污泥陶粒与粉煤灰陶粒碳足迹对比研究

污泥陶粒与粉煤灰陶粒是最为常见的两种固废陶粒,为对比分析两种固废陶粒产品碳足迹特征及量化评估产品碳减排效益,从碳足迹角度构建污泥陶粒与粉煤灰陶粒产品碳足迹核算模型,基于敏感性分析判识关键减排因素,通过情景分析预测评估污泥陶粒与粉煤灰陶粒的碳减排潜力,同时,使用误差传播方程进行不确定性分析保证碳足迹结果的可靠有效.结果表明,生产1kg污泥陶粒和1kg粉煤灰陶粒CO_(2)eq排放量分别为1.00和0.58kg,污泥陶粒和粉煤灰陶粒碳足迹特征相似,陶粒生产阶段是两种陶粒产品碳排放的主要环节,分别占各自碳足迹(除原料获取阶段)的93.71%和89.12%.原料结构是影响污泥陶粒与粉煤灰陶粒碳足迹最敏感的因素,其次就是运输结构,相比于污泥陶粒,粉煤灰陶粒碳足迹受原料结构调整影响更大.协同优化情景中,同时优化运输和原料结构的碳减排潜力(31%~78%)远高于同时优化运输和电力结构(2%~5%),此外,3种因素同时作用的减排潜力最高,达到33%~79%.

免烧陶粒及陶粒混凝土性能研究进展

基于固废制备的陶粒具有密度小、导热系数低等特点,成为替代天然骨料的一个重要发展方向。与烧结法相比,免烧结陶粒不仅可以有效回收利用工业废弃物和副产品,而且具有成本低、耗能低、制备简单等优点,符合国家双碳战略。本文系统梳理归纳了免烧陶粒制备工艺、制备参数及制备原料对陶粒品质的影响规律,得出免烧陶粒混凝土的导热系数低于1.0 W/(m·K),保温性能良好,具有作为保温材料的良好潜力;同时分析了免烧结陶粒替代天然骨料应用于混凝土中对其工作性能、力学性能和耐久性能的影响;阐述了陶粒混凝土作为墙板等构件在建筑上的应用,总结和归纳研究进展,并提出未来的研究方向。

市政污泥陶粒制备及资源化利用研究进展

随着我国城镇化进程的加快和城市人口不断增加,市政污泥产量逐年增加。以城市污泥为原料制备陶粒是降低处置成本、避免二次污染和提高污泥资源化利用率的有效方法之一。本文对比分析了市政污泥陶粒制备工艺及其基本流程,明确了影响污泥陶粒性能的关键因素;综述了污泥陶粒改性方法及性能提升的机制;最后讨论和展望了污泥制陶粒的应用前景。结果表明:原料比、预热条件、焙烧条件、外加剂的添加以及养护方式均会对污泥陶粒的性能产生影响;而碱处理、憎水处理和高温处理等改性方法则可强化其本征性能、力学特性、固化效果和吸附能力。优化污泥陶粒制备工艺,实现大规模生产,推进污泥资源化利用是污泥陶粒未来的研究方向之一。

铁尾矿基陶粒的制备及应用研究进展

铁尾矿是我国堆存量最大的尾矿,其长期大量排放造成了严重的环境污染和安全隐患,提高其资源化利用水平迫在眉睫。陶粒是一种新型人造轻骨料,因具有轻质高强、保温隔热、抗冻耐久等优异性能而被广泛应用于建筑、园林、化工等领域。本文根据铁尾矿的分布状况及基本性质,分析了利用铁尾矿取代天然原料生产陶粒的可行性,以提升铁尾矿的利用价值。详细论述了铁尾矿制备陶粒常用的烧胀和免烧两种生产工艺,着重阐述了铁尾矿烧胀陶粒在改善黏聚成球性、轻质高强性和保温隔热性等方面采取的措施。提出了在未来的研究中需要解决的问题和重要的发展方向。

