利用鍋爐煙氣脫硫灰渣制備新型膠凝材料的研究.pdf

1、礦物聚合材料是一種以無(wú)機(jī)[SiO4]4-和[AlO4]4-四面體為主要組成，在結(jié)構(gòu)上是具有非晶、半結(jié)晶和晶態(tài)的三維網(wǎng)狀鍵接結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽膠凝材料。這種材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐久性能及固化重金屬離子的能力；同時(shí)原材料來(lái)源廣泛，可大量利用各類(lèi)固體廢棄物。半干法脫硫灰渣為煙氣脫硫后產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物，與粉煤灰相比，組成上硅鋁質(zhì)含量較低，且含有一定的Ca(OH)2和CaSO3等，使其難以按傳統(tǒng)建材產(chǎn)品大量簡(jiǎn)單利用。因而其有效的資源化利用是十分重

2、要而迫切的課題。本課題重點(diǎn)探討脫硫灰渣、粉煤灰等為主要原料制備新型膠凝材料，首先研究了脫硫灰渣礦物聚合材料的制備、特性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探索了新型礦聚水泥復(fù)合膠凝材料的合成、性能及復(fù)合反應(yīng)機(jī)理問(wèn)題。 對(duì)原材料的組成與結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，進(jìn)而采用正交試驗(yàn)方法優(yōu)選了礦聚材料的最優(yōu)配合比組成為：脫硫灰渣占固相質(zhì)量比為20％，偏高嶺土為30％，NaOH溶液占液相質(zhì)量比為30％，固液質(zhì)量比為2.3；少量CaO、CaSO3能促進(jìn)鋁硅酸鹽

3、聚合反應(yīng)，但過(guò)多時(shí)對(duì)材料凝結(jié)速度、結(jié)構(gòu)、耐腐蝕及熱穩(wěn)=定性等都有明顯危害；XRD、SEM和IR等微觀(guān)測(cè)試表明隨著聚合反應(yīng)的深入，無(wú)定形物質(zhì)明顯增多，CaSO3和CaSO4等基本未參加相應(yīng)的聚合反應(yīng)；總體上脫硫灰渣礦物聚合材料早期硬化較快，但長(zhǎng)期強(qiáng)度發(fā)展較緩慢。 為了改善礦聚材料長(zhǎng)期強(qiáng)度不夠理想的問(wèn)題，通過(guò)復(fù)配水泥熟料制備了新型復(fù)合膠凝材料，其相應(yīng)的最佳養(yǎng)護(hù)制度為：首先在水泥標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室固化1d后脫模，于室溫下固化6d，然后再置于水

4、中標(biāo)養(yǎng)至各預(yù)定齡期，試樣的強(qiáng)度發(fā)展相對(duì)最優(yōu)；水泥熟料摻量為20％左右、NaOH溶液濃度為6mol/L左右時(shí)，復(fù)合體系中鋁硅酸鹽聚合反應(yīng)和水泥水化反應(yīng)的復(fù)合效果最好；其復(fù)合反應(yīng)機(jī)理是鋁硅酸鹽聚合反應(yīng)與水泥水化反應(yīng)相互補(bǔ)充、共同促進(jìn)的疊加效應(yīng)，主要物相有α-SiO2、莫來(lái)石(Al2[Al2.8Si1.2]O9.8)、水化硅酸鈣(Ca2SiO4·0.3H2O)和斜鈣沸石(CaAl2SiO12·2H2O)等；彼此相互交織聯(lián)生、包裹，形成三維網(wǎng)絡(luò)