工业废渣制备地聚合物的试验研究.pdf

粉煤灰综合利用F L YA S HC O M 口P I 通H E N S E1 7 I 豇I Z A I l l，o N2 0 1 3N O 1工业废渣制备地聚合物的试验研究E x p e r i m e n t a lS t u d yO nt h eI n d u s t r i a lR e s i d u e sP r e p a r e t i o nG e o p o l y m e r s陶德晶，李琴，孙增青，李保菊，翟建平(污染控制与资源化国家重点实验室，南京大学环境工程系，南京2 1 0 0 4 6)摘要：研究了不同粉磨时间的机械粉磨对炼钢过程产生的次生废渣性能的影响，并以最优时间下粉磨的废渣为原料，用水玻璃激发制备地聚合物，研究液固比、水玻璃模数和养护温度对所制备的地聚合物力学性能的影响，将最优组合下的地聚合物经养护2 8 d 后进行耐高温性能测试。试验结果表明控制液固比为0 4，用1 5 M 水玻璃激发的废渣地聚合物经6 0 0 c 养护的抗压强度最大，为4 7 2 5 M P a。样品可在一定程度上耐受高温，强度随温度升高而有所升高。关键词：工业废渣；地聚合物；粉磨；抗压强度中图分类号：X 7 5 7文献标识码：A文章编号：1 0 0 5-8 2 4 9(2 0 1 3)o l 抛5-0 4地聚合物(G r o p o l y m e r)最早由法国科学家J o s e p hD a v i d o v i t s 于1 9 7 8 年提出的，它是一种由硅铝酸盐和碱激发剂合成的包含S i 一0 一S i 和S i 一0 一A I 键的具有三维网状结构的新型胶凝材料uo，属于无机聚合物类。由于其独特的胶凝性能，地聚合物在建筑材料、固核固废材料拉、密封材料【3J、高强材料和耐高温材料等方面有着广泛的应用前景。在制备地聚合物的研究中，作为提供硅铝的原料，偏高岭土和粉煤灰作为提供硅铝的原料，有着更为广泛的应用MJ。而炼钢过程中会产生大量钢渣以及次生废渣，这些废渣大量排放，不仅没有得到充分的利用，占用场地，也对环境造成了一定的污染，目前关于用这类废渣制备地聚合物的研究仍处于探索阶段。为了提高这类炼钢过程中产生的次生废渣的利用效率，本文以广东某炼钢厂的所产生的工业废渣为原料，在碱激发剂的激发作用下制备合成地聚合物。研究了粉磨对该渣性能的影响，以最佳粉磨时间下经磨细预处理后的废渣为主要原料，进行了制备地聚合物的试验研究，采用正交试验研究了地聚合物制备时的液固比、水玻璃模数和养护温度这三个因素对所制备的地聚合物力学性能的影响，确定地聚合物制备的最佳工艺，并对所制备的地聚合物进行了耐高温性能试验。1 试验用原材料(1)废渣废渣来自广东某炼钢厂。采用x 射线荧光光谱分析(X R F)测定的废渣的化学成分如表1，从表l 中可看出：其S i O：含量最高，达到6 2 7 3，其次是M n O，为1 1 8 6，A 1 2 0 3 的含量也相对较多，S i 0 2+A 1，0，7 0 表明该废渣可以成为制备地聚合物原料的理论可能 J。原始废渣粒径分布见图1，废渣平均粒径为2 2 8 3 1 L m。扫描电镜对次生废渣的形貌表征(图2)表明，废渣多呈现粗糙不规则的固体形貌，并有一些胶凝状固体物质，与常用硅铝原料粉煤灰相比含有较少球状玻璃体。表1废渣的主要化学组成s i 0 2A 1 2 0 3C a OM n OF e 2 0 3T i 0 2M s oC r 2 0 3K 2 0B a ON 0P 2 0 5Z n OL O I收稿日期：2 0 1 2-0 9 1 02 5 2 0 1 3N O 1粉煤灰综合利用F L Y A S HC o M 咿R E H E N S EU T。I Z A T I o N(2)激发剂把N a O H 粉末加入到初始模数(S i O：和N a：0 的质量比)为3 2 的水玻璃溶液中，将其模数调成0 9、1 2、1 5 M。激发剂在使用前均陈化2 4 h 以上图2 原始废渣的S E M 图2 试验方法2 1 废渣粉磨为了提高废渣的活性，用水泥球磨机(N D 7 2 L)对其进行了磨细预处理，球磨机的配置见表2。称取1k g 的废渣在1 0 5。C 下烘干至恒重。将烘干后的废渣放入水泥球磨机中粉磨，粉磨时间分别为1 0、2 0、3 0、4 0、5 0、6 0、7 0 m i n，粉磨后的样品利用英国M a l v e m 仪器公司生产的M a s t e r S i z e r 2 0 0 0 型激光粒度分析仪进行分析。表2 水泥球磨机模具配置2 2 地聚合物的制备将一定量经最佳粉磨时间粉磨预处理后的废渣与不同模数的水玻璃激发剂溶液混合，控制液固比，用3 0 0 W 搅拌机将混合料搅拌均匀，装人2