铸造旧砂热法再生粉尘-粉煤灰基地质聚合物材料性能研究

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粉煤灰基地质聚合物力学性能及碱渣改性机理

ＬＩＵＣｈｕｎ．ｙｕａｎ，ＺＨＡＯＸｉａｎ— ｈｕｉ ’ＺＨＵＮａｎ，ＬＩＵＶｕ－ｆｅｉ，ＰＡＮＧｒｕｎ — ｚｅ
，
（１．ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４０１，Ｃｈｉｎａ；
第３６卷第２期２报
Ｖ０１．３６Ｎｏ．２
ＢＵＬＬＥＴＩＮ０ＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳ０ＣＩＥＴＹ
Ｆｅｂｒｕａｒｙ．２０１７
粉煤灰基地质聚合物力学性能及碱渣改性机理
２．ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４０１，Ｃｈｉｎａ）
龄期和碱渣掺量对力学性能的影响，对比不同因素下试样胶砂表面孔隙特征，分析了碱渣对粉煤灰基地质聚合物
体系的改性机理。结果表明：１．ＮａＯＨ溶液过剩使强度降低；高温养护能提高强度；粉煤灰基地质聚合物的养护不
需要太大的湿度。２．碱渣掺量小于２７％时，对粉煤灰．ＮａＯＨ体系强度有显著的改性作用。ＣａＣＯ增大溶液碱性，减小胶砂流动性，影响地质聚合物的微观结构，有效改善体系收缩程度。３．可溶性含钙组分中ｃａ参与生成Ｃ・Ｓ —

一种生态友好粉煤灰基地质聚合物的合成及光催化性能

一种生态友好粉煤灰基地质聚合物的合成及光催化性能张耀君;张科;康乐;张力【摘要】以乌洛托品为孔形成剂,制备出孔结构可调控的粉煤灰基地质聚合物;通过半导体耦合设计,合成出In2O3和NiO双负载粉煤灰基地质聚合物催化剂;采用XRF、TGA/DSC、FESEM、XRD、FT-IR、UV-Vis等对催化剂的组成、结构及性能进行表征,考查了该催化剂体系对模拟印染废水的光催化降解活性、降解机理及反应动力学.结果表明:孔形成剂的掺入能够显著地改善地质聚合物的孔结构,调变BET比表面积及介孔体积;双负载5％ In2O3及1％ NiO的粉煤灰基地质聚合物催化剂对碱性品绿染料的最高降解率(95.65％),归因于In2O3与NiO形成的p-n结半导体耦合体系以及In2O3与PAFAG载体之间产生强相互作用,改善了光生电子-空穴对的分离效率,从而提高了光催化染料降解活性.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2017(033)001【总页数】10页(P16-25)【关键词】铝硅酸盐;半导体;光催化;粉煤灰基地质聚合物;染料降解【作者】张耀君;张科;康乐;张力【作者单位】西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055;西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055;西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055;西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055【正文语种】中文【中图分类】TQ536.4粉煤灰是火力发电厂的粉煤在燃煤锅炉内燃烧后，经收尘器收集的细灰，是热电厂排放的主要固体废弃物。

随着国民经济发展对电力需求的增加，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，2013年，我国粉煤灰的排放量约5.8亿吨[1]，2014年约5.78亿吨[2],2015年约6.2亿吨[3]；据不完全统计，中国粉煤灰堆积总量已超过30亿吨，占地面积500km2以上，给国民经济建设及生态环境造成巨大压力[4-5]。

目前，我国粉煤灰综合利用主要集中在生产水泥、商品混凝土、墙体材料、筑路工程、回填等领域[1]。

组型铸造旧砂再生技术

组型铸造旧砂再生技术孙学忠【摘要】介绍了树脂砂组型铸造旧砂再生的三个代表性案例,根据旧砂烧损炭化合理选择再生工艺是企业节能增效的重要措施.旧砂机械再生的必要条件是树脂膜受热炭化,再生过程的关键设备是搓磨再生机;热法再生砂的灼烧减量和发气量均低于新砂.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P11-14,19)【关键词】旧砂再生;机械再生;热法再生【作者】孙学忠【作者单位】青岛五洋铸机有限公司青岛百川通达机械有限公司,山东青岛266000【正文语种】中文【中图分类】TG221树脂砂组型铸造具有提高生产效率，保证铸件质量，降低生产成本，减少废物排放等优点，这种铸造工艺近年来发展很快。

壳型迭箱、壳型组型、壳型背丸、冷芯砂组型已在众多工厂成功应用，生产出了大量的优质铸件。

这种铸造工艺虽可减少废砂排放，但随着生产规模的扩大，仍有大量的废砂需再生处理。

我们根据不同组型工艺排出的旧砂特点，成功研究开发了热法、机械法和热法并联机械法三种旧砂再生成套设备，使用厂把废砂排放的包袱变成了经济效益，实现了旧砂再生的循环回用。

某公司采用冷芯砂组型工艺，主要生产发动机缸体及减速箱体等铸铁类零件，见图1，待组砂芯见图2，铸件铁砂比1∶1.5，浇注后未溃散的砂块较多，该厂选用了热法再生成套设备，见图3.1.1 热法再生成套设备工作原理2 t/h树脂砂热法再生生产线如图3所示，落砂后的旧砂加入振动破碎机，砂块经振动搓擦成散粒后，通过小于3mm的栅板孔进入斗式提升机，然后经磁分选出铁杂，再通过筛分，较大的砂团返回振动破碎机再次搓磨，预处理好的旧砂进入砂仓。

砂仓下部的螺旋给料机通过变频定量出料，经斗式提升机加入沸腾焙烧炉中，焙烧后的热砂流入双冷床，被沸腾冷却的热砂又与冷却水管充分接触换热，热砂被迅速冷却。

冷却后的再生砂经斗提机加入再生砂仓，砂仓下部的压送装置将再生砂输送至混砂工部。

1.2 热法再生成套设备结构特点热法再生成套设备的主机是沸腾式焙烧炉，炉子的节能、环保、可靠、长寿是技术关键，本炉结构见图4，主要由炉体、燃烧系统、鼓风系统和换热器等部分组成。

铸造潮模旧砂再生应用

铸造潮模旧砂再生应用F造潮模旧砂再生应用2011年08月27日重要提醒：系统检测到您的帐号可能存在被盗风险，请尽快查看风险提示，并立即修改密码。

丨关闭网易博客安全提醒：系统检测到您当前密码的安全性较低，为了您的账号安全，建议您适时修改密码立即修改丨关闭向30啊.............. 奔驰...别闹了摘要：本文介绍了潮模旧砂的再生工艺，以及在生产实践中的应用效果，提出旧砂再生对铸造生产和保护环境的重要性。

