矿渣-钢渣基胶凝材料固砷机理
有色冶炼废酸中和渣的综合处置现状
第 54 卷第 10 期2023 年 10 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.10Oct. 2023有色冶炼废酸中和渣的综合处置现状阮博文,焦芬,覃文庆,潘祖超(中南大学 资源加工与生物工程学院,湖南 长沙,410083)摘要:有色冶炼废酸中和渣是一种含有砷、铅、锌、镉等有毒元素的工业固体废弃物,同时也是具有较高潜在利用价值的固废资源,目前正面临产量大、污染重、利用率低等问题。
本文首先简要介绍废酸中和渣的来源及化学成分;其次,重点阐述该渣在无害化处置、有价金属回收以及协同熔炼方面的国内外最新研究进展,结合实例对具体工艺的基本原理、优缺点和适用范围进行归纳总结和对比分析,探讨其应用中存在的问题,并给出建议;最后,对有色冶炼废酸中和渣的利用方向和利用途径提出展望,指出火法−湿法联合回收工艺以及协同熔炼工艺是未来的重点发展方向。
关键词:有色冶炼;废酸中和渣;无害化处置;资源化利用中图分类号:TF09 文献标志码:A 文章编号:1672-7207(2023)10-3808-11Comprehensive disposal status of waste acid neutralization sludgein nonferrous smeltingRUAN Bowen, JIAO Fen, QIN Wenqing, PAN Zuchao(School of Minerals Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: Nonferrous smelting waste acid neutralization sludge is a kind of industrial solid waste containing arsenic, lead, zinc, cadmium and other toxic elements, but also has a high utilization value of solid waste resources. The waste acid neutralization sludge is currently facing large output, heavy pollution, low utilization rate and other urgent problems. Firstly, the sources and chemical composition of the waste acid neutralization sludge were briefly introduced in this paper. Then, the latest research progress at home and abroad in harmless disposal, valuable metal recovery and co-smelting were also highlighted in this study. The basic principles, advantages, disadvantages and applicability of specific processes were summarized and compared with that of examples, and the problems in application were discussed and suggestions were given. Finally, the future收稿日期: 2022 −12 −21; 修回日期: 2023 −02 −16基金项目(Foundation item):国家重点研发计划项目(2020YFC1909203);国家自然科学基金资助项目(51874356) (Project(2020YFC1909203) supported by the National Key Research and Development Program of China; Project(51874356) supported by the National Natural Science Foundation of China)通信作者:焦芬,博士,教授,从事再生资源高效清洁利用研究;E-mail :****************DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.10.003引用格式: 阮博文, 焦芬, 覃文庆, 等. 有色冶炼废酸中和渣的综合处置现状[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(10): 3808−3818.Citation: RUAN Bowen, JIAO Fen, QIN Wenqing, et al. Comprehensive disposal status of waste acid neutralization sludge in nonferrous smelting[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(10): 3808−3818.第 10 期阮博文,等:有色冶炼废酸中和渣的综合处置现状utilization direction and way of nonferrous smelting waste acid neutralization slag were proposed, and pyrometallurgical wet synergistic treatment and collaborative melting process were considered to be the key development directions in the future.Key words: nonferrous smelting; waste acid neutralization sludge; harmless disposal; resource utilization铜、铅、锌等有色金属是重要的基础原材料,被广泛应用于国民生产的各行各业。
钢渣-矿渣基胶凝材料的协同水化机理
钢渣-矿渣基胶凝材料的协同水化机理
南雪丽;杨旭;张宇;唐维斌;张富强
【期刊名称】《建筑材料学报》
【年(卷),期】2024(27)4
【摘要】通过胶砂强度试验及X射线衍射仪(XRD)、热失重分析(TG-DTG)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)等微观测试技术,对不同配合比钢渣-矿渣基胶凝材料的力学性能、水化产物及其水化硬化过程进行了研究.结果表明:当胶凝材料的
n(CaO+MgO)/n(SiO2+Al2O3)=0.90时,其水化后期有较多的水化硅酸钙、水化铝酸钙凝胶生成,微观结构更加致密,力学性能表现最优,28 d抗压强度和抗折强度分别达到20.20、7.25 MPa;pH值的变化反映出协同水化效应的关键在于钢渣活性矿物的溶解和矿渣的二次火山灰反应,钢渣和矿渣的最佳配合比可以保证水化程度有较高的水平.
