铬渣-粉煤灰基地质聚合物的制备及其性能研究.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月绵阳师范学院学报(自然科学版)().收稿日期:基金项目:绵阳师范学院研究生创新实践项目()第一作者简介:张鹏()男四川南充人硕士研究生研究方向:固体废弃物资源化利用研究 通信作者简介:尹春林()男四川安县人高级工程师硕士研究方向:铬盐生产及工业废弃物资源化利用 铬渣粉煤灰基地质聚合物的制备及其性能研究张鹏马露张运菊唐杰袁小超尹春林陈万萍(.绵阳师范学院资源环境工程学院四川绵阳.四川银河化学股份有限公司四川绵阳)摘 要:用铬渣、粉煤灰为主要材料制备了地质聚合物 探究水玻璃模数、用水量、不同硅铝比、高低硅铝含量、焙烧原料对地质聚合物 和 强度性能的影响利用扫描电镜()对其结构
2、进行分析 结果表明:温度 、湿度、养护 最佳 总硅铝比.、硅铝比硅铝比原料焙烧 总铬浸出浓度为./达到要求 关键词:地质聚合物 铬渣 粉煤灰 水玻璃中图分类号:.文献标志码:文章编号:():././.(.):.()./.:引言铬盐生产中会产生大量铬渣每生产.铬盐产品(以红矾钠记)约产生.铬渣铬渣属固体危废其主要成分有、等 根据/铬渣污染治理环境保护技术规范固体废物排放标准为 /.危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别标准为./因此需对铬渣进行解毒操作使其变为一般固体废弃物 铬渣解毒分为湿法解毒和回转窑干法解毒 湿法解毒是将铬渣进行球磨至细小颗粒经酸溶液浸泡将 转移至溶液中该方法还原 不彻底处理效果不稳定
3、 回转窑干法解毒是利用碳的不充分燃烧产生的 对 进行还原工业上还原 常采用该方法 粉煤灰是煤燃烧后产生的固体废弃物全国的粉煤灰堆存量现已达到 亿吨 粉煤灰中含有大量的、等是制备地质聚合物优质原料 世纪 年代 等使用粉煤灰成功制备了地质聚合物认为其力学性能强度与含钙量有关系 研究了粉煤灰基地质聚合物的蠕变特性发现蠕变特性约为普通水泥的一半 沙健芳等研究表明粉煤灰掺量为 时抗压度达.抗折度较低 李建平等使用钢渣和粉煤灰制备聚合物胶凝材料 抗压度在 以上 陈忠清等研究粉煤灰基地聚物加固土的强度及抗冻实验发现 抗压强度最高可为.最高抵御抗冻实验为 次 毛明杰发现地聚物抗渗透性随着/比的增加先上升后下降
4、 研究表明地质聚合物具有强度高、制备工艺简单、节能和耐高温等优点是环境胶凝材料本研究采用固体废物铬渣、粉煤灰为原料硅酸钠为激发剂制备地质聚合物 分析不同水玻璃模数、不同硅铝比高低硅铝占比、焙烧原料对地质聚合物强度的影响并测试强度最优组试样的总铬浸出浓度 实验结果证明了工业废渣有再塑性及产业化制备建筑材料的可能性是工业废弃物铬渣、粉煤灰再利用的有益探索可为废弃物资源化利用提供技术参考 实验.原材料及仪器设备铬渣、粉煤灰、硅酸钠、硅石、氢氧化钠均由四川某化工厂提供 铬渣属无钙矿渣粉煤灰属无钙粉煤灰铬渣及粉煤灰平均粒径为.含量如表 所示 仪器设备:胶砂试模、行星式搅拌机、型国标养护箱、震实台、型抗折
5、机、型抗压机、型紫外分光光度计.试验方法.试样准备 先使用干法解毒铬渣再对铬渣进行磁选、细磨至 目 粉煤灰及硅石使用球磨机细磨使用 目筛网对其进行筛选 对部分粉煤灰、硅石进行焙烧 温度控制在 .原料配比 实验先进行预实验探究需水量及水玻璃的相关参数 并设置低硅铝含量 系列和高硅铝含量 系列分别探究高低硅铝含量及不同硅铝比对地质聚合物物理化学特性的影响设置 系列探究原料焙烧后对地质聚合物性能的影响 绵阳师范学院学报(自然科学版)需水量与碱激发剂用量如表 原料配方如表 所示 表 高低硅铝含量及硅铝比的原料配方设计.类别组别硅铝比铬渣/()粉煤灰/()硅石/()/()低硅铝含量.高硅铝含量.原料焙烧
6、.实验方案()将水玻璃与 混合制成碱激发剂 ()将碱激发剂与水按表 加入 ()按表 的配比将原料均匀混合后进行搅拌 得到实验浆料 ()为避免误差将每组浆料倒入 组 的胶砂三联试模中一次成型 个实验试样测试 与 的试样强度并放置于实震台上震动 ()将实验组的胶砂三联试模放在烘箱、养护箱中养护固化后脱模养护时间为 ()对养护到一定龄期的试样进行抗折、抗压测试 结果与讨论.预实验实验发现在水灰比为.时浆体无法均匀混合在水灰比为.时浆体粘稠度较好 烘箱养护温度过高试样因失水过快导致聚合不彻底出现开裂、内部沙化、表面脱落等现象选择烘箱养护温度 时在湿度 的标准养护箱中养护 未出现上述情况 因此后续实验选
7、择水灰比为.养护箱养护温度为 .水玻璃掺量与模数的影响.水玻璃掺量的影响 地质聚合物的碱激发剂种类不同实验效果也不一样说明矿渣制备地质聚合物对碱激发剂有选择作用 已有研究表明水玻璃作为激发剂效果最好 本研究选择水玻璃作为碱激发剂 实验中水玻璃掺量分别为.、.、.结果如图 所示 当水玻璃掺量增加 倍时试样 的强度与硬度同时增加当掺量为.时过多的水玻璃浆料流动性过大无法进行装模 所以实验选用水玻璃掺量为.水玻璃模数的影响 选择模数为.的水玻璃共进行 组实验测试试块 物理强度实验结果如图 所示 不同模数水玻璃对浆体流动性有一定的影响水玻璃模数小于.的浆体流动性大大量水玻璃流失硬化后的试样孔隙孔径大干
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