关键词：潮模旧砂再生保护环境刖吕东风汽车有限公司共在四个铸造厂，一个铸造厂在湖北襄樊市，地处平原地区，另外三个铸造厂都在湖北省十堰市，地处山区。

其中三个铸造厂都是国内规模较大的铸造企业，年生产铸件十儿万吨，同时也产生十儿万吨的铸造废砂。

从建厂三十多年来，襄樊铸造厂的废砂就储存在一块空地上，委托其它公司来处理，处理费用为60元/吨。

十堰市内三个铸造厂都釆用填埋的方式处置产生的废砂，从建厂到现在共建造了多座挡砂坝，处置费用也很高。

随着企业用电、水和油成本的上升，废砂的运输和处置成本逐年上升。

国家对环保的要求越来越高，以及钢铁、水泥等材料胀价，每年的废砂处置费用成为企业一个不小的负担。

铸造废砂是铸造用造型潮模砂和树脂砂等的混合物，其中不仅有天然硅砂，还混有5%左右的膨润土，4%左右的煤粉，2%左右的咲喃树脂、酚醛树脂、聚异亂酸酯，以及对屮苯磺酸，氯化胺和金属氧化物等成分复杂的对环境极为有害的化工产品。

这些化工产品会随着雨水渗入地下，长期这样堆存，必然存在污染地下水和土壤的风险，这种风险一旦出现，巨额的污染索赔将给公司造成巨大的经济损失，对环境造成很大的危害。

废砂丢弄不仅对环境造成很大危害，而且也是一种资源浪费。

山于我国品质较好的铸造用硅砂都处在内蒙和河北圉场等北方地区以及福建等南方地区，硅砂的供应严重受制于铁路运输，成为各铸造厂的瓶颈口，硅砂价格中80%为运输价格。

不仅如此，在铁路运输紧张时期，为了保证生产，不得以使用数倍于火车运费的汽车运输，铸造生产成本大幅上升。

建筑废渣灰、污泥和铸造旧砂再生粉尘制备高强轻集料的研究

尚江涛，李如燕．一，孙可伟，何娟，ｚ
（．１昆明理工大学废弃物资源化国家工程研究中心，云南昆明６０９；５０３２昆明理工大学环境科学与工程学院，云南昆明６０９）．５０３
摘要：以建筑废渣灰、铸造旧砂再生粉尘和污泥为主要原料制备轻集料，研究了成形压力、预热温度、预热时间、焙
ｔｆ２ｉ．ｉｍｅｏ０ｍｎ
Ｋｅｒｓｗａｔｅｉｕｆｃｎｔｃｉｎｕｔｆ０ｒｃａｙｗｏｄ：ｓｅｒｓｄｅｏｏｓｒｔ；ｄｓｒｍｅｌｍａｉｎｏｓｄｆｕｄａｄｌｄｅｕｏｔｆｕｅｏｎｒｓｎ；ｓｕｇ；ｏｙｌｈｅｇｔｇｒｇｔｉｔｉｈｇｅａｅｇｗａ
Ａｂｔｃ：ＴｈｓｅｒｓｄｅｏｏｓｒｃｉｎｌｄｅｎｕｔｆＯｒｃａａｉｎｏｓｄｆｕｄｓｒｔａｅｗａｔｅｉｕｆｃｎｔｕｔ，ｓｕｇ，ａｄｄｓｒｍｅｌｍｔｆｕｅｏｎｒｏｏｙｓｎｒｓｄａｈｒｃｐｌａｍａｅｉｌｔａｒａｅｔｅｌｈｗｅｇｔｇｒｇｔ．ｅｅｅｔｆａｄｗｅｅｕｅｓｔｅｐｉｉａｗｔｒＳｏｆｂｉｔｈｇｔｉｈｇｅａｅＴｈｆｃｓｏｎｒａｃｉａ
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湿型砂旧砂热法再生技术及再生砂性能

膜；单纯的干法（如气流再生法）更是无法达到再生砂的质量要求。其再生方法，按《铸造行业 ‘ 十三五’ 技术发展规划纲要》第１６章“ 环保与安全 ” 中的提法，认为只有“ 热法再生是目前唯一既使旧砂达到芯砂使用标准，又不产生二次污染的砂再生方式” 。这里所说的热法实际上是热一机械联合再生法。２Ｏ世纪９Ｏ年代，美国就成功地用热一机械法再生黏土旧砂，如美国ｓｈｅｐｐａｒｄ铸造厂在１９８９年建成湿型砂再生系统，旧砂先经破碎机破碎，磁选，６７７℃和
年在ｓａｇｉｎａｗ的可锻铸铁厂建成一套湿型旧砂用热机械再生系统，其中包括回转破碎、磁选，７６０ｏＣ沸
一
收稿日期：２０１６ — ０５ — １５
作者简介：万仁芳（１９４２一），男，研究员级高工。退休前在东风汽车公司铸造一厂从事铸造工艺、铸造材料应用等工作。
热膨率、耗酸值、含水量、鲕粒化等，指出湿型旧砂再生最重要的是控制好耗酸值、微粉含量和鲕粒化度。
关键词：湿型旧砂；再生砂；耗酸值；鲕粒化
中图分类号：ＴＧ２２１
文献标识码：Ｂ
文章编号：１６７４ — ６６９４（２０１６）０５ — ００３０ — ０４
２０１６年第５期２０１６年ｌ０月
・
铸造
设
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ＦＯＵＮＤＲＹＥＱＵＩＰＭＥＮＴＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

铸造旧砂再生新方法、新进展及新期待

第4期铸造是资源消耗和环境污染非常大的传统行业，给中国可持续发展战略带来了巨大的挑战。

我国已经是世界上第一铸造大国，2016年各类铸件总产量达4720万吨。

其中，80%以上的铸件是通过砂型铸造生产的，通常每生产1t 合格铸件、就会产生1t 左右的旧砂。

大量的旧砂如得不到再生回用而废弃，不仅是对资源的极大浪费，而且还会产生粉尘污染和固体废弃物污染，给环境带来巨大的危害[1-4]。

铸造生产的发展趋势是绿色清洁生产，为了实现砂型铸造的绿色清洁生产，旧砂的全部再生回用是关键[5，6]。

《铸造行业“十三五”技术发展规划纲要》[7]的第十四章《造型材料》中指出“旧砂再生是减少新砂用量，降低生产成本，提高铸件质量和保护自然环境的最有效方法之一”。

本文概述了现有旧砂再生方法的特点及其适用性，对不同种类旧砂（粘土旧砂、树脂旧砂、水玻璃旧砂和混合旧砂）再生方法的应用情况进行了归纳总结，重点介绍了近年来国内外旧砂再生技术研究及应用的新方法和新进展、并对这些旧砂再生新方法及其特点进行了综合评价，就铸造旧砂再生技术的发展趋势阐述了作者的观点。