重金属污染土壤烧结制备陶粒研究进展

陶粒是重金属污染土壤资源化利用有效途径,不仅附加值高,还具有广泛的应用前景。通过文献调研,首先对比分析了中国一些地区的重金属污染土壤原料的化学成分,对重金属污染土壤制备陶粒进行可行性分析;然后阐述了重金属污染土壤制备陶粒的工艺及影响因素,并以铬为例分析了陶粒固化重金属的机理;最后阐述了重金属污染土壤陶粒当前应用方向及未来可能应用的方向,并提出了当前重金属污染土壤陶粒存在的一些问题和展望。结果表明,重金属污染土壤烧结陶粒具有可行性,其烧结过程会受到原料配比和烧结机制等因素的影响,且烧结后的陶粒重金属固化效果好,其陶粒产品当前被运用于建筑领域,而水处理滤料和陶粒支撑剂等也是其未来可能的应用方向。

锡尾矿基高强陶粒制备及其性能

以锡尾矿(T)、湖泊底泥(L)、粉煤灰漂珠(F)为原料,水玻璃为黏结剂,制备高强陶粒,利用正交试验、单因素优化试验探究热处理制度及水玻璃掺量对陶粒性能的影响.结果表明:在原料配比为m(T)∶m(L)∶m(F)=65∶25∶10、水玻璃掺量为325 mL/kg、预热温度为600℃、烧结温度为1120℃、烧结时间为15 min时,可制备1 h吸水率为0.41%、筒压强度为8.53 MPa、密度等级为600级的高强陶粒;随烧结温度升高,陶粒中物相存在Fe_(2)O_(3)→Fe_(3)O_(4)→MgFe_(2)O_(4)的转化;添加的水玻璃为陶粒提供了部分Si—O键,生成透长石、霞石等晶相,提高了基体强度.

基于改性固废陶粒的固定床反应装置除磷效能实验研究

用表面沉积法制备FeCl_(3)改性固废陶粒(Fe-SWC)后,采用静态和动态实验,研究其除磷性能。结果表明,Fe-SWC物理性能满足我国行业标准(CJ/T 299—2008)要求,其浸出液中金属离子含量低于我国国家标准(GB 5085.3—2007)阈值。Fe-SWC对水中磷的平衡吸附量约为5.87 mg/g,Langmuir等温式和准一级动力学方程均可较好地描述此吸附行为(R2>0.98)。随初始浓度及进水流速降低或反应温度升高,基于Fe-SWC的固定床反应装置去除水中磷的穿透曲线逐渐变平缓,穿透时间和饱和时间均随之增加,此过程可用Yoon-Nelson固定床反应动力学模型进行描述(R2>0.98)。

陶粒轻型高钛渣混凝土叠合板的研究进展

陶粒轻型高钛渣混凝土叠合板是一种利用工业固体废弃物、陶粒轻型骨料作混凝土原材料,内含钢筋桁架的新型装配式叠合板,因其性能优异、低碳环保而被逐渐应用于实际工程建设。系统梳理了陶粒轻型高钛渣混凝土叠合板在实际应用方面的进展,阐述该新型叠合板的原料来源、物理性能、力学性能、施工工艺、在混凝土中的利用方式以及配比设计等,对现阶段研究中存在的不足提出了相应的建议。

双掺陶粒轻质高强混凝土的力学及耐久性能试验研究

通过在混凝土中掺入黏土陶粒和页岩陶粒,使其具备较高强度的同时具有较低的干表观密度和较好的耐久性能,旨在探索制备28 d干表观密度不大于1950 kg/m3、28 d强度不小于50 MPa的轻质高强混凝土(Lightweight High-Strength Concrete,缩写:LWHSC)的方法。同时研究了黏土陶粒和页岩陶粒双掺对轻质高强混凝土抗压强度、干表观密度和耐久性的影响。结果表明,所制备的LWHSC的抗压强度试件破坏形态无异于普通混凝土,但使用黏土陶粒部分替代页岩陶粒可有效降低LWHSC干表观密度;适当增加胶凝材料用量并辅以优化陶粒的双掺比例,对除抗冻性以外的其它耐久性能具有一定的改善作用。研究成果可为认识、优化和开发页岩陶粒和黏土陶粒双掺LWHSC及其在工程中的应用提供参考。

