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利用工业废渣制备多微孔胶凝材料的研究

2020-12-10阅读(302)

利用工业废渣制备多微孔胶凝材料的研究

论文摘要

目前,我国工业化进程进一步加快的同时,对资源的利用逐年增大,造成自然资源日渐匮乏,而工业废渣量随之增大,粉煤灰、脱硫石膏和电石渣等工业废渣的大量排放和对它们的利用率低造成了占用农田、污染环境等多方面的严重危害。用粉煤灰、电石渣、脱硫石膏等工业废渣配料制备陶粒或者硫铝酸盐水泥的研究在国内还很少见到有相关报道,本文结合陶粒的多孔性和水泥矿物的胶凝性,通过分别制备陶粒（主要原料化学成分为SiO2和A12O3, CaO是微量成分）和硫铝酸盐水泥（主要原料的化学成分为CaO）,证实其可行性。在满足能单独形成两种材料的同时,再通过引入陶粒生产工艺和调整配方,配方调整参考硫铝酸盐配料方法,但作出一定改变,使配方试样在形成胶凝矿物的同时能在料球表面产生适宜粘度,形成有效孔洞,达到料球孔洞和胶凝性能的共存和工业废渣的资源化利用的目的。本文通过单因素实验探索、配方优化等试验方法和DTA-TG、XRD、 SEM-EDS等测试方法,对试样性能进行测试,得出以下结论：（1）多孔胶凝试样是以粉煤灰和电石渣为主要原料,掺入脱硫石膏8%,粘土5%；制备工艺为：原料经过混合,粉磨,加水成球,在400℃预热15min,在1300℃烧制15min,取出急冷；（2）在1250℃保温15min时已能满足β-C28其全部形成量,且不受升高温度的影响；而无水硫铝酸钙的烧成温度为1300℃,在1350℃下保温15min仍未分解；（3、）无水硫铝酸钙的形成量随碱度系数的降低而减少,在Cm>0.9的配方,试样的主要矿物相为是β-C2S和C4A3S,无钙铝黄长石；Cm≤0.90的配方,主要矿物相逐渐成为C2AS和β-C2S,C4A3S形成较少。（4）通过碱度系数Cm=0.70的配方进行正交优化试验,并对优化试验进行验证,在预烧温度为400℃,预热时间为15main,煅烧温度为1280℃,煅烧时间为15min条件下烧制得到的试样的表观密度是1.31g.cm-3,吸水率是2.33%,3d强度和28d强度分别为4.22MPa和12.45MPa。（5）烧制出的料球矿物呈聚集状态,主要由硅酸二钙和无水硫铝酸钙组成,硅酸二钙包裹着硫铝酸钙。硅酸二钙呈卵型,发育完整,晶界清晰,分布较为均匀；无水硫铝酸钙呈棱柱型或板状,不规则,被液相和硅酸二钙包围,晶界和棱角都不十分分明；料球内部形成许多微细孔洞,为封闭孔洞,总孔隙率超过50%；微孔是由液相粘结矿物形成的。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 符号说明
  • 第一章 绪论
  • 1.1 工业废渣
  • 1.1.1 粉煤灰
  • 1.1.2 脱硫石膏
  • 1.1.3 电石渣
  • 1.2 保温材料及保温胶凝材料的国内外研究动态
  • 1.2.1 保温材料
  • 1.2.2 保温胶凝材料的国内外研究动态
  • 1.3 研究课题简介
  • 1.3.1 课题来源
  • 1.3.2 研究的目的和意义
  • 1.3.3 本文主要工作
  • 第二章 实验原料、设备及方法
  • 2.1 实验原材料
  • 2.1.1 粉煤灰
  • 2.1.2 电石渣
  • 2.1.3 脱硫石膏
  • 2.1.4 粘土
  • 2.1.5 电镀厂滤泥
  • 2.1.6 其他辅助材料
  • 2.2 实验设备
  • 2.3 实验方法和步骤
  • 2.3.1 原材料预处理
  • 2.3.2 实验方法
  • 2.3.3 实验步骤
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 陶粒工艺制度的探索
  • 3.1 实验方法
  • 3.2 实验结果及分析
  • 3.2.1 以不同粉煤灰掺量探索陶粒工艺制度
  • 3.2.2 适宜工艺制度的探索
  • 3.3 粉煤灰陶粒的X衍射分析
  • 3.4 结果讨论及机理分析
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 制备具有胶凝性的多孔材料的研究
  • 4.1 实验方法
  • 4.2 实验结果及分析
  • 4.2.1 配方单因素试验
  • 4.2.2 预热制度的确定
  • 4.2.3 材料的成孔胶凝机理
  • 4.2.4 XRD分析
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 制备多孔的胶凝材料的研究
  • 5.1 实验方法
  • 5.1.1 制备胶凝多孔材料的可行性分析
  • 5.1.2 以现有原料配料的可行性分析
  • 5.1.3 贝利特-硫铝酸盐水泥配料公式的适度应用
  • 5.1.4 实验流程
  • 5.2 实验结果及分析
  • 5.2.1 脱硫石膏掺量的确定
  • 5.2.2 粘土掺量的确定
  • 5.2.3 电镀厂滤泥掺量对胶凝材料强度的影响
  • 5.2.4 煅烧温度对胶凝材料强度的影响
  • 5.2.5 煅烧时间对胶凝材料强度的影响
  • 5.3 XRD分析
  • 5.4 正交优化实验
  • 5.4.1 正交试验配方的确定
  • 5.4.2 正交试验的结果分析
  • 5.5 扫面电镜-能谱分析
  • 5.5.1 试样的形貌分析
  • 5.5.2 孔结构及其分布情况分析
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 附录 贝利特-硫铝酸盐水泥的配料和熟料组成计算公式
  • 附录1 贝利特-硫铝酸盐水泥的配料和熟料组成计算公式
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录

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