1现有旧砂再生方法及适用性根据旧砂再生原理的不同，旧砂再生方法分为干法再生、湿法再生、热法再生和化学再生四大类[1-3,5-9]。

1.1干法再生及其特点干法再生是利用空气或机械的方法将旧砂粒加速至一定的速度，靠旧砂粒与金属构件间或砂粒互相之间的碰撞、摩擦作用再生旧砂。

干法再生的设备简单、成本较低，但不能完全去除旧砂粒上的残留粘结剂、再生砂的质量不太高。

干法再生的形式多种多样，有机械式、气力式和振动式等，但干法再生原理都是“碰撞—摩擦”，碰撞—摩擦的强度越大，干法再生的去膜效果越好，同时砂粒的破碎现象也加剧。

除此之外，旧砂的性质、砂铁比等对干法再生效果也有很大影响。

图1所示为旧砂干法再生的流程示意图。

收稿日期：2018-05-25；修订日期：2018-06-21基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.51775204和No.51375187）“材料成形与模具技术国家重点实验室自主研究项目”作者简介：樊自田（1962-），男，教授，主要研究方向为：铝镁合金材料及其精密铸造技术、绿色铸造技术与理论、快速铸造技术等。

铸造废砂和粉煤灰制备CBC复合材料的研究

铸造废砂是铸造生产中产生的固体废弃物，在铸但它在工艺、性能、用途等方面具有高聚物、陶瓷、
造厂或铸造车间，每生产１ｔ铸件将产生１～２ｔ废砂。目水泥的特征，是一种具有独特优点的新材料，具有广
前，除了少量再回收利用外，大部分仍以丢弃为主［１］。阔的应用前景。
粉煤灰是火电厂产生的固体废弃物，是一种人工火山灰质材料，具有潜在胶凝性，在水和石灰存在条件下，
大晶体，因而具有高强和耐久的结构特征。铸造废砂（石英砂）以晶质二氧化硅为主，物理
化学性质都十分稳定，但是其表面在加工过程中能产生一些不饱和的硅氧负离子键，可和粉煤灰活化过程中产生的阳离子发生反应，生成ＣＳＨ类水化产物，这样就能够形成以废砂颗粒为增强相，粉煤灰活化形成的ＣＢＣ为连续基体相的新型复合材料。此外，水玻璃废砂表面的水玻璃惰性膜主要由碱（碳酸钠）、无定型硅胶组成，能够弥补粉煤灰玻璃体解聚需要的碱性介质，起到催化作用；硅胶能提供活性ＳｉＯ２，形成类水泥的ＣＳＨ凝胶。因此，水玻璃砂在ＣＢＣ复合材料中既有骨架增强作用，还有胶凝作用。１．２试验材料
·１１３８·
铸造
ＦＯＵＮＤＲＹ
Ｖｏｌ．５４Ｎｏ．１１Ｎｏｖ．２００５
铸造废砂和粉煤灰制备ＣＢＣ复合材料的研究
秦俊虎，张召述，贺茂云
（昆明理工大学生物与化学工程学院，云南昆明６５０２２４）
摘要：ＣＢＣ复合材料是以工业废渣为主要原料，在接近常温条件下制备而成的具有陶瓷和混凝土性能的新型无机非金
ＱＩＮＪｕｎ－ｈｕ，ＺＨＡＮＧＺｈａｏ－ｓｈｕ，ＨＥＭａｏ－ｙｕｎ（ＴｈｅＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

129.我国铸造旧砂再生技术的进展及其应用

我国铸造旧砂再生技术的进展及其应用熊鹰，吴长松（重庆长江造型材料集团，重庆北碚 400700）摘要：本文对我国铸造旧砂的排放现状及其种类进行了描述，并从技术、经济和环保等方面，分析了铸造旧砂的再生回用对于提高铸件质量、降低生产成本、节约矿产资源、改善铸造生产的作业环境和促进铸造业的积极发展作用，还根据大量试验和生产应用的结果提出了对不同的铸造旧砂合理再生方法的选用原则和方法，对我国铸造旧砂再生的今后发展提出了几点展望。

关键词：铸造旧砂；再生技术；进展；展望1 国内铸造旧砂的产生现状及其种类1.1 铸造旧砂的现状我国是一个铸造大国，随着国民经济的高速发展，到2008年我国铸件年产量已达到3530万吨，居世界铸件产量的榜首。

我国又是一个造型材料的消耗大国，因为，80%以上铸件来自砂型铸造，由于我国造型时砂铁比较大，一般来说，每生产1t合格铸件可产生约1.2 ～１.４t废砂，每年排放的铸造废砂可达３０００多万吨，如此大量的排放铸造废砂，必将占据很多废砂场地。

随着我国各种有机、无机粘结剂的广泛应用，致使废砂中含有的有害成分越来越多，例如有机树脂粘结剂的废砂中残留的醛、酚、苯、钾、异氰、硫化物等，无机粘结剂废砂中残留的碱、酚等有害的成分。

含有这类有害成分的废砂，排放后经过雨水浸蚀，其有害成分将污染江河湖泊，甚至污染生活水源。

尤其是水玻璃砂的强碱性和树脂砂中含有的异氰、酚类等成分，造成的公害更为严重。

近年来，随着人们环保意识的不断增强，国家对环境保护执法力度的加大，排污费用的增加，都迫使铸造厂对旧砂进行再生回用。

1.2 铸造旧砂的种类粘土湿型砂作为一种造型材料生产中小型铸件,是一种历史悠久的造型工艺方法,在各种化学粘结砂蓬勃发展的今天，它在铸造业中仍占有非常重要的地位，至今一直是砂型铸造使用中的主要造型方法，据统计占所有铸件产量的６0%以上，其适用范围之广,耗用量之大,是任何其他造型材料都不能与之比拟的。