【总页数】9页(P366-374)
【作者】南雪丽;杨旭;张宇;唐维斌;张富强
【作者单位】兰州理工大学材料科学与工程学院;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室;甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TU526
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1.矿渣-钢渣基胶凝材料固砷机理
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科技成果——基于冶金基固废胶凝材料的全固废高性能混凝土制备及应用技术
科技成果——基于冶金基固废胶凝材料的全固废高性能混凝土制备及应用技术技术类别减碳技术适用范围建材行业,适用于水坝、城市道路、油田、高铁、机场、涵洞、桥梁等大型建筑,军工、水下、海防、核电工程领域。
行业现状通过钢渣、矿渣和脱硫石膏的协同作用,使大部分矿渣活性释放替代熟料。
该技术目前已在河北省数十家混凝土搅拌站推广应用。
成果简介(1)技术原理该技术原材料使用100%工业固体废弃物(铁尾矿、脱硫石膏、冶金渣等)。
混凝土骨料100%采用铁尾矿(核实专业术语:铁尾矿还是尾铁矿)和废石,根据“粒级与活性的双重协同优化”原理,利用工业废渣整体胶凝材料,与高性能减水剂(或超塑化剂)优化配合,制备较低水化热、较高耐久性的全固废混凝土,完全替代水泥。
(2)关键技术1、工业废渣整体胶凝材料制备技术及产业化由钢渣、金属尾矿、脱硫石膏、矿渣等工业固体废弃物制备形成,采用钢渣与脱硫石膏协同激发矿渣中硅(铝)氧四面体胶凝特性,使混凝土中熟料用量接近于零。
2、高品质尾矿砂石骨料制备技术及产业化建立尾矿砂石数据库,开发出选矿与高品质砂石协同制备专项技术和装备,形成全工艺过程中无三废排放的清洁生产模式,提高了矿山资源利用效率。
铁尾矿废石制备高品质砂石工艺流程图3、全固废高性能混凝土制备及产业化技术使用工业废渣整体胶凝材料与尾矿砂石制备混凝土,采用现代混凝土设计方法,不仅能够生产出C60以上的高性能混凝土,还能使C30、C35和C40等大用量混凝土真正实现高性能化。
4、尾矿细粉制备高品质掺合料技术及产业化利用铁尾矿微粉在碱性环境中生成的硅铝酸盐相,明确了部分Si-O键中电子云向化学键中间移动的变化规律,提出尾矿微粉的这一断键重组的特殊行为,开发出系列尾矿微粉产品并产业化。
5、尾矿砂专用外加剂制备技术及产业化发明了专用功能性外加剂,通过其产生的颗粒间强静电斥力和吸附络合作用,保证了高吸附性尾矿砂的高效使用。
主要技术指标工业废渣整体胶凝材料技术指标要求符合DB(J)/T8385-2020;尾矿砂石质量及技术指标符合DB(J)/T304-2019;全固废混凝土技术指标符合DB(J)/T8385-2020;全固废混凝土结构工程施工质量验收符合DB(J)/T307-2019。
固废基胶凝材料的粒度分布与其性能的关联度
固废基胶凝材料的粒度分布与其性能的关联度
张艳佳;张广田;于海洋;贺光炜
【期刊名称】《混凝土与水泥制品》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】以矿渣、钢渣、脱硫石膏、粉煤灰为主要原材料制备了固废基胶凝材料,研究了粉磨时间(5、10、15 min)对固废基胶凝材料比表面积、粒度分布、标准稠度用水量和胶砂抗压强度的影响,并通过灰色关联分析方法探究了固废基胶凝材料的粒度分布与标准稠度用水量和抗压强度之间的关联度。
结果表明:随着粉磨时间的增加,固废基胶凝材料的细度、比表面积、标准稠度用水量和胶砂抗压强度均增大;固废基胶凝材料的标准稠度用水量和胶砂的抗压强度均与粒度小于20μm的颗粒含量呈正相关,与粒度大于等于20μm的颗粒含量呈负相关;适当减少粒度
10~20μm的颗粒含量或增加粒度20~32μm的颗粒含量,均可在一定程度上降低固废基胶凝材料的标准稠度用水量;增加粒度0~3μm、10~20μm的颗粒含量分别有助于提高胶砂的3 d、28 d抗压强度。
【总页数】5页(P87-90)
【作者】张艳佳;张广田;于海洋;贺光炜
【作者单位】河北省建筑科学研究院有限公司;河北省固废建材化利用科学与技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.041
【相关文献】
1.固废基胶凝材料专用聚羧酸减水剂的制备及性能研究
2.不同养护制度对固废基胶凝材料力学性能影响研究
3.固废基胶凝材料在干旱地区公路基层中的路用性能研究
4.资源化利用煤基固废制备高活性低碳生态胶凝材料的基本性能研究
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一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料及其制备方法
一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料及其制备方法我折腾了好久一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料及其制备方法,总算找到点门道。
最开始的时候呀,我真是瞎摸索。
我就知道钢渣可能是个关键,但是怎么把它变成防灭火的凝胶材料呢?我一开始就随便把钢渣和一些常见的胶凝材料混在一起,结果那根本就不行,就像你做菜把一堆东西乱放,结果做出来的东西没法吃一样。
后来我就想,得先把钢渣好好处理一下。
我试过研磨钢渣,想让它的颗粒变得特别小,就像磨面粉那样,想着也许这样它就能更好地和其他材料融合。
但是光研磨还不够,我还得考虑钢渣里面的成分。
有些成分可能是有害的,会影响凝胶的性能,这个我研究了好久。
在选择搭配的材料上,我也走了不少弯路。
我想,要灭火肯定要有些能保持水分的东西,就跟海绵能吸水的原理差不多。
我用了一些普通的吸水材料加进去,可是比例不对啊,要么太稀了,根本成不了凝胶的形状,要么太稠了,根本没法使用。
关于添加剂这一块,我也不确定哪种最好。
比如说有的添加剂是为了调节凝结的速度,我试了一种刚开始觉得挺好用,但是等放久了,这凝胶就开始有变化,变硬或者变软了。
这就提示我不是短期好用就行,还要考虑长时间的稳定性。
后来我发现,把钢渣经过特定的高温处理之后,再按照一定的比例加入合适的胶凝剂,就像做蛋糕把面粉鸡蛋等原料按照正确的比例混合一样重要。
这个胶凝剂的选择也不是固定不变的,得根据实际情况,比如说如果矿下湿度大,可能就需要一种更耐水的胶凝剂。
还有搅拌的过程,也是不能马虎的。
要搅拌均匀就像你要把一杯奶茶里的珍珠和奶茶充分混合一样,不然就会一块地方有钢渣堆积,一块地方胶凝剂太多。
搅拌的速度和时间我也是试了又试,慢了不行快了也不行。
在制备过程中温度的控制也很重要,我记得有一次试验的时候,当时没太注意温度,结果整个材料的性能变得非常差。
所以现在我知道,要在一个相对稳定的温度环境下进行制备,就像孵小鸡一样,温度差一点可能就出大问题。
总的来说啊,这整个制备方法还得不断摸索,因为不同的矿山环境可能还会有不同的要求,但我现在这些经验应该能给想做这个钢渣基矿用防灭火凝胶材料的人一些启发吧。
碱激发矿渣-钢渣复合胶凝体系的性能研究
碱激发矿渣-钢渣复合胶凝体系的性能研究
郭启龙;杜磊;华亮;高敏;刘荣浩;艾妮萨加帕尔
【期刊名称】《新型建筑材料》
【年(卷),期】2024(51)1
【摘要】以氢氧化钠和水玻璃为激发剂制备矿渣-钢渣复合胶凝材料,研究矿渣掺量、碱当量和水玻璃模数对复合胶凝材料抗压强度的影响,并采用XRD、SEM对硬化试样的显微形貌和水化产物组成进行了分析。
结果表明:随矿渣掺量减少,抗压强度降低。
随碱当量的增加,抗压强度先提高后降低,碱当量为11%时强度达到最高。
