاوز لمالتجارب فترة طوال الصلبة للنفايات% 3الكتلة األولية التراكيز من

هذا في نشر بما مقارنة مقبولة تعتبر النتيجة وهذه تثبيتها تم التيالمجال .

Page 24: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

::االستنتاجاتاالستنتاجات

من • نضحت التي الثقيلة العناصر كمية على المؤثرة العوامل أهمالمثبت األولي التركيز هي التجارب فترة أثناء المتصلبة الكتلة

الراشح . وحامضية العناصر لهذهالنضوح • مؤشر حسب البحث هذا موضوع الثقيلة العناصر ترتيب

( Leachability Index ) هوCd , Pb , As , Cr , Cu) ) أقل الكادميوم نضوح أن يعني والذيالعناصر وبقية الرصاص .من

Page 25: Use Of Cement & Fly Ash In Solidification

إصغائكم حسن شاكرين