粉煤灰地质聚合物的制备及研究现状综述

Ｃｅｍｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ水泥生产１３．．｜
粉煤灰地质聚合物的制备及研究现状综述
韦旭朋孙健婕赵双权张圆圆（宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川７５００２１）
中图分类号：ＴＯ１７２文献标识码：Ｂ文章编号１００７ — ６３４４（２０ｉ７）０１ — ００１３－０１
煤灰、硅灰、沸石等都可作为合成地质聚合物的原材料。其制备工艺简易，原料易得，可充分利用工业废渣，基本无ｃＯ：排放，仅将适量的原料和少量碱性激发剂溶液混合，在常温条件下养护，就可制备不同强度等级的地质聚合物材料。
（２）水玻璃和氢氧化钠作为碱激发剂，在标准养护条件下制备出２８ｄ抗压强度达５６．４ＭＰａ以上的地质聚
关键词：粉煤灰地聚物；分类；制备原理；研究现状；
１引言
“ Ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ＇？一词是法国化学家Ｊ．Ｄａｖｉｄｏｖｉｔｓ教授于上世纪７Ｊ０年代提出的。近年来，国际上对地质聚合物（Ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ）的研究非常活跃。偏高岭土、钢渣、粉
合物混凝土，强度特性稳定。（３）Ｐ．Ｖ．Ｋｒｉｖｅｎｋｏ和Ｇ．Ｙｕ．Ｋｏｖａｌｃｈｕｋ ” 指出与粉煤灰相比较，利用高岭土或偏高岭土生产地聚水泥最大的缺点就是高能耗；而利用粉煤灰生产地聚水泥需水量较少，具有较高的抗热性能等多方面优越性。综合以上各位学者对地质聚合物混凝土的研究发现，在制备地质聚合物混凝土的过程中其原料之一都含有粉煤灰，有的还加入了矿渣或偏高岭土，但最终制备的地聚物混凝土其抗压强度、抗折强度都较高，且抗热性能优异。分析其原因，

《粉煤灰基地质聚合物陶粒的制备及吸附性能研究》

《粉煤灰基地质聚合物陶粒的制备及吸附性能研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，环境污染问题日益严重，其中水体污染已成为亟待解决的重大问题。

粉煤灰作为一种常见的工业废弃物，其资源化利用对于环境保护具有重要意义。

本研究以粉煤灰为原料，制备地质聚合物陶粒，并对其吸附性能进行深入研究，旨在为粉煤灰的资源化利用及水处理领域提供新的思路和方法。

二、粉煤灰基地质聚合物陶粒的制备1. 原料选择与预处理本研究所用原料主要为粉煤灰。

在制备过程中，首先对粉煤灰进行筛选、清洗和干燥，以去除其中的杂质和水分。

2. 地质聚合物陶粒的制备将预处理后的粉煤灰与碱性激发剂、水等按一定比例混合，经过搅拌、成型、硬化等工艺，制备成地质聚合物陶粒。

其中，碱性激发剂的选择对陶粒的性能具有重要影响。

三、陶粒的表征与性能测试1. 陶粒的表征采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等手段对陶粒的形貌、结构进行表征，了解其微观结构特征。