随水玻璃模数的增大,抗压强度先提高后降低,当水玻璃模数为1.2时强度达到最高。
水
化产物主要为CaCO3、C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、托贝莫来石及RO惰性相。
【总页数】6页(P108-113)
【作者】郭启龙;杜磊;华亮;高敏;刘荣浩;艾妮萨加帕尔
【作者单位】西北民族大学土木工程学院;甘肃省新型建材与建筑节能重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TU526
【相关文献】
1.碱激发钢渣矿渣胶凝材料凝结硬化性能研究
2.复合激发剂对钢渣-矿渣基胶凝材
料性能的影响3.碱激发偏高岭土/矿渣复合胶凝体系反应水平及影响因素分析4.钢渣——矿渣复合胶凝材料的制备及胶凝活性激发试验研究5.掺硅灰和碱渣的碱激
发矿渣/钢渣胶凝材料性能
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钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化_概述说明
钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化概述说明1. 引言1.1 概述钢渣矿渣作为工业废弃物具有丰富的资源含量,然而由于其特殊的化学成分和物理性质,长期以来一直存在处理难题。
为了解决这一问题,许多研究人员致力于开发新型胶凝材料来有效利用钢渣矿渣,并对其进行化学活化。
本文旨在探讨钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化方法及其机理,并对相关实验方案和结果进行详细描述与分析。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分:引言、钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化、实验方法与过程、结果与讨论以及结论与展望。
首先,在引言部分将概述本篇文章的内容和目标,介绍钢渣矿渣基全固废胶凝材料的现状和挑战,以及本文的结构安排。
在第二部分中,我们将回顾目前关于钢渣矿渣基全固废胶凝材料的定义和分类,并介绍相关领域内的最新研究背景。
随后,探讨化学活化的原理与机制,以便更好地理解其应用过程。
第三部分将详细介绍实验所使用的材料和设备,并描述化学活化实验的步骤。
同时,我们还将解释试验结果的分析方法,以确保结果的可靠性和准确性。
在第四部分中,将对通过化学活化处理后材料的性能进行测试,并对结果进行详细分析。
此外,还将探讨影响钢渣矿渣基全固废胶凝材料化学活化效果的因素,并展望其在未来应用领域中的潜力。
最后,在第五部分中,总结本次研究的主要发现,并提出当前存在问题以及可能的未来工作方向与研究展望。
通过本文的整体阐述,旨在为进一步开展相关领域研究提供有益参考和指导。
1.3 目的本文旨在系统、全面地介绍钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化方法及其机理。
通过对相关资料和实验数据进行深入剖析和分析,我们希望能够揭示这种新型胶凝材料的潜力和应用前景,为提高钢渣矿渣废弃物资源化利用率提供技术支持和理论指导。
2. 钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化2.1 研究背景钢渣和矿渣是冶金工业中产生的大量废弃物,占据了大量土地资源并对环境造成了严重污染。
为了有效地利用这些废弃物并减少环境污染,研究人员开始探索将钢渣和矿渣利用为胶凝材料的可能性。
钢渣在复合胶凝材料水化过程中的作用机理研究
2013年第39卷第7期工业安全与环保Jul y 2013I ndust r i al Sa=f etv aI IdEn “瑚二_蛐t a 】胁ecti ∞41钢渣在复合胶凝材料水化过程中的作用机理研究*权娟娟1张凯峰2赵世冉3尚建丽3(1.西京学院工程技术系西安710123;2.中建商品混凝土有限公司武汉430070;3.西安建筑科技大学材料与矿资学院西安710055)摘要在相同掺加比例、相同水胶比条件下,通过测试胶砂试块力学性能、浆体Z e t a 电位、水化反应热及硬化浆体微观分析,对比研究了具有相同细度的钢渣粉与惰性掺合料石英粉对于复合胶凝材料水化硬化过程与技术性能的影响。
试验结果表明,钢渣在复合胶凝材料中积极地参与水化反应过程,水化反应迅速,水化产物均匀交错,凝胶结构致密,形成的水泥石力学性能好。
关键词钢渣复合胶凝材料水化M e chani sm ofSt eel Sl ag i n H ydr at i on P r oce ss of C om pos i t e B i nderQ U A N Juanj uanlZI-I A N GK are :,qZ H A O Shi r an3S H A N G Ji anl l 3(1.DE 舯删ofEngineering Tw Andogy ,撕U nb .vrs 毋Xi ’锄710123)A l l t m -a ctU nder condi t i ons of 戳叮圮am ount a nd w at er -b i nder r at i o ,t he m echani cal pr ope rt i es ,Z et apot ent i al ,hydr 洳l 七act lon he at a nd t he m i c ro anal y si s a 鹕t e st ed t o c om par a t i vdy c onduct st u dyO i lt he ef f ect s ofst eel 她pow dera nd i ner tadm i xt ur e s quar t z pow der w it h 蛐ef i n ene ss011t hel laI d 栅|i I lg pr oces s a nd t ec hni c alpe 击唧岫唧0ft he com pos i t e bi nder .T he r es u l t s how s t hat s t eel i Lagi n t he com pos i t e cenl ent mat er i al s c anm i vdy and r api dl yp 枷ci pat ei n t hehydl 血on r PAt ct i en pr oce ss ,t he hyd r at i onpr 幽generatedar eevenl y ct i ss cr cme d t 0咖,t he geli s com pact ed ,andm erl ,.anlcul 弘0p 枷笛ofc em e n tst onef or m ed is good .K eyW or dss t eel sl agcom pos i t e bi nde rhyd 枷on0引言钢渣是炼钢过程中产生的废渣,其排放量约为钢产量的15%El l 。
矿渣–钢渣–脱硫石膏基胶凝材料
矿渣–钢渣–脱硫石膏基胶凝材料
矿渣-钢渣-脱硫石膏基胶凝材料是一种由矿渣、钢渣和脱硫石膏等原料混合制备而成的建筑材料。
这种材料具有许多优点,包括环保、资源综合利用、强度高、耐久性好等特点。
首先,矿渣-钢渣-脱硫石膏基胶凝材料的生产过程中采用了矿渣、钢渣和脱硫石膏等工业废弃物作为原料,通过混合、研磨、煅烧等工艺制备而成。
这样不仅能够减少对自然资源的开采,还能够有效地处理工业废弃物,实现资源的综合利用,具有明显的环保意义。
其次,矿渣-钢渣-脱硫石膏基胶凝材料在使用过程中具有较高的强度和耐久性。