陶粒混凝土性能调控及检测方法分析

陶粒混凝土是延伸混凝土表干密度可选择范围的重要材料。本文立足掺入聚丙烯纤维、拓展体积空腔率、优化陶粒双掺量三个方向予以调控,以优化材料性能,并将材料质量和力学性能视为检测主体,阐述回弹检测法、超声波检测法、振动检测法的应用效果,保证改进后的陶粒混凝土不但具备良好的抗冻性、抗压性及耐久性,还能充分增强材料适用性,借此为建筑工程混凝土施工方给予指引。

电厂粉煤灰、炉渣和污泥复合陶粒对低浓度Pb^(2+)的吸附特性

针对重金属污染具有来源广、危害大等特点,通过以电厂废物(粉煤灰、炉渣)和脱水污泥为原料制备一种高效且价廉的陶粒吸附剂,采用吸附影响因素实验、解吸再生实验、吸附动力学模型和等温吸附模型的拟合以及陶粒表征分析,探究陶粒对Pb^(2+)的吸附特性,同时为实现废物资源化利用提供新思路.结果表明:陶粒去除Pb^(2+)的较佳吸附条件为粒径4 mm、pH 4.5~5.0、吸附时间360 min、吸附温度25℃.陶粒再生所用较佳解吸剂为0.5 mol/L的HCl溶液,较佳解吸时间和次数分别为120 min和5次,解吸5次后陶粒对Pb^(2+)的去除率为92.67%.此吸附过程更好地遵循了准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型.陶粒上的O-H、Si-O和金属氧化键在吸附Pb^(2+)的过程中起主要作用.陶粒吸附Pb^(2+)后,出现了新的物相Pb_(2)Cl_(3)OH和PbO,陶粒与Pb^(2+)之间发生化学吸附,为自发进行的放热反应.陶粒处理实际废水中Pb^(2+)的去除率可达93.70%,Pb^(2+)浓度由3.74 mg/L降至0.24 mg/L.研究显示,电厂粉煤灰、炉渣和污泥复合陶粒对Pb^(2+)具有一定的去除效果,可为以固体废物为原料制备的吸附剂在重金属废水处理应用中提供数据支撑.

陶粒混凝土力学性能试验及数值模拟研究

陶粒混凝土具有轻质高强、保温隔热性能好和抗震性能优异等特点被作为功能性材料应用于非承重结构中。通过试配得到陶粒混凝土的基础配合比,在此基础上进行力学性能试验,研究陶砂取代率、粉煤灰掺量以及聚丙烯纤维体积掺量对陶粒混凝土配合比设计的影响。结果表明:陶砂取代率为50%,粉煤灰掺量为20%时,陶粒混凝土的力学性能更优异,更轻质高强;掺入适量的聚丙烯纤维可以改善陶粒混凝土的脆性特征。建立二维细观模型来对陶粒混凝土抗压强度、弹性模量、受压应力-应变全曲线进行数值模拟,并与试验结果进行对比分析,建立的二维细观模型较为可靠,可用来预测陶粒混凝土的基本力学性能。