2. 吸附性能测试将制备好的陶粒用于吸附水中的重金属离子、有机物等污染物，通过测定吸附前后的浓度变化，计算其吸附性能。

同时，考察吸附时间、温度、pH值等因素对吸附性能的影响。

四、实验结果与讨论1. 陶粒的制备结果通过优化制备工艺，成功制备出具有较高强度和良好吸附性能的粉煤灰基地质聚合物陶粒。

2. 陶粒的表征结果SEM和XRD表征结果显示，陶粒具有较为规整的形貌和良好的结晶度，有利于提高其吸附性能。

3. 吸附性能分析实验结果表明，粉煤灰基地质聚合物陶粒对水中的重金属离子、有机物等污染物具有良好的吸附性能。

吸附性能受吸附时间、温度、pH值等因素的影响，通过优化这些因素，可以提高陶粒的吸附性能。

此外，粉煤灰基地质聚合物陶粒具有较好的再生性能，可重复使用，降低处理成本。

五、结论本研究以粉煤灰为原料，成功制备出具有较高强度和良好吸附性能的地质聚合物陶粒。

通过对陶粒的表征和吸附性能测试，发现其具有良好的形貌和结晶度，对水中的重金属离子、有机物等污染物具有较好的吸附效果。

灰渣-凝灰岩基地质聚合物力学性能研究

第42卷第11期2023年11月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.11November,2023灰渣-凝灰岩基地质聚合物力学性能研究吴建勋1,蒋㊀健1,杨永浩2,孔㊀宇1,詹欣源3,罗志浩2,陈㊀亮1(1.中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司,上海㊀200063;2.重庆交通大学,土木工程学院,重庆㊀400074;3.合肥工业大学,资源与环境工程学院,合肥㊀230009)摘要:为探索生活垃圾焚烧灰渣的资源化应用前景,本文考察了生活垃圾焚烧灰渣与凝灰岩制备地质聚合物的可行性㊂本文采用单轴抗压强度试验㊁XRD㊁FTIR 和SEM 等研究灰渣掺量㊁硅钠摩尔比和碱当量对灰渣-凝灰岩基地质聚合物性能的影响㊂结果表明:养护时间对灰渣-凝灰岩基地质聚合物的物理力学性能影响较大,在最佳工艺参数(灰渣掺量为20%,硅钠摩尔比为1.7,碱当量为9%)下,灰渣-凝灰岩基地质聚合物的28d 单轴抗压强度为23.2MPa,体积密度为1.56g /cm 3㊂灰渣-凝灰岩基地质聚合物主要物相为石英㊁透长石㊁硫铝酸钙和方解石,地质聚合反应过程生成大量硅铝酸盐凝胶,导致地质聚合物微观结构呈大颗粒与小颗粒胶连状㊂灰渣-凝灰岩基地质聚合物的重金属浸出毒性满足国家规范要求㊂关键词:凝灰岩;灰渣;地质聚合物;单轴抗压强度;体积密度:微观分析中图分类号:TU528㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)11-4072-10Mechanical Property of Bottom Ash-Tuff Based GeopolymerWU Jianxun 1,JIANG Jian 1,YANG Yonghao 2,KONG Yu 1,ZHAN Xinyuan 3,LUO Zhihao 2,CHEN Liang 1(1.East China Electric Power Design Institute Co.,Ltd.of CPECC,Shanghai 200063,China;2.School of Civil Engineering,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China;3.School of Resources and Environmental Engineering,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China)Abstract :In order to explore the resource utilization prospects of municipal solid waste incineration bottom ash,the feasibility of preparing geopolymer from waste incineration bottom ash and tuff was investigated.The effects of bottom ash content,silicon-sodium molar ratio and alkali equivalent content on the properties of bottom ash-tuff based geopolymer were studied through uniaxial compressive strength test,XRD,FTIR and SEM.Test results show that the curing time has a great influence on the physical and mechanical properties of bottom ash-stuff based geopolymer.The optimal process parameters of bottom ash-stuff based geopolymer are bottom ash content of 20%,the silicon-sodium molar ratio of 1.7and the alkali equivalent content of 8%.Bottom ash-stuff based geopolymer has a uniaxial compressive strength of 23.2MPa and bulk density of 1.56g /cm 3for curing 28d.The main phases of bottom ash-stuff based geopolymer are quartz,sanidine,yeelimite and calcite.A large number of aluminosilicate gels are generated during the geopolymerization process,resulting in the microscopic structure of bottom ash-stuff based geopolymer shows a binding structure of small and larger particles.Toxicity characteristic leaching procedure of heavy metals in bottom ash-stuff based geopolymer meets the requirements of safety and environmental protection.Key words :bottom ash;tuff;geopolymer;uniaxial compressive strength;bulk density;microscopic analysis 收稿日期:2023-07-13;修订日期:2023-08-19基金项目:重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202100717);重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2022NSCQ-MSX0497);中电工程华东院科研项目(30-K2022-G01)作者简介:吴建勋(1990 ),男,博士,高级工程师㊂主要从事环境岩土工程方面的研究㊂E-mail:wujx3120@通信作者:杨永浩,博士,副教授㊂E-mail:yangyh@0㊀引㊀言随着城镇化的快速发展和人民生活水平的提高,城市生活垃圾逐年增加,大量堆存不仅侵占土地,还污第11期吴建勋等:灰渣-凝灰岩基地质聚合物力学性能研究4073㊀染土壤㊁水质和空气,对城市周边生态环境造成极大威胁[1]㊂城市生活垃圾的常见处理方式包括填埋㊁堆肥和焚烧[2],其中焚烧法由于处理速度快㊁占地面积小㊁选址灵活,以及不受气候影响等特点[3],成为国内生活垃圾处置的主流技术㊂但是,在垃圾焚烧过程中会产生大量的飞灰和灰渣等残渣,并且残渣中含有大量的重金属㊁溶解性盐类和二噁英等有害物质[4-5]㊂灰渣是垃圾焚烧时产生的二次污染物,约占垃圾质量的25%~30%[6]㊂经研究[7]发现,灰渣的物理性质与天然砂类似,并且化学成分与水泥熟料相似,因此,灰渣可用于各种建筑材料的辅料中,如沥青混合料[8]㊁水泥稳定碎石[9]㊁混凝土骨料[10]㊁免烧砖[11]等㊂灰渣属于低硅铝成分的固体废物,活性较低,将其用作建筑材料时需要引入来源广泛㊁活性较好的高硅铝原料㊂凝灰岩作为一种分布较为广泛㊁价格低廉的细粒火山碎屑岩,含有较多的活性硅铝成分[12],可为灰渣的资源化利用提供充足的低成本高硅铝源㊂因此,选择凝灰岩和垃圾焚烧灰渣开展协同资源化研究,既可节约建筑材料的生产成本,亦可将固体废弃物变废为宝㊂地质聚合物是经过地球化学作用或人工依照地质聚合作用形成的低碳型硅铝酸盐材料[13-14],在碱性环境下,铝硅酸盐中的共价键Si O 和Al O 断裂,与碱金属离子结合形成新的凝胶相[15],可以实现对重金属离子的物理包覆㊁晶格置换等固定作用[16]㊂地质聚合物具有强度高㊁原料来源广㊁耐久性好等优点[17],被广泛应用于耐火材料[18]㊁土工快速修补[19]㊁灌浆材料[20]㊁核废料固封[21]等工程领域㊂国内外学者对地质聚合物的制备和应用展开了探索:Samuel 