由于矿渣、钢渣和脱硫石膏等原料本身具有良好的胶凝性能,因此制备而成的材料具有较高的抗压强度和耐久性,能够满足建筑材料的基本要求。
此外,矿渣-钢渣-脱硫石膏基胶凝材料还具有良好的耐火性能和隔热性能,适用于一些特殊环境下的建筑工程。
同时,该材料还具有一定的吸湿性能,能够调节室内湿度,改善室内环境。
总的来说,矿渣-钢渣-脱硫石膏基胶凝材料是一种具有广阔应用前景的新型建筑材料,其环保、资源综合利用、强度高、耐久性好等特点使其在建筑行业中备受关注。
希望未来能够进一步推广和应用,为建筑行业的可持续发展贡献力量。
矿渣基胶凝材料固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究
矿渣基胶凝材料固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究王一杰;李克庆;倪文;张思奇;李佳【摘要】以矿渣部分或全部替代水泥,与垃圾焚烧飞灰和脱硫石膏组成胶凝材料,研究随矿渣掺量变化,胶凝材料对垃圾焚烧飞灰重金属的固化效果.结果表明:随着矿渣替代水泥量的增大,净浆试块抗压强度呈现先增大后减小的趋势;当飞灰掺量为20%、矿渣掺量为70%、脱硫石膏掺量为10%时制成的净浆试块,在温度为35℃、湿度为95%下养护28 d,试块的抗压强度达到47 MPa,重金属元素Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的浸出浓度均低于饮用水标准;对Pb、Cr的固化效果明显优于纯水泥胶凝体系.XRD和FT-IR检测表明:该矿渣基胶凝材料水化生成的主要产物有钙矾石、C—S—H凝胶和水铝钙石,水化产物对重金属离子有良好的包裹作用.矿渣基胶凝体系比水泥基胶凝材料体系在固化垃圾焚烧飞灰重金属方面优越性明显.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】5页(P194-198)【关键词】垃圾焚烧飞灰;矿渣基胶凝材料;水泥;重金属离子;抗压强度【作者】王一杰;李克庆;倪文;张思奇;李佳【作者单位】北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD926.4随着我国人口数量的增长和人民生活水平的提高,生活垃圾的产生量逐年增加,预计到2020年城市垃圾产量可达3.23亿t,并以每年8%~10%速度增长[1]。
利用钢渣、矿渣制备低碳型胶凝材料
利用钢渣、矿渣制备低碳型胶凝材料论文本文旨在概述利用钢渣和矿渣制备低碳型胶凝材料的方法。
首先,介绍界定低碳型胶凝材料的定义;其次,介绍如何利用钢渣和矿渣配制低碳型胶凝材料;最后,介绍与之相关的应用前景及一些问题。
低碳型胶凝材料是指具有低密度、低碳含量、高可塑性和良好的耐压强度的材料。
由于低碳的特性,该材料的使用量不会增加不必要的碳足迹,并且能够更有效地利用资源,提高性能,降低材料成本。
因此,低碳型胶凝材料受到极大的关注。
钢渣和矿渣的组合能够取得优良的低碳型胶凝材料。
钢渣是一种常见的工业废弃物,在熔融后可以获得混凝土用骨料,再结合矿渣组合可以形成矿物质复合物,具有更好的水化性能和耐压强度。
而且,钢渣和矿渣具有更低的能耗,无需增加任何其他添加剂可以获得低碳型胶凝材料。
低碳型胶凝材料用于制备混凝土可以获得较高的强度和良好的耐久性,具有广泛的应用前景。
同时,它也可以用于制备建筑及工业应用的隔热、隔音绝缘材料。
由于其高环境友好性和独特的特性,它们也可用于制备绿色涂料、固化剂等。
此外,钢渣和矿渣制备低碳型胶凝材料存在一些问题。
例如,钢渣和矿渣在熔融过程中会产生大量 VOCs,从而影响周围环境的空气质量。
另外,由于其中的矿物质的性质不同,可能会降低混凝土的流动性和使其变得更加脆性。
而且,这些材料也可能会给混凝土表面带来微小的裂痕,从而影响混凝土的耐久性。
因此,要开发钢渣和矿渣制备低碳型胶凝材料,需要解决上述问题,以实现钢渣和矿渣制备低碳型胶凝材料的应用。
另外,在实践过程中,应考虑低碳型胶凝材料在生产过程中的能源消耗、成本、环境影响以及性能指标,以达到良好的应用效果。
基层用固废基胶凝材料配合比优化设计
基层用固废基胶凝材料配合比优化设计作者:李光宇赵全胜刘卓晓贾义鹏来源:《河北科技大学学报》2024年第01期摘要:为探究采用固体废弃物全部代替水泥用作公路基层胶凝材料的可能性,对不同配合比三掺料(矿渣粉(SP)、粉煤灰(FA)、脱硫石膏(FGD))与四掺料(SP,FA,FGD 和钢渣粉(SS))胶砂试件进行了28 d抗压强度(R)试验,分析胶凝材料水化反应机理,构建R预测模型并求解最佳配合比,根据最佳配合比制作胶砂试件与净浆试件并进行试验。
结果显示:三掺料体系中单因素显著性排序为FA>SP,FA与SP存在交互作用,最佳配合比为w (SP)∶w(FA)∶w(FGD)=35∶55∶10;四掺料体系中单因素显著性排序为SP>SS>FA,交互作用显著性排序为(SP+FA)>(FA+SS)>(SP+SS),最佳配合比为w (SP)∶w(FA)∶w(SS)∶w(FGD)=43.8∶24.1∶22.5∶9.6。
根据最佳配合比制作的三掺料胶砂试件R不满足规范要求,四掺料试件所有指标均满足规范要求并优于P·S·A 32.5级水泥,四掺料胶凝材料可替代水泥用于公路基层。
关键词:固体污染防治工程;无机结合料稳定基层;固废基胶凝材料;机理分析;多元二次回归;最佳配合比中图分类号:X751文献标识码:ADOI:10.7535/hbkd.2024yx01012收稿日期:2023-12-05;修回日期:2024-01-02;责任编辑:张士莹基金项目:国家自然科学基金(1633201);河北高速公路集团2021年科技创新计划项目(2021008);河北省高等学校科技重点项目(ZD2021050)第一作者简介:李光宇(1993—),男,河北石家庄人,工程师,硕士,主要从事固废高附加值路用方面的研究。
通信作者:赵全胜,教授。
E-mail:*************李光宇,赵全胜,刘卓晓,等.基层用固废基胶凝材料配合比优化设计[J].河北科技大学学报,2024,45(1):101-110.LI Guangyu,ZHAO Quansheng,LIU Zhuoxiao,et al.Optimization of mix proportion design of solid waste-based cementitious material for base[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2024,45(1):101-110.Optimization of mix proportion design of solid waste-basedcementitious material for baseLI Guangyu1, ZHAO Quansheng2, LIU Zhuoxiao2, JIA Yipeng2(1.Shi′an Branch, Hebei Expressway Group Corporation Limited, Shijiazhuang, Hebei 050000, China;2.School of Civil Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang,Hebei 050018, China)Abstract:To explore the possibility of using solid waste instead of cement as the cementitious material for bases, the 28 d compressive tests on the mortar specimens with different mix proportions of