建設材料衍生產(chǎn)品的安全性

建設材料衍生產(chǎn)品的安全性作為危險固體廢棄物的赤泥，要應用于建設工程材料的開發(fā)，主要應消除其在放射性、腐蝕性及毒性浸出特性方面產(chǎn)生的危害，以下從這3個方面討論赤泥用于建設工程材料衍生產(chǎn)品的可行性、安全性及環(huán)境相容性。1放射性安全分析放射性對生物體產(chǎn)生的嚴重危害眾所周知，但目前赤泥建設材料衍生產(chǎn)品的研究大都僅著眼于其功能性是否滿足建設工程應用的要求，故有必要對赤泥建設材料衍生產(chǎn)品的放射性安全水平開展研究，以評估赤泥建設材料衍生產(chǎn)品應用的安全性。2腐蝕性安全分析拜耳法是當前A1203生產(chǎn)使用最廣泛的方法，也是赤泥產(chǎn)生的主要方式，圖2簡單地描述了傳統(tǒng)拜耳法的生產(chǎn)過程。從圖2可知，赤泥是鋁土礦中未被熱NaOH溶液溶解的成分經(jīng)過濾分離，再經(jīng)過水沖洗、干燥后形成的［11］。故赤泥必然富含大量水分，同時具有強烈的腐蝕性。水泥在全球建設工程中的高消耗量眾所周知，這正好與赤泥的高產(chǎn)生量相匹配，若能將赤泥應用于水泥基體的開發(fā)，則可從根本上解決赤泥帶來的儲存成本、儲存場所及環(huán)境危害等問題。首先,水泥需要添加水開展水—用，因此向其添加赤泥這樣的濕性廢物是可行的；其次，在建設工程中水泥通常與鋼筋配合使用，構成鋼筋混凝土，赤泥的高腐蝕性是否對鋼筋以及其它共用建設材料產(chǎn)生損害，是研究人員應用赤泥開發(fā)水泥之前必須解決的重大問題。D.V.Ribeiro等人通過監(jiān)測氯化物擴散、腐蝕電位及電阻率，分析添加赤泥后鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕情況，研究結果指出赤泥不但沒有對混凝土中的鋼筋產(chǎn)生腐蝕作用，而且由于赤泥的存在還延緩了鋼筋的去鈍化進程，即赤泥的含量越高，混凝土中鋼筋的腐蝕率越低。當赤泥的添加量到達20%—30%（質(zhì)量分數(shù)）時，鋼筋腐蝕率基本趨于穩(wěn)定[7]0由此可見，赤泥的高堿性在很大程度上降低了許多危險有機物的溶解性，并抑制微生物過程。故赤泥不但不會因腐蝕性而破壞建筑構造的穩(wěn)定性，而且還起到鋼筋腐蝕抑制劑的作用，完全可以作為水泥的生產(chǎn)原料。3毒性浸出特性安全分析赤泥因含有豐富的金屬及金屬氧化物而具有毒性。絕大多數(shù)重金屬即使在低濃度條件下也具有毒性與致癌性，并且很難從人體排出，一旦在體內(nèi)沉淀會給身體帶來嚴重損害。因此，赤泥建設材料衍生產(chǎn)品，特別是在建設工程中用量驚人的混凝土和磚塊，必須在產(chǎn)品開發(fā)的同時評估其在使用過程中的浸出毒性。研究人員在浸沒條件下測試了赤泥試樣的綜合強度、耐久性和可浸出性，綜合強度和耐久性指標符合建設材料的要求，毒性浸出特性通過了TCLP測試，而且用混凝土固化后的赤泥安全性更高。Hong-taoHe等人利用赤泥和黃河泥沙制備燒結磚，應用固體廢物浸出毒性浸出方法一——硫酸硝酸法浸出燒結磚中的重金屬元素，并通過電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP—AES）確定浸出液中有毒金屬元素的濃度，研究結果說明燒結磚浸出液中的重金屬濃度均在GB5085.3—20**規(guī)定的限值之內(nèi)。雖然直接應用赤泥的建設材料衍生品其浸出毒性符合安全要求，但為了滿足用戶對產(chǎn)品的更—求，還可采用海水中和的方法對赤泥開展積極處理，以進一步降低赤泥的堿性及重金屬含量，提高其所含重金屬的穩(wěn)定性。Brunori等人采用3種不同類型的生物毒理學測試方法(微生物發(fā)光能力測試、ASTM微藻類毒性試驗、海膽胚胎毒性試驗)對經(jīng)海水中和處置的BauxsolTM赤泥開展測試。研究結果說明，參照最嚴格的意大利法律監(jiān)管體系和美國環(huán)境保護局對固體廢棄物浸出毒性的安全限值，經(jīng)海水中和處置的BauxsolTM赤泥沒有表現(xiàn)出嚴重的生態(tài)毒理學效應，而且在接近中性pH條件下，從赤泥中浸出的金屬量是很低的。Ho等人利用赤泥、廢棄石膏和沙土制成柱狀試塊開展兩年的模擬降水試驗，浸出物中的鹽類主要是Na2S04,從赤泥中浸出的Al、Fe和Cd是可以忽略不計的。Maddocks等人利用蚯蚓研究經(jīng)海水中和處置的BauxsolTM赤泥中所含金屬的急性毒性作用，結果顯示觀察28天后，蚯蚓沒有死亡且保持良好的運動性。以上研究均證實了海水中和處置方法在降低赤泥生態(tài)毒理性上的有效性。在赤泥的回收與安全處置中，赤泥的大規(guī)模應用是對環(huán)境有益且經(jīng)濟有效的方法。赤泥建設材料衍生產(chǎn)品的生產(chǎn)就是赤泥大規(guī)模應用的有效途徑，通過放射性、腐蝕性及毒性浸出特性3方面的分析，可以得到以下結論：(1)《建筑材料放射性核素限量》(GB6566—20**)、《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》(GB50325-20**)以及歐盟對建設材料放射性安全的規(guī)定主要是控制鐳一226、牡—232、鉀一40的放射性水平不超過安全限值。##鋁業(yè)赤泥和Seydisehir赤泥中的牡一232放射性濃度最高，鐳一226次之，這兩種元素的放射性濃度決定了赤泥整體的放射性安全水平。##鋁業(yè)赤泥和Seydisehir赤泥的放射性核素內(nèi)、外照射指數(shù)均超過安全規(guī)定限值。故赤泥在不經(jīng)處理的條件下不能直接用于建設材料的開發(fā)，必須提取、去除赤泥中的放射性核素或采用其它適當材料與赤泥混合配比后才能實現(xiàn)赤泥的建設材料衍生品開發(fā)。(2)腐蝕性安全分析說明，赤泥完全可以用于開發(fā)水泥并應用于鋼筋混凝土構造，不但不會破壞建筑構造的穩(wěn)定性,而且起到延緩鋼筋腐蝕進程的作用。(3)毒性浸出特性研究說明，赤泥建設材料衍生產(chǎn)品不會產(chǎn)生顯著的生物毒性，若能采用海水中和等特定方法對赤泥開展積極處理，則可獲得更低的浸出毒性。此外，若將赤泥建設材料衍生產(chǎn)品開發(fā)與赤泥作為污水處理、廢氣凈化吸附劑的應用相結合，將已經(jīng)完成吸附的赤泥