等[22]详细阐述了地质聚合过程;冯凯等[23]研究了在酸激发作用下,在偏高岭土中掺入锌渣的地质聚合物的制备和催化性能;苏丽娟等[24]制备了煤矸石基发泡地质聚合物,并对其力学性能展开试验研究;孙朋等[25]将电解锰渣和粉煤灰混合后制备碱性体系的地质聚合物,并研究了地质聚合物的矿物组成和微观性质㊂目前,对采用凝灰岩和垃圾焚烧灰渣为原料制备地质聚合物及其重金属浸出风险的研究鲜见报道㊂本文以凝灰岩和垃圾焚烧灰渣为原料制备碱性环境下的地质聚合物,研究灰渣掺量㊁硅钠摩尔比和碱当量对地质聚合物抗压强度和体积密度的影响,并通过XRD㊁FTIR 和SEM 等分析各因素对地质聚合物微观性质和化学成分的影响,揭示灰渣-凝灰岩基地质聚合物反应机制㊂此外,针对优化后的材料配比,制备试验样品进行重金属浸出物测试分析㊂该研究可为凝灰岩和垃圾焚烧灰渣的资源化利用提供新的途径㊂1㊀实㊀验1.1㊀试验材料图1㊀灰渣和凝灰岩的XRD 谱Fig.1㊀XRD patterns of bottom ash and tuff 灰渣来自杭州市生活垃圾焚烧发电厂,灰渣去除杂物后,经烘干㊁碾压㊁破碎后,过100目(150μm)筛㊂试验用凝灰岩经碾压破碎后,烘干过100目筛㊂灰渣和凝灰岩的XRD 谱如图1所示㊂从图1中可以看出,凝灰岩中石英晶体的衍射峰强度较灰渣高㊂采用XRF 试验测得灰渣和凝灰岩主要化学组成,如表1所示,凝灰岩中的硅氧化物和铝氧化物含量均高于灰渣㊂灰渣和凝灰岩的微观结构如图2所示㊂从图2中可以看出,与凝灰岩相比,灰渣更碎散,且以片状的细小颗粒为主,凝灰岩多以大颗粒为主,颗粒间相对分散㊂试验采用氢氧化钠(NaOH)和水玻璃(Na 2SiO 3)作为制备地质聚合物的碱激发剂㊂表1㊀灰渣和凝灰岩的主要化学组成Table 1㊀Main chemcial composition of bottom ash and tuffMaterialMass fraction /%SiO 2Al 2O 3K 2O CaO Fe 2O 3Na 2O MgO TiO 2SO 3P 2O 5Cl -Bottom ash 23.89 5.82 1.7636.899.71 2.52 3.21 1.44 6.92 3.25 2.04Tuff 67.3612.588.88 6.75 1.86 1.450.530.260.040.034074㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷图2㊀灰渣和凝灰岩的SEM照片Fig.2㊀SEM images of bottom ash and tuff1.2㊀试验方案称取定量的灰渣和凝灰岩粉末,进行预混合均匀后,按照表2的试验方案将定量的碱激发剂(氢氧化钠与水玻璃)掺入灰渣和凝灰岩混合料中,将混合后的材料用电动搅拌机搅拌均匀后倒模㊂然后采用振动台将倒模试样进行振动,最后将试样放入60ħ养护箱中,养护24h后脱模㊂之后,在室温下进行养护,养护时间分别为3㊁7㊁14和28d㊂养护结束后,进行单轴抗压强度试验,并测试试样的体积密度㊂表2㊀试验方案Table2㊀Test schemeGroup Bottom ash content/%Silicon-sodium molar ratio Alkali equivalent content/%10,5,20,30,40,100 1.88220 1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.08320 1.75,6,7,8,9,10㊀㊀注:每组试验的所有试样均进行3㊁7㊁14㊁28d下的单轴抗压强度试验和体积密度试验;%,质量分数㊂1.3㊀材料表征方法单轴抗压强度测试设备为YAW-600D微机控制岩石单轴压力试验机,矿物物相组成采用X射线衍射仪(XRD,Empyrean)测定,采用铜靶,测试电压为40kV,电流为100mA,以0.2(ʎ)/s的速度对试样从10ʎ扫到80ʎ㊂FTIR测试采用Nicolet iS5傅里叶转换红外光谱分析仪,采用KBr压片法,扫描范围为400~4000cm-1,扫描分辨率为0.8cm-1㊂微观形态特征运用场发射扫描电子显微镜(SEM,JTM4000Plus,Japan)表征,试样干燥处理后进行喷金预处理,并于真空条件下进行测试㊂2㊀结果与讨论2.1㊀垃圾焚烧灰渣掺量对灰渣-凝灰岩基地质聚合物性能的影响垃圾焚烧灰渣掺量及养护时间对灰渣-凝灰岩基地质聚合物的性能有显著的影响,不同灰渣掺量灰渣-凝灰岩基地质聚合物的抗压强度和体积密度如图3所示㊂地质聚合物在养护28d后抗压强度最大,说明随着养护时间的增加,地质聚合反应使更多的铝硅酸盐凝胶生成[22]㊂从图3中可以看出,试样的3d单轴抗压强度随灰渣掺量的增大而先增大后减小,出现明显的早强现象㊂此外,随着灰渣掺量的增加,试样的28d单轴抗压强度和体积密度不断减小,这是由于灰渣中含有大量的轻质铝,试样内部孔隙结构随着灰渣掺量的增加而不断增大[26],同时地质聚合反应产生的水随时间蒸发,从而使试样内部产生大量孔隙㊂与高掺量的地质聚合物相比,当灰渣掺量小于20%时,养护时间对地质聚合物单轴抗压强度的影响更大,其具有较好的后期强度㊂随着灰渣掺量进一步加大,养护时间对地质聚合物强度的影响更小㊂此外,地质聚合物的强度与其体积密度呈负相关,主要是因为随着养护时间的增加,地质聚合物发生脱水硬化反应,生成更多的铝硅酸盐凝胶,呈现出强度高㊁密度轻的趋势㊂当灰渣掺量为20%~40%时,灰渣-凝灰岩基地质聚合物养护3d时的单轴抗压强度较高,并且灰渣掺量为20%,养护时间为28d时,地质聚合物的单轴抗压强度可达20.7MPa,体积密度为1.54g/cm3㊂综合㊀第11期吴建勋等:灰渣-凝灰岩基地质聚合物力学性能研究4075考虑灰渣的资源化率㊁试样的力学性能,在后续研究中灰渣掺量设置为20%㊂图3㊀不同灰渣掺量灰渣-凝灰岩基地质聚合物的抗压强度和体积密度Fig.3㊀Compressive strength and bulk density of bottom ash-tuff based geopolymer with different bottom ash content2.2㊀硅钠摩尔比对灰渣-凝灰岩基地质聚合物性能的影响不同硅钠摩尔比灰渣-凝灰岩基地质聚合物的抗压强度和体积密度如图4所示㊂由图4(a)可知,试样单轴抗压强度随着养护时间的增加不断增大,随着硅钠摩尔比的增加呈先增大后减小的变化规律㊂当硅钠摩尔比为1.8时,地质聚合物的抗压强度最大,达20.7MPa㊂这是因为随着硅钠摩尔比的升高,地质聚合物具有更多的有效硅源,更容易生成大量的铝硅酸盐凝胶,但当硅钠摩尔比进一步提高,最终的凝胶产物中硅钠摩尔比超过3时,灰渣-凝灰岩反应的碱性降低,造成地质聚合物内部结构混乱,从而引起强度降低[27]㊂值得注意的是,硅钠摩尔比对试样的体积密度影响不显著(见图4(b))㊂地质聚合物体积密度随着养护时间的增大不断减小,试样逐渐发生脱水硬化反应,生成大量的铝硅酸盐凝胶[28]㊂当硅钠摩尔比为1.7,地质聚合物养护时间为28d时,试样单轴抗压强度可达19.9MPa,体积密度为1.54g/cm3㊂硅钠摩尔比的增大导致地质聚合物的制备成本升高,而当硅钠摩尔比为1.7和1.8时,其抗压强度相差不显著,因此选择硅钠摩尔比为1.7进行后续试验㊂图4㊀不同硅钠摩尔比灰渣-凝灰岩基地质聚合物的抗压强度和体积密度Fig.4㊀Compressive strength and bulk density of bottom ash-tuff based geopolymer with different silicon-sodium molar ratios 2.3㊀碱当量对灰渣-凝灰岩基地质聚合物性能影响不同碱当量灰渣-凝灰岩基地质聚合物的抗压强度和体积密度如图5所示㊂地质聚合物的强度随着碱当量的升高而增大,但是当碱当量达到9%之后,提高碱当量对地质聚合物抗压强度增加不明显,这是由于原料中的硅铝量一定,使得所生成的大量铝氧和硅氧四面单体保持一定的丰度,以致于后续生成的铝硅酸盐凝胶保持一定[24]㊂当碱当量为9%时,其养护28d后单轴抗压强度可达23.2MPa㊂从图5(b)可以看出,地质聚合物的体积密度随碱当量的升高而升高,与抗压强度随碱当量的趋势一致㊂当碱当量为9%时,试样养4076㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷护28d后的体积密度为1.56g/cm3㊂图5㊀不同碱当量灰渣-凝灰岩基地质聚合物的抗压强度和体积密度Fig.5㊀Compressive strength and bulk density of bottom ash-tuff based geopolymer with different alkali equivalent content 2.4㊀微观性能分析2.4.1㊀XRD分析为了进一步揭示灰渣掺量㊁硅钠摩尔比㊁碱当量对灰渣-凝灰岩基地质聚合物抗压强度的影响,对地质聚合物试样进行了物相分析,灰渣-凝灰岩基地质聚合物XRD谱如图6所示㊂地质聚合物主要物相组成包含石英㊁透长石㊁硫铝酸钙和方解石㊂灰渣含有石英㊁方解石和半水石膏,凝灰岩含有石英㊁正长石和钙长石,因此,在地质聚合反应过程中产生了新矿物相硫铝酸钙㊂如图6(a)所示,随着灰渣掺量升高,地质聚合物的各个物相含量不断降低,这是因为铝硅酸盐凝胶属于无定形相㊂硫铝酸钙的生成可以提高地质聚合物的抗压强度,这与图3(a)分析一致㊂当灰渣掺量为100%时,即地质聚合物全部由灰渣组成,石英㊁硫铝酸钙的衍射峰强度最弱,因此试样抗压强度低㊂由图6(b)可以看出,当硅钠摩尔比为1.7时,石英含量最大,这是由于二氧化硅的引入引起了地质聚合物的石英含量升高㊂在地质聚合物反应过程中多余的石英可以作为填充物,从而提高地质聚合物的抗压强度㊂当硅钠摩尔比为1.9和2.0时,大量的游离硅源单体影响铝硅酸盐凝胶的胶连度[29]㊂碱当量的升高可以降低石英的含量(见图6(c)),这说明更多的石英参与地质聚合物反应,从而生成具有一定强度的水化硅铝酸钠(N-A-S-H)凝胶,有利于提高地质聚合物的强度[30]㊂图6㊀灰渣-凝灰岩基地质聚合物XRD谱Fig.6㊀XRD