three admixtures (slag powder (SP), fly ash (FA), and desulfurization gypsum (FDG)) and four admixtures (SP,FA,FDG, and steel slag powder) were conducted, and the mechanism of each component in the hydration reaction in three admixture and four admixture cementitious material were analyzed. Then an 28 d compressive strength R prediction model was proposed, and based on the optimal mix proportion, sand specimens and slurry specimens were made and tested. The results show that the significant effects of single factor in three admixture system is ranked as FA>SP, there is an interaction between FA and SP, and the optimal mix proportion is w(SP)∶w(FA)∶w(FGD)=35∶5∶10; The significant effects of single factor in four admixture system is ranked as SP>SS>FA, the order of significant interaction is(SP+FA)>(FA+SS)>(SP+SS), and the optimal mix proportion is w(SP)∶w(FA)∶w(SS)∶w(FGD)=43.8∶24.1∶22.5∶9.6. The R of mortar specimens made of three admixtures according to the optimal mix proportion do not meet the specification requirements. All indicators of specimens in four admixture meet the specification requirements, and are superior to P·S·A 32.5 grade cement. The four admixture cementitious materials can replace cement for bases.Keywords:solid pollution prevention and control project;inorganic binder stabilized base;solid waste-based cementitious materials;mechanism analysis;multiple quadratic regression;optimal mix proportion中国公路建设持续保持较大的规模,水泥是目前常用的无机结合料稳定基层胶凝材料,基层铺筑过程中需要大量的水泥[1]。
钢渣-矿渣-水泥复合胶凝材料力学性能实验研究
钢渣-矿渣-水泥复合胶凝材料力学性能实验研究摘要:本实验利用冶炼钢铁时所产生的废弃物—钢渣和矿渣与水泥复合,以此制备水泥基复合胶凝材料。
通过测试抗折与抗压强度,试验研究了钢渣与矿渣的复合比例对胶凝材料力学性能的影响。
关键词:钢渣;矿渣;水泥;强度钢渣是转炉、电炉等熔炼炉在生产过程中排出的由金属原料中的废物杂质与助熔剂、炉衬形成的工业废渣,成分主要为硅酸盐和铁酸盐。
矿渣是一种活性比较高的矿物掺合料,其中的玻璃体含量较高,在水泥水化过程中生成Ca(OH)2的激发作用下可以发生火山灰反应,生成低钙硅比的凝胶,对硬化浆体的孔结构有很强改善的效果。
钢渣和矿渣因具有一定的水化活性,已经成为现代混凝土重要组成部分,而且也是高性能化的混凝土一种不可或缺的原材料。
本实验将矿渣和钢渣作为掺合料掺入水泥中制备水泥基复合胶凝材料,通过测试抗折强度与抗压强度,研究钢渣与矿渣的复合比例对胶凝材料力学性能的影响。
1、实验原材料及实验方法1.1原材料钢渣选用辽宁省鞍山市鞍山钢铁有限责任公司的磨细钢渣,矿渣选用沈阳重型通用矿冶制备有限公司的矿渣粉,比表面积为450kg/m2,水泥选用大连小野田水泥有限公司P.Ⅱ52.5R硅酸盐水泥。
砂为Ⅱ区中砂,细度模数为2.9。
1.2实验方法每次称取制好的4kg待磨样品放入SYM-A型Φ500mm×500mm试验标准小磨中,粉磨时间为设定分别为120min、135min、150min,测试其比表面积。
将粉磨时间不同的钢渣与矿渣复合取代水泥制备水泥基复合胶凝材料,其中取代量为40%,钢渣与矿渣的复合比例为40:0、30:10、20:20、10:30和0:40。
将水泥基复合胶凝材料制成标准胶砂试件,测试不同龄期时的抗折强度与抗压强度(龄期为3d和28d)。
测试标准为GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》。
2、实验结果分析2.1粉磨时间对钢渣细度的影响将钢渣粉磨120min、135min、150min后,钢渣微粉的比表面积分别为410 kg/m2、422kg/m2和407kg/m2。
高炉矿渣-粉煤灰地聚合物胶凝材料固化砷钙渣
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第7期·2660·化 工 进展高炉矿渣-粉煤灰地聚合物胶凝材料固化砷钙渣刘守庆1,4,罗中秋2,和森2,周新涛2,3,贾庆明2(1昆明理工大学环境科学与工程学院,云南 昆明 650500;2昆明理工大学化学工程学院,云南 昆明 650500;3昆明理工大学非常规冶金教育部重点实验室,云南 昆明 650093;4西南林业大学理学院,云南 昆明 650224)摘要:以高炉矿渣、粉煤灰为地聚合物胶凝材料原料,配合复合化学激发剂固化砷钙渣,并采用X 射线衍射(XRD )、傅里叶变换红外光谱(FTIR )和扫描电子显微镜(SEM )探究固砷机理。
研究结果表明,固化体优选质量配比为高炉矿渣粉∶粉煤灰∶砷钙渣=4∶2∶4,配合1.5%~2.0%的NaOH 和工业水玻璃复合化学激发剂,固化体砷浸出浓度0.5~0.9mg/L ,低于危险废物浸出毒性鉴别标准限值(5mg/L )。
XRD 、FTIR 和SEM 结果表明,砷钙渣经高炉矿渣-粉煤灰地聚合物胶凝材料固化,反应体系液相环境pH >13,促使砷钙渣中的含砷矿物CaHAsO 4·3H 2O 向更加稳定的Ca 5(AsO 4)3OH 及类质同象物Ca 5(AsO 4)3(OH ,F)转变。
同时地聚合物胶凝材料水化产生的网络状水化凝胶可把砷钙渣中的各组分胶结在一起有效抑制固化体中砷的溶出。
可见,高炉矿渣-粉煤灰地聚合物胶凝材料可作为固化含砷渣的一种潜在固结剂。
