掺矿山酸性废水中和沉渣对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响.pdf

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1、文章编号：1007—046X(2014)06—0026—04国废科用i掺矿山酸性废水中和沉渣对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响EfectofSunkSlagNeutral~edwithMineralAcidicWastewateronthePerformanceofAlkali-ActivatedSlagCementitiousMaterial陈元朋1，龚文明1，方诚2，孔德玉(1．浙江省天和建材集团有限公司，浙江杭州1310012；2．浙江工业大学建工学院，浙江杭州310014)摘要：研究了掺矿山酸性废水中和沉渣对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响。结果表明，掺加中和沉渣对低浓度NaOH激发

2、的碱激发矿渣材料的初凝具有一定缓凝作用，但当NaOH浓度较高时，掺加中和沉渣反而对初凝具有一定的促凝效果，而掺中和沉渣均有助于缩短终凝时间。中和沉渣掺量在2．o％以内时，其对碱激发矿渣砂浆的强度无明显影响；XRD和SEM分析均表明，掺中和沉渣对碱激发矿渣胶凝材料水化产物和微观结构均无明显影响。关键词：碱激发矿渣；矿山酸性废水；中和沉渣中图分类号：TU528．042文献标志码：A0前言由单一碱金属、碱土金属氢氧化物扩展到氧化物、卤化物及有机组分等[4-6]，其中碱激发矿渣胶凝材料凝结速度很快，随社会经济迅速发展，人类对矿产资源需求量日益增其工程应用受到一定限制。研究表明，znz+等重金

3、属离子长，但矿业发展也带来严重的矿山酸性废水问题，因其对硅酸盐水泥具有很强的缓凝作用『2]，但这些重金属离子对pH值低、含重金属离子，一般不能直接循环利用。若直碱激发矿渣等是否亦具有缓凝作用尚有待进一步研究。因接排入水体，将给矿业生产和矿山附近生态环境造成严重此，本文着重研究了含重金属酸性废水中和沉渣对碱矿渣污染，则必须对矿山酸性废水进行处理【l】。目前国内外普遍胶凝材料性能的影响。其研究成果对中和沉渣的固化一稳定采用的处理技术是中和法，但形成大量含重金属的中和沉化以及碱矿渣胶凝材料凝结、硬化以及性能的调节等具有渣，如不加以处理，对环境仍将造成很大危害⋯。目前对一定的指导意义。含重金

4、属废渣的处理方式往往是进行固化一稳定化处理后填埋处理l2]。最常用的固化方式为水泥固化。由于水泥具有1原材料与试验方法高碱性，可使得几乎所有的重金属形成不溶物而被固定在固化体中。然而，研究表明『2]，在利用水泥对含重金属1．1原材料废弃物进行固化，稳定化处理时，重金属离子如Cll2+、Zn2+、所用砂为标准砂。所用矿渣为杭州高强微粉有限公司Pb等对水泥固化体产生不利影响，主要表现为产生严重生产的$95型矿渣微粉，基本性能如表1所示。所用氢的缓凝现象，最终导致水泥固化体强度较低。氧化钠为工业NaOH，试验时配制成一定浓度的NaOH溶地聚物材料是20世纪70年代末由法国教授Davidov

5、its液备用。最早开发的【3]，以经过缎烧的黏土和碱激发剂为主要原料，表1矿渣微粉基本性能采用适当的处理工艺，通过化学反应得到的具有与陶瓷性能相似的新型材料。80年代后，地聚物材料获得较大进展，原料与激活剂的选择范围大大拓宽，硅铝原料来源扩展到火山沸石、粉煤灰、矿物废渣、烧黏土四大类，激活剂试验用矿山酸性废水中和沉渣由浙江某铜矿提供，经26coALAsH6／201480℃烘干后，平均含水率约为42．2％。对中和沉渣进行x表3NaOH浓度及沉渣掺量对碱激发材料标准稠度用液量及凝结时间的影响射线衍射分析和化学成分分析，分析结果分别见表2和图1。由表2和图1可见，沉渣的主要化学成分为二水石

6、膏(CaSO4．2H0)，同时含有重金属离子。表2经80℃干燥后中和沉渣的化学成分％i骥2．2对凝结时间的影响Jb图2所示为掺与未掺沉渣时，NaOH浓度对碱激发矿—、一渣胶凝材料凝结时间的影响。由表3和图2可见，未掺沉．渣时，碱激发矿渣胶凝材料凝结时间随NaOH浓度增加迅61O141822263O34384246505458帕一20／口速下降，但超过6M后，NaOH浓度对初凝时间的影响已图1浓经一804％干燥6后中和沉渣的XmRD图谱较小，但其终凝时间则仍急剧下降。此外，由表3可见，一若参照硅酸盐水泥国家标准对水泥凝结时间的要求，NaOH1．2试验方渣法一浓度在4～10M范围内，得到

7、的碱激发矿渣胶凝材料初凝采用净浆搅拌机搅拌碱激发矿渣胶凝材料净浆，并按时间均在45min以内，均不能满足国家标准对初凝时间的水泥净浆标准终初量壁准稠n度～一0柏测定方：法2测舳，定达∞，B到标：准钾，"如驺稠度伽M的净浆时所要求，这是限制碱激发矿渣胶凝材料广泛应用的重要原因需的该浓度NaOH溶液用量，并定义为标准稠度用液量，之一。由此制备得到标准稠度的净浆．采用稠凝测定仪测定胶凝材料的凝结时间。采用胶砂搅拌机制备碱激发矿渣胶凝材料胶砂，液胶比为0．5O，灰