patterns of bottom ash-tuff based geopolymer2.4.2㊀FT-IR分析灰渣-凝灰岩基地质聚合物中的凝胶采用FT-IR进行表征,可以反映出原料在生成地质聚合物时官能团的变化,且峰值强度的变化代表原有材料中官能团结构的破坏与新物质的生成,灰渣-凝灰岩基地质聚合物FT-IR谱如图7所示㊂位于3000~3750cm-1高频区的峰为OH-的伸缩振动特征峰[25],1640cm-1中频区㊀第11期吴建勋等:灰渣-凝灰岩基地质聚合物力学性能研究4077的峰为O H的弯曲振动峰[26],1070cm-1左右为Si O T(T=Si或Al)的不对称特征峰[27],位于400~ 600cm-1低频区的峰为T O的弯曲振动峰[28]㊂如图7(a)所示,3461㊁3449㊁1649和1638cm-1处为OH-的振动峰,主要为地质聚合物中水化产物结晶水的振动峰㊂灰渣的掺入使官能团吸收峰发生位移和收缩,影响了地质聚合物水化产物凝胶的形成㊂1038cm-1处为Si O T的特征峰,该处峰的变窄并缩小说明有部分Si O T键被破坏与新的Si O短键形成,400~600cm-1低频区的峰为T O特征峰,该处峰值的变化说明有新的硅铝氧化物生成㊂当灰渣掺量为20%时,各官能团的振动峰强度降低或有位移发生,说明在地质聚合物形成过程中,灰渣中的部分物质与凝灰岩的组成物质发生反应,这部分反应有利于地质聚合物的生成㊂从图7(b)中可以看出,与灰渣掺量的影响相比,硅钠摩尔比对地质聚合物组成的影响不明显,当硅钠摩尔比为1.7时,发生了Si O T峰的后移,说明凝胶中硅钠摩尔比值升高有利于地质聚合物抗压强度的发展,同时透射率存在轻微降低,意味着有更多的铝硅酸盐凝胶生成[31]㊂从图7(c)中可以看出,碱当量对地质聚合物的化学官能团的形成影响较大,当碱当量为9%时,各区段上官能团的吸收峰变化明显,说明在碱性环境下,用于生成地质聚合物的各官能团拆解及重新生成新的化学基团的化学反应强烈,其中相比于碱当量为5%的地质聚合物,碱当量的提高导致CO2-3的振动峰(1452.02和874.43cm-1)消失,这说明更多的碱激发剂能够促进地质聚合物反应㊂图7㊀灰渣-凝灰岩基地质聚合物FT-IR谱Fig.7㊀FT-IR spectra of bottom ash-tuff based geopolymer2.4.3㊀SEM分析灰渣掺入量㊁硅钠摩尔比和碱当量对灰渣-凝灰岩基地质聚合物微观结构的影响如图8~图10所示㊂图8为不同灰渣掺量灰渣-凝灰岩基地质聚合物的SEM照片㊂当灰渣掺入量为20%时,形成的地质聚合物大颗粒表面附着有细小颗粒,孔隙逐渐被灰渣的细小颗粒填充㊂当灰渣掺入量为100%时,形成的地质聚合物孔隙大量减少,颗粒更加密实,并伴有大量针状颗粒生成,灰渣颗粒多呈片状,导致地质聚合物的细小颗粒排列具有一定的方向性㊂图9为不同硅钠摩尔比灰渣-凝灰岩基地质聚合物的SEM照片㊂从图9中可以看出,大量的细小结晶体覆盖在大块颗粒物上,意味着大小颗粒相互胶连在一起㊂当硅钠摩尔比为1.7时,表观形貌呈现出大颗粒与小颗粒相互堆积㊂随着硅钠摩尔比的继续增加,细小结晶体将大颗粒连接成整体㊂图10为不同碱当量(5%㊁7%和9%)灰渣-凝灰岩基地质聚合物的形貌结构㊂在碱性环境下,大量灰渣-凝灰岩硅铝成分发生溶解再聚形成铝硅酸盐凝胶,随着碱当量由5%增加到9%,地质聚合物微观形貌呈现出大块颗粒并逐渐增多,同时生成大量的铝硅酸盐凝胶㊂当碱当量为5%和7%时,其微观形貌表现出颗粒的堆积,这是由于低碱环境下凝胶生成量较少,不足以胶结大部分灰渣-凝灰岩中未反应的部分,而碱当量为9%的地质聚合物微观形貌呈大块颗粒聚集,且有大量的类沸石相(铝硅酸盐凝胶)生成[26]㊂因此,随着碱当量的增加,生成更多的地质聚合物凝胶,密实的凝胶相附着在颗粒表面,导致地质聚合物的抗压强度增加㊂4078㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷图8㊀不同灰渣掺量灰渣-凝灰岩基地质聚合物的SEM照片Fig.8㊀SEM images of bottom ash-tuff based geopolymer with different bottom ash content图9㊀不同硅钠摩尔比灰渣-凝灰岩基地质聚合物的SEM照片Fig.9㊀SEM images of bottom ash-tuff based geopolymer with different silicon-sodium molar ratios2.4.4㊀反应机制灰渣的主要物相组成为石英㊁方解石和半水石膏,凝灰岩主要含有石英㊁正长石和钙长石㊂在碱性激发剂的作用下,原材料中部分硅铝酸盐颗粒溶解成铝氧和硅氧四面单体,最终形成水化硅铝酸钠凝胶(N-A-S-H)和水化硅铝酸钙凝胶(C-A-S-H),有利于提高灰渣-凝灰岩基地质聚合物的抗压强度㊂在原料反应过程中会形成大量的硅酸盐㊁铝酸盐㊁硅铝酸盐,随之产生大量的SiO4和AlO4四面体铝硅酸盐凝胶,在反应过程中溶出的铝氧单体与溶出的硅氧单体或碱激发剂中的硅氧单体聚合生成铝硅酸盐聚合物,因此一些阳离子如㊀第11期吴建勋等:灰渣-凝灰岩基地质聚合物力学性能研究4079 Na+㊁Ca2+等必须用来填充以平衡电荷,保持铝硅酸盐凝胶的电中性,在重组和缩聚之后,随着反应的进行,凝胶网络的连通性增加,形成了地质聚合物,通过共享所有氧原子,SiO4和AlO4四面体的三维网络交替连接㊂该过程中的反应方程式如式(1)~(4)所示[27-28]㊂SiO2+2NaOHң[SiO3]2-+2Na++H2O(1)Al2O3+2NaOH+3H2Oң2Al(OH)-4+2Na+(2)Al2O3+2NaOHң2AlO-2+2Na++H2O(3) x[SiO3]2-+y[AlO4]-+n Na2++w OH-ңNa n[(SiO2)x(AlO2)y]+w H2O(4)图10㊀不同碱当量灰渣-凝灰岩基地质聚合物的SEM照片Fig.10㊀SEM images of bottom ash-tuff based geopolymer with different alkali equivalent content2.5㊀试样重金属浸出毒性监测灰渣作为生活垃圾焚烧残渣,含有一定浓度的重金属,因此需要关注原料及灰渣-凝灰岩基地质聚合物中重金属的浸出行为㊂采用‘固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法“(HJ557 2010)对原料及地质聚合物进行浸出,结果如表3所示㊂由表3可知,灰渣中铬的浸出浓度最高,达0.525mg/L,凝灰岩重金属浸出浓度低,地质聚合物的重金属浸出率明显低于灰渣的浸出率,说明地质聚合物对重金属具有固化/稳定化的效果,同时与‘污水综合排放标准“(GB8978 1996)的排放限制比较,该试样远远低于其排放限值,表明灰渣-凝灰岩基地质聚合物属于绿色建材,满足国家环保要求㊂表3㊀灰渣-凝灰岩基地质聚合物的重金属监测结果Table3㊀Heavy metal monitoring results of bottom ash-tuff based geopolymerSample Heavy metal content/(mg㊃L-1)Cr Ni Zn Cd Pb Bottom ash0.5250.0110.0160.0010.001Tuff 0.0030.020 0.001Geopolymer0.0360.0070.0350.0010.003 GB8978 1996 1.5 1.0 5.00.1 1.03㊀结㊀论1)养护时间对灰渣-凝灰岩基地质聚合物的物理力学性能影响较大,养护时间越久,地质聚合物抗压强4080㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷度越高,随着碱当量的提升,其抗压强度越高,但是灰渣的掺入会影响地质聚合物的强度㊂2)综合考虑灰渣-凝灰岩基地质聚合物的性能及灰渣的掺量,以灰渣掺量为20%㊁硅钠摩尔比为1.7㊁碱当量为9%所制备的地质聚合物性能最佳,其28d抗压强度能够达到23.2MPa㊂3)灰渣-凝灰岩基地质聚合物主要物相为石英㊁透长石㊁硫铝酸钙和方解石㊂碱当量的提升可以明显消耗石英,生成更多的铝硅酸盐凝胶,导致地质聚合物微观结构呈大颗粒与小颗粒胶连状㊂地质聚合反应中以共价键Si O和Al O的断裂和铝硅酸盐凝胶生成为主,灰渣的掺入有利于地质聚合反应的进行,硅钠摩尔比对地质聚合物的官能团的生成影响较小,而碱当量对地质聚合物的化学官能团的形成影响较大㊂4)灰渣-凝灰岩基地质聚合物的重金属浸出毒性结果显示,地质聚合物的重金属浸出毒性满足国家规范要求,地质聚合物在满足适当经济性的同时兼具良好的物理力学性能,是良好的地质聚合物类产品㊂参考文献[1]㊀张㊀清.垃圾焚烧飞灰预处理以作为烧制水泥原料的研究[M].上海:同济大学,2008.ZHANG Q.Study on the pretreatment of waste incineration fly ash as raw material for burning cement[M].Shanghai:Tongji University,2008 (in 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再生红砖微粉协同矿粉的粉煤灰基新型地质聚合物砂浆及其制备方法