关键词:砷钙渣;地聚合物胶凝材料;固化;高炉矿渣;粉煤灰中图分类号:X756 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2017)07–2660–07 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2331Solidification/stabilization of calcium arsenate waste with blast furnaceslag and fly ash geopolymer materialsLIU Shouqing 1,4,LUO Zhongqiu 2,HE Sen 2,ZHOU Xintao 2,3,JIA Qingming 2(1Faculty of Environmental Science and Engineering ,Kunming University of Science and Technology ,Kunming650500,Yunnan ,China ;2Faculty of Chemical Engineering ,Kunming University of Science and Technology ,Kunming650500,Yunnan ,China ;3 Key Laboratory of Unconventional Metallurgy ,Ministry of Education ,Kunming 650093,Yunnan ,China ;4 Faculty of Science ,Southwest Forestry University ,Kunming 650224,Yunnan ,China )Abstract: Blast furnace slag and fly ash were utilized as raw materials for the preparation of geopolymer from industrial wastes. After that ,calcium arsenate waste was solidified/immobilized with blast furnace slag and fly ash geopolymer materials as well as addition of compound chemical activators. Moreover ,the mechanism for the solidification/stabilization of calcium arsenate waste with blast furnace slag and fly ash geopolymer materials by exploring the cementitious matrices using X-ray powder diffraction (XRD ),Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR )and scanning electron microscopy (SEM ). The results showed that the optimum combination of the solidified sample was the mass ratio of blast furnace slag ,fly ash and calcium arsenate waste = 4∶2∶4 as well as addition of compound chemical activators (NaOH and industrial water-glass mixture )1.5%—2.0%. The arsenic concentration of the leachate from the solidified forms was lower (0.5—0.9 mg/L )than the national第一作者:刘守庆(1978—),男,博士研究生,研究方向为固体物资源化利用与安全化处理。
矿渣.电炉还原渣全固废胶凝材料的水化机理
第50卷第10期2019年10月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.50No.10Oct.2019矿渣−电炉还原渣全固废胶凝材料的水化机理倪文1,2,李颖1,2,许成文1,2,徐东1,2,姜瑶琪1,2,高广军1,2(1.北京科技大学土木与资源工程学院,北京,100083;2.北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京,100083)摘要:以我国台湾省的矿渣、电炉还原渣和脱硫石膏为主要原料制备矿渣−电炉还原渣−石膏体系胶凝材料,28d 的胶砂抗压强度达到39MPa ,可在某些场合作为普通水泥来使用。
采用3种方法检测胶凝材料的安定性,其结果均符合国家标准;采用X 线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE −SEM)、能量色散谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FT −IR)、热重−差示扫描量热法(TG −DSC)和X 线光电子能谱(XPS)分析胶凝材料的水化过程。
研究结果表明:水化产物主要为钙矾石和C -S -H 凝胶,水化产物的聚合度随龄期的增长而增加;在水化反应中,矿渣提供具有潜在水硬活性的硅氧四面体和铝氧四面体,电炉还原渣提供碱性氧化物,石膏提供硫酸根离子;三者协同作用形成的钙矾石类复盐和非晶态的C -S -H 凝胶是材料强度的主要来源。
关键词:电炉还原渣;胶凝材料;钙矾石;C -S -H 凝胶;协同作用;复盐效应中图分类号:TU526文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号:1672-7207(2019)10-2342-10Hydration mechanism of blast furnace slag −reduction slag basedsolid waste cementing materialsNI Wen 1,2,LI Ying 1,2,XU Chengwen 1,2,XU Dong 1,2,JIANG Yaoqi 1,2,GAO Guangjun 1,2(1.School of Civil and Resource Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China;2.Key Laboratory of High −Efficient Mining and Safety of Metal Mines,Ministry of Education,University ofScience and Technology Beijing,Beijing 100083,China)Abstract:Blast furnace slag (BFS),reduction slag of electric furnace (RS)and desulphurization gypsum (DG)from Taiwan Province of China were used to prepare BFS −RS −DG cementitious pressive strength of cementitions material is 39MPa at 28d,which can substitute ordinary portland cement in some cases.Three methods were used to test the soundness of the cementing materials,and the results meet the national standards.The hydration and hardening process of cementing materials was analyzed by X -ray diffraction (XRD),field emission