改性陶粒对陶粒混凝土性能影响的研究

陶粒是一种新型绿色建筑材料,广泛应用于建筑行业,拥有密度小、质量轻、保温、隔热、抗震性好以及耐久性能好等优点。但其粒径单一、级配不良,使得混凝土分层离析现象严重,试验研究发现,破碎陶粒能够改善混凝土离析现象。100%破碎陶粒取代率的混凝土坍落度比破碎陶粒取代率为0%的提高71%,100%破碎陶粒取代率的混凝土泌水率比破碎陶粒取代率为0%的低1.2%,破碎陶粒取代率为100%的3d、7d、28d的强度比破碎陶粒取代率为0%的分别高29.7%、12.7%、0.9%。

循环再利用理念下造纸污泥陶粒新型环保混凝土的制备研究

作为造纸固体废弃物主要成分,污泥对环境污染严重且无法自然降解。结合造纸污泥物质含量与特性,以促使其循环利用于建筑新型材料制作,不仅可以有效解决造纸业污泥处置问题,还可以充分优化建筑材料环保性能与应用性能。由此,顺应循环再利用理念以造纸污泥改性制备了新型环保陶粒混凝土,并对其性能进行了表征。结果表明,随着焙烧温度升高,造纸污泥陶粒内液相物质增多,孔隙形态改变,且连通孔增加,孔径较大,孔数量有所减少,但陶粒表面越发光滑紧实;造纸污泥陶粒基础性能皆与标准GB/T 17431.2—2010要求相符;当造纸污泥陶粒用量为40%,养护龄期为28d时,新型环保混凝土机械性能整体表现更优。

粉煤灰陶粒的制备技术及研究进展

粉煤灰是中国最大的固废污染源,对其进行高值化应用不仅能变废为宝,而且是中国经济建设中一项重要的技术经济政策,是解决中国电力生产环境污染和资源缺乏之间矛盾的重要手段。粉煤灰陶粒的制备对于粉煤灰资源化利用具有重要意义。综述了粉煤灰陶粒的制备方法及国内外研究进展,分别对焙烧法和免烧法制备粉煤灰陶粒的工艺及机理进行了详细的分析,介绍了粉煤灰陶粒目前的市场应用领域及采用的标准,同时提出了在综合利用过程中存在的问题和解决办法,并对未来的发展趋势进行了展望。

钢纤维掺量对陶粒混凝土梁长期变形的影响规律

为探究钢纤维掺量对陶粒混凝土梁徐变的影响规律,通过长期变形观测试验、理论推导式和有限元建模的方法对不同钢纤维掺量的陶粒混凝土梁的徐变性能开展研究。首先,对4种钢纤维掺量的陶粒混凝土梁开展了连续180 d的徐变挠度观测,获得徐变挠度-加载时间关系曲线、钢纤维掺量对徐变挠度的影响规律曲线;随后,参照ACI209徐变系数计算式和ACI435徐变计算式建立了隐含钢纤维掺量的陶粒混凝土梁徐变计算式;最后,按试验梁参数建立了有限元模型。研究结果表明:陶粒混凝土试件梁加载前期徐变增长较快,随着时间推移徐变增长速率逐渐变缓,加载至120 d后趋于稳定;钢纤维掺量对陶粒混凝土梁徐变影响明显,钢纤维掺量低于0.5%,掺加钢纤维对陶粒混凝土梁的徐变值影响小;钢纤维掺量在0.5%~1.0%时,增加钢纤维掺量能有效地较大幅度降低长期荷载作用下的徐变值;但当钢纤维掺量超过1.0%后降低的效果有所减弱;陶粒混凝土梁徐变计算式计算结果与试验实测值吻合较好,能够很好地反映出陶粒混凝土梁的徐变变化规律;有限元模拟进一步验证了钢纤维掺量对陶粒混凝土梁徐变的影响规律和徐变计算式。