专利名称：再生红砖微粉协同矿粉的粉煤灰基新型地质聚合物砂浆及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：黄靓,李隐,秦明珠,毛志杰
申请号：CN201911404645.0
申请日：20191231
公开号：CN110981319A
公开日：
20200410
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种再生红砖微粉协同矿粉的粉煤灰基新型地质聚合物砂浆及其制备方法。

再生红砖微粉协同矿粉的粉煤灰基地质聚合物成分包括：再生红砖微粉、粉煤灰、矿粉、细骨料、氢氧化钠、水玻璃、碳酸钠。

再生红砖微粉协同矿粉的粉煤灰基新型地质聚合物砂浆是由再生红砖微粉、粉煤灰、矿粉、细骨料、氢氧化钠、水玻璃、碳酸钠按0.09～0.44:0.27～0.52:1:3.11～
4.78:0.05～0.11:0.39～0.62:0.04～0.08:0.25～0.51的比例制备而成；水灰比为0.35～0.52，其中全部水包括水玻璃中所含有的水以及一定量的外加水。

该再生红砖微粉协同矿粉的粉煤灰基新型地质聚合物砂浆相对于水泥基砂浆来说，强度得到了明显提升，同时改善了其粘结性能、和易性等工作性能，而且更为高效环保，节约资源。

申请人：湖南大学
地址：410082 湖南省长沙市岳麓区麓山南路1号湖南大学
国籍：CN
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适宜中小型铸造厂的旧砂热法再生系统

适宜中小型铸造厂的旧砂热法再生系统
Felice Galati;卢宏
【期刊名称】《特种铸造及有色合金》
【年(卷),期】2002()2
【总页数】1页(P55-55)
【关键词】中小型铸造厂;旧砂热法再生系统;旧砂再生
【作者】Felice Galati;卢宏
【作者单位】法塔铝股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG231.5
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