scanning electron microscopy(FE −SEM),energy dispersive spectroscopy(EDS),fourier transform infrared spectroscopy(FT −IR),thermogravimetric −differential scanning calorimetry analysis(TG −DSC)and X −ray收稿日期:2019−02−22;修回日期:2019−04−17基金项目(Foundation item):国家自然科学基金资助项目(41472043);国家重点研发计划重点专项项目(2017YFC0210301)(Project(41472043)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2017YFC0210301)supported by the Key Project of National Key Research and Development Plan)通信作者:倪文,博士,教授,从事矿物材料和固体废弃物资源化研究;E-mail:**************DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2019.10.002第10期倪文,等:矿渣−电炉还原渣全固废胶凝材料的水化机理photoelectron spectroscopy(XPS).The results show that the main hydration products are ettringite and C-S-H gel,and the degree of polymerization of hydration products increases with the increase of the curing age.In the process of hydration,BFS provides silicon−oxygen tetrahedron and Aluminum−oxygen tetrahedron with basic oxide from RS and sulphate ion from DG.The synergistic reaction of three raw materials forms amorphous C−S−H gel and double salt phases such as ettringite,which provides the main source of strength of materials.Key words:reduction slag of electric furnace;cementing material;ettringite;C-S-H gel;synergistic reaction;double salt effect电炉炼钢是以废钢为主要原料的炼钢工艺,我国目前电炉炼钢比例远低于世界平均水平。
钢渣矿渣基全固废胶凝材料的水化反应机理
钢渣矿渣基全固废胶凝材料的水化
反应机理
钢渣矿渣基全固废胶凝材料的水化反应机理是一种水化反应,它是由钢渣矿渣基全固废胶凝材料中存在的氧化物(如硅酸盐、氧化铁铵等)与水反应所产生的。
这种反应会导致钢渣矿渣基全固废胶凝材料的结构发生变化,从而使其形成薄膜,并且薄膜的粘度会发生显著增加。
当水接触到钢渣矿渣基全固废胶凝材料时,水中的氧会和胶凝材料中的氧化物结合,形成硅酸盐(SiO2),而水中的氢离子会和胶凝材料中的氧化物形成氧化铁铵
(Fe(OH)3)。
这些反应会导致钢渣矿渣基全固废胶凝材料内部结构发生变化,使得它们形成薄膜,从而使得它们的粘度大大增加。
此外,钢渣矿渣基全固废胶凝材料的水化反应还会产生大量的气泡,这些气泡会使得胶凝材料的结构发生变化,从而使其粘度更加增强。
此外,水化反应也会产生大量的热量,这种热量会使得胶凝材料发生熔化,从而使其粘度更加增强。
总之,钢渣矿渣基全固废胶凝材料的水化反应机理是一种水化反应,就是由水中的氧与胶凝材料中的氧化物反
应形成硅酸盐和氧化铁铵而引起的。
这种反应会导致钢渣矿渣基全固废胶凝材料的结构发生变化,从而使得它们的粘度大大增加,从而起到凝结作用,达到建造凝结体的目的。
矿渣基胶凝材料固化、稳定化某铅锌重金属尾矿
SerialNo.613May2020现 代 矿 业MODERNMINING总第613期2020年5月第5期 十三五国家重点研发计划项目(编号:2018YFC1801702 03)。
华绍广(1984—),男,高级工程师,243000安徽省马鞍山市经济开发区西塘路666号。
矿渣基胶凝材料固化、稳定化某铅锌重金属尾矿华绍广1,2,3 刘 龙1,2,3 杨晓军1,2,3 权登辉1,2,3(1.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司;2.金属矿山安全与健康国家重点实验室;3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司) 摘 要 固化稳定化技术是目前处理重金属最重要的方法,固化材料是该技术的核心。
为克服传统固化材料性能、成本等缺陷,以大宗工业固废矿渣为主要原料,制备矿渣基新型胶凝材料,胶结固化某铅锌尾矿中的重金属,考察固结体强度和铅锌离子固化、稳定化效果。
研究结果表明:矿渣基胶凝材料胶结铅锌全尾砂28d和60d龄期强度达6.40MPa和6.44MPa,满足矿山充填采矿对充填体强度的要求;固化后重金属铅的浸出浓度为0.012mg/L(28d)和0.010mg/L(60d),达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)IV类水体中规定的重金属标准限值。
矿渣基胶凝材料固化稳定化重金属尾矿,实现了“以废治废”,应用前景广阔。
关键词 固化稳定化 胶凝材料 重金属 尾矿DOI:10.3969/j.issn.1674 6082.2020.05.032Solidification StabilizationofHeavyMetalsinLead ZincTailingswithSlagCementitiousMaterialsHuaShaoguang1,2,3 LiuLong1,2,3 YangXiaojun1,2,3 QuanDenghui1,2,3(1.SinosteelMaanshanGeneralInstituteofMiningResearchCo.,Ltd.;2.StateKeyLaboratoryofSafetyandHealthforMetalMine;3.HuaweiNationalEngineeringResearchCenterofHighEfficiencyCyclicUtilizationofMetalMineralResourcesCo.,Ltd.)Abstract Solidification stabilizationtechnologyisthemostimportantmethodtodealwithheavymet alsatpresent.Solidifiedmaterialsisthekeyofthistechnology.Inordertoovercomethepropertiesandcostsdefectsoftraditionalsolidifiedmaterials,argequalityofindustryslagareusedasmainrawmaterialstopre pareslagbasedcementitiousmaterials,tosolidifyheavymetalsinlead