石煤提釩尾渣地聚物的制備及其機(jī)理的研究.pdf

1、隨著石煤提釩行業(yè)的快速發(fā)展，尾渣的排放量逐年提高，大量堆積的尾渣造成資源浪費(fèi)、占用土地、污染環(huán)境和安全隱患等問題，并使生產(chǎn)企業(yè)成本增加，也嚴(yán)重制約了石煤提釩行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。地聚物材料是近年來新發(fā)展的一種以硅鋁質(zhì)原料在堿性激發(fā)劑的作用下，采用適當(dāng)工藝制備出的性能好、綠色環(huán)保型膠凝材料，具有良好的應(yīng)用前景。由于石煤提釩尾渣中硅鋁含量高，具有作為制備地聚物原料的基本性質(zhì)，因此從資源綜合利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)二次資源在線循環(huán)和零排

2、放尾渣的目標(biāo)，利用其制備地聚物具有很大的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文在石煤提釩尾渣特性研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了以石煤提釩尾渣為主要原料制備地聚物的試驗(yàn)研究，主要研究了石煤提釩尾渣直接制備地聚物和石煤提釩尾渣活化后制備地聚物的工藝條件，并對(duì)尾渣的活化機(jī)理、地聚物產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)及反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）石煤提釩尾渣直接制備地聚物的試驗(yàn)研究
　　對(duì)石煤提釩尾渣的特性進(jìn)行了分析，包括化學(xué)成分、礦物

3、組成、粒徑分布、微觀形貌和火山灰活性及其他性能分析；確定了石煤提釩尾渣制備地聚物最佳的制備工藝條件：硅鋁原料配比尾渣/偏高嶺土為7:3，堿激發(fā)劑不經(jīng)過冷卻直接加入，堿激發(fā)劑組成為NaOH摻量12％，Na2SiO3/NaOH（質(zhì)量比）為1.0，成型水固比為0.16，成型壓力為15MPa。該條件下制備出的地聚物制品3d、7d和28d的最大抗壓強(qiáng)度分別為14.27MPa、15.18MPa和22.49MPa，并在7d后出現(xiàn)了嚴(yán)重的“泛霜”問題。

4、
　?。?）石煤提釩尾渣活化制備地聚物的試驗(yàn)研究
　　通過機(jī)械活化、化學(xué)活化、熱-化學(xué)活化這三種方式對(duì)尾渣進(jìn)行了活化，研究了不同活化方式對(duì)尾渣的活性及其制備地聚物的抗壓強(qiáng)度的影響，確定了尾渣最佳的活化工藝條件：Ca(OH)2為12％，Na2SO4為1.5％，煅燒溫度750℃，煅燒時(shí)間90min，所制備的地聚物3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度分別為42.762MPa、42.854MPa和44.753MPa。
　　比較石煤提釩尾

5、渣活化前后制備的地聚物的試驗(yàn)研究可知，在相同的條件下，經(jīng)過活化的尾渣制備地聚物的3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度比未經(jīng)過活化的尾渣制備地聚物的3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度分別提高了28.492MPa、27.674MPa和22.263MPa，并且在28d內(nèi)未出現(xiàn)“泛霜”問題。
　?。?）石煤提釩尾渣地聚物的反應(yīng)機(jī)理研究
　　通過XRD、FTIR和SEM及化學(xué)成分的定量分析等方法對(duì)最佳工藝條件下的不同齡期的地聚物制品進(jìn)行了研究，分析出了

6、石煤提釩尾渣地聚物的形成過程包括火山灰反應(yīng)和地聚合反應(yīng)兩個(gè)部分，堿硅鋁酸鹽凝膠、少量的類沸石礦物生成和C-S-H凝膠的共同存在，使得活化后尾渣制備的地聚物試樣抗壓強(qiáng)度大幅度增大。
　?。?）石煤提釩尾渣的活化機(jī)理研究
　　通過對(duì)尾渣活化前后的活性測(cè)定和XPS分析及尾渣活化前后分別制備的地聚物制品的XRD、FTIR、EDS和孔徑分析表明：尾渣經(jīng)過活化后，礦物的聚合度變低，礦物結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，表面反應(yīng)活性增大，膠凝性提高；活化尾