废水泥浆对陶粒加气混凝土砌块性能的影响研究

在废水泥浆中的水取代全部拌合水的条件下,探究废水泥浆中的粉体以等量取代或系数为0.65~1.05折算取代部分粉煤灰时,对陶粒加气混凝土和易性及陶粒加气混凝土砌块抗压强度、干密度、干燥收缩、导热系数的影响。研究表明,水胶比为0.45,当废水泥浆浓度为0~18%时,按等量取代后,砌块28 d平均抗压强度为5.51~5.54 MPa,干密度为728~730 kg/m~3,干燥收缩值为0.28~0.41 mm/m,导热系数为0.137~0.145 W/(m·K);当废水泥浆浓度为20%时,按系数为0.75~0.95折算取代后,砌块28 d平均抗压强度为5.18~5.43MPa,干密度为732~743 kg/m~3,干燥收缩值为0.35~0.42 mm/m,导热系数为0.146~0.178 W/(m·K),此时,砌块符合JG/T 504—2016对CA5.0B07砌块要求。

沿海地区台风荷载下陶粒加气混凝土砌块填充墙斜裂缝试验研究

为研究沿海地区低抗震设防烈度条件下陶粒加气混凝土砌块填充墙的开裂原因,采用PKPM软件分析了某13层框架结构住宅在台风荷载和6度抗震设防烈度下结构的层间位移,结果表明:在该地区基本风压下,该工程的最大层间位移角与6度抗震设防烈度时基本相当。同时进行了一榀足尺框架模型试验,结果表明,当主体结构还在弹性阶段时,模型的整体刚度就急剧下降,填充墙就已经开裂。当试件的位移角达到1/1 092时,填充墙开裂严重,此时相当于刚度修正后的13层框架住宅案例在1.27kN/m^(2)的风压下的表现。因此按照目前的结构设计参数取值和施工构造措施,沿海地区陶粒加气混凝土砌块填充墙的开裂在所难免。为避免该斜裂缝发生,应在设计和施工阶段采取新的设计方法和构造措施。

粉煤灰与煤矸石协同焙烧陶粒填料及其SBR应用研究

文章通过对粉煤灰、煤矸石固体废物的协同焙烧并对其制备工艺进行深度优化,最终得到性能较好的陶粒填料,采用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、比表面积检测法(Brunauer-Emmett-Teller,BET)等表征手段分析其性能。结果表明:陶粒材料制备的原料最佳配比(质量分数)为煤矸石45%、粉煤灰25%、膨润土20%、氧化铁5%、氧化钙4%、氧化镁1%;最佳工艺条件为400℃下预热20 min并在1100℃焙烧30 min,制备出的陶粒吸水率为30.2%,表观密度为1546.4 kg/m^(3),比表面积为70.1 m^(2)/g,抗压强度为328.9 N,酸损失率为0.25%,碱损失率为0,该陶粒符合CJ/T 299—2008标准;将所得陶粒投加至序批式活性污泥反应器(sequencing batch reactor,SBR)内,有利于提高微生物挂膜速率,进而提高反应器处理氨氮和化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的效果。该陶粒制备思路可实现煤矸石、粉煤灰固废的大掺量高值化利用,为解决煤矸石、粉煤灰固废堆积、环境污染等问题提供了理论基础和实验依据。

烧结气氛对煤矸石陶粒烧结过程的影响

以全煤矸石陶粒为研究对象,采用氮气气氛分段保护焙烧等实验方法,分析了气氛对煤矸石陶粒烧结过程的影响机理。研究表明,在空气下烧制的陶粒形成红棕色外壳和黑色内核的分层结构,外层中多存在赤铁矿相,而内层多存在含碳相。空气下烧结的陶粒孔结构均匀致密,氮气气氛下烧结的样品未出现明显的脱碳后的孔洞。不同阶段采用氮气保护的焙烧实验证明,陶粒在升温过程主要以碳的氧化为主,在高温及降温过程以含铁矿相的氧化为主。煤矸石陶粒烧制主要分为四个阶段:300~600℃的挥发分和有机碳燃烧阶段、600~900℃的固定碳脱除阶段、900~1125℃的陶粒致密化阶段,以及陶粒烧结后的塑形氧化阶段。