zinctailings,andthestrengthofthesolidifiedbodyandtheeffectoflead zincionsolidificationstabilizationareinvestigated.Theresultsshowthatthestrengthofslagbasedcementedlead zinctailingsat28dand60dreaches6.40MPaand6.44MPa,whichmeetsthestrengthrequirementsofminefillingandmining.Theleachingconcentrationofheavymetalleadis0.012mg/L(28d)and0.010mg/L(60d),whichmeetsthelimitvalueofheavymetalstandardinclassIVwaterinenvironmentalqualitystandardforsurfacewater(GB3838—2002).Theslagbasedcementitiousmaterialsolidifiesandstabilizestheheavymetaltailings,realizesthe"wastetreatment",andhasabroadapplicationprospect.Keywords Solidificationstabilization,Cementitiousmaterials,Heavymetals,Tailings 尾矿库是世界重金属污染的重要来源。
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关键词:矿渣;钢渣;固化;砷;胶结充填
中图分类号:X751
文献标志码:A
文章编号:1672-7207(2019)07-1544-07
Mechanism for solidification of arsenic with blast furnace slag−steel slag based cementitious materials
量浓度为 0.031 mg/L,固化率达 95.3%;As 可以通过类质同象替换进入 C-S(A)-H 凝胶或类沸石相中代替 Si 原子
或
Al
原子的位置,AsO
34
可与
Mg(OH)2
和
Ca(OH)2
反应生成溶解度较低的
复
盐
沉
淀
,
且
砷
可
以
被
水
化
产
物
C-S
(A)-H 凝胶包裹、吸附,Na2SO4与 Na3AsO4反应生成低溶解度复盐类沉淀,这些都是砷被稳定固化的机制。
material's solidification, the leaching mass concentrations of arsenic is 0.031 mg/L, and the curing efficiency is 95.3%.
Arsenic atom can replace the aluminum atom or silicon atom which is in the structure of C-S(A)-H gel and zeolite-like
摘要:为降低广西某选矿厂铅锌矿尾砂对环境的危害,同时达到固废减量化、资源化的目的,以矿渣、钢渣为主
要原料制备胶凝材料(metallurgical slag cementitious material,MSC),并与尾矿砂混合制备膏体充填料协同固化
砷。研究结果表明:尾砂中 As 质量分数为 0.11%,As 原始浸出质量浓度为 0.66 mg/L,经 MSC 固化后 As 浸出质
YAN Qihui1, 2, 3, NI Wen1, 2, 3, GAO Wei1, 2, 3, LI Yunyun1, 2, 3, ZHANG Yuying1, 2, 3
(1. School of Civil and Resources Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. Key Laboratory of High-efficient Mining and Safety of Metal Mines, Ministry of Education, Beijing 100083, China;
3. Key Laboratory of Resource-oriented Treatment of Industrial Pollutants, Beijing 100083, China)
Abstract: In order to reduce the environmental risk of lead and zinc tailings in a concentrator in Guangxi, and at the
Vol.50 No.7 Jul. 2019
鄢琪慧 1, 2, 3,倪文 1, 2, 3,高巍 1, 2, 3,李云云 1, 2, 3,张钰莹 1, 2, 3
(1. 北京科技大学 土木与资源工程学院,北京,100083; 2. 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京,100083; 3. 工业典型污染物资源化处理北京市重点实验室,北京,100083)
formation of double salt precipitates with low solubility, which is all the mechanism for solidification of arsenic.
Key words: blast furnace slag; steel slag; solidification; arsenic; cemented backfilling
tailings to prepare paste backfilling materials, which could also immobilize arsenic. The results show that the arsenic in
tailings is 0.11%. The leaching mass concentrations of arsenic is 0.66 mg/L. After metallurgical slag cementitious
phase,
AsO
34
can
also
react
with
Mg(OH)2
and
Ca(OH)2
in
formation
of
calcium
arsenate
with
lower
solubility,
and
arsenic can be adsorbed and encapsulated by C-S(A)-H gel, furthermore, Na2SO4 reacts with Na3AsO4 resulting in the
第 50 卷第 7 期 2019 年 7 月
中南大学学报(自然科学版) Journal of Central South University (Science and Technology)
DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2019.07.006
矿渣-钢渣基胶凝材料固砷机理
same time achieve the purpose of reducing and recycling solid waste, blast furnace slag and steel slag were used as the
main raw materials to prepare cementitious materials (metallurgical slag cementitious material, MSC), and mixed with