铁尾矿废石免烧透水砖制备及性能研究

以铁尾矿废石、水泥和铁尾矿粉为原材料,静压成型制备铁尾矿废石免烧透水砖,研究了成型压力、保压时间、养护时间、水胶比、孔隙率对透水砖抗压强度、透水系数的影响,通过SEM分析样品的微观形貌。结果表明:配合比设计参数为设计孔隙率20%,水泥10%,铁尾矿粉10%,铁尾矿废石80%,水胶比0.4,减水剂掺量为1.5%;透水砖的最佳工艺条件为成型压力8 MPa,保压时间50 s,标准养护28 d,在此条件下制得的透水砖抗压强度为10.4 MPa,透水系数为2.24×10^(-2) cm/s。

铁/铝泥免烧陶粒对Tl(I)的吸附性能

为探究给水厂残泥免烧陶粒(UCWTR)作为吸附剂用于含铊(T1 (I))废水治理的可行性,采用免烧法制备出铝泥免烧陶粒(UCWTR-A1)和铁泥免烧陶粒(UCWTR-Fe)用于水中T1 (I)的吸附研究.通过批量吸附、改进三级连续提取法(BCR法)分级提取、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法分析了两种陶粒对水中T1 (I)的吸附特性,并探究了两种陶粒对T1 (I)的吸附机理.结果表明,准二级动力学模型更适合描述两种陶粒对T1 (I)的吸附过程.Langmuir模型拟合UCWTR-A1和UCWTR-Fe最大吸附量分别为5.360mg·g^(-1)和5.421mg·g^(-1),且其吸附量与p H值呈正相关.共存离子实验表明K^(+)对T1 (I)吸附的抑制作用最为显著.吸附(T1 (I))后UCWTR-A1和UCWTR-Fe中T1的赋存形态主要以可还原态存在.FT-IR、XPS等表征分析显示,UC-WTR-A1和UCWTR-Fe所含的A1/Fe—O、Si—O—Si、O—Ca—O、—OH基团可与T1 (I)发生化学吸附,形成了Fe/A1—O—T1的络合物和C—S—H凝胶与T1结合的螯合产物.研究结果证实了UCWTR-A1和UCWTR-Fe是一种稳定去除T1 (I)的高效吸附剂,为其在含T1 (I)废水治理的实际应用提供了科学依据与技术支撑.

粉煤灰免烧陶粒制备技术研究进展

粉煤灰是煤电行业的主要固体废物,由粉煤灰制备陶粒是粉煤灰资源化利用的重要途径之一。本文概述了粉煤灰制备免烧陶粒的过程,并对粉煤灰免烧陶粒的制备技术进行了综述,详细探讨了影响粉煤灰免烧陶粒产率和性能的因素,对未来粉煤灰免烧陶粒制备技术的发展方向进行了展望,为粉煤灰免烧陶粒的研究提供参考和建议。

泡沫添加量对淤泥免烧陶粒的性能影响

以疏浚淤泥为主要原料,创新性引进空气泡沫制备免烧陶粒,探究了空气泡沫添加量对陶粒孔隙率的影响,以及孔隙率对陶粒性能的影响。结果表明,在水灰比0.35、灰土比3、养护时间7 d条件下,随着空气泡沫的增加,陶粒孔隙率从14.90%增加至32.23%,密度从1144.32 kg/m^(3)下降至792.68 kg/m^(3),强度从8.96 MPa大幅下降至4.68 MPa,1 h吸水率从17.74%波动下降至14.56%,所制备的陶粒为700密度等级的普通陶粒。空气泡沫在陶粒制备过程中损耗81.49%。陶粒密度与总孔隙率线性相关,强度与孔隙率呈指数关系,1 h吸水率与开口孔隙率线性相关。空气泡沫的增加主要是提高了陶粒闭口孔隙率,从而提高总孔隙率,陶粒内部孔隙孔径集中在0~200μm之间,陶粒孔隙率越大,其内部大孔径孔隙占比也越大。

赤泥-钢渣基免烧陶粒的制备及除磷特性研究

针对传统烧结陶粒制备过程中成本高、能耗大的缺点,以赤泥和钢渣为主要原料,通过免烧工艺制备出了具有磷吸附性能的陶粒。以解体率为其力学性能指标,通过正交实验确定了陶粒的最佳质量配比(赤泥、钢渣质量比4:3、稻壳灰添加量10%、石膏添加量4%、水泥添加量10%),最佳制备工况下的陶粒解体率为3.90%;所制作陶粒无重金属浸出风险,属于环境友好型材料。陶粒对水中磷的吸附特性实验结果表明,陶粒在酸性溶液中具有最佳的除磷效果;对于初始磷浓度为20 mg/L的溶液,设置30 g/L的陶粒投加量,除磷率可达96.40%;陶粒吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,最大理论吸附量为0.99 mg/g;磷与陶粒表面的CO_(3)^(2-)、Ca^(2+)、Fe^(3+)、Al^(3+)发生离子交换和磷酸盐共沉淀反应,是水中的磷去除的机理,沉淀物质主要由Ca_(3)(PO_(4))_(2)、FePO_(4)、AlPO_(4)组成。

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。

Al_(2)O_(3)、SiO_(2)和Fe_(2)O_(3)对淤泥基免烧陶粒的性能影响研究

采用河湖淤泥为主要原料制备淤泥基免烧陶粒,是一种固废资源化利用的有效技术工艺。在此工艺基础上进一步探究了原料中Al_(2)O_(3)、SiO_(2)和Fe_(2)O_(3)含量变化对陶粒颗粒强度、1h吸水率和颗粒密度的影响,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征技术分析其影响机制,旨在得出相应氧化物含量的控制参数,以优化制备工艺。结果表明:在基础物料配合比条件下,过量Al_(2)O_(3)的存在,会导致脆性晶相二水钙长石的结晶生长,使陶粒颗粒强度下降;SiO_(2)所具有的火山灰效应与晶核效应协同水化反应生成更多的水化硅酸钙,当SiO_(2)含量为26%时,陶粒内部结构致密,最优强度达到3.11MPa;适量Fe_(2)O_(3)体现的异质成核作用,利于晶相生成,可提升陶粒性能,当Fe_(2)O_(3),含量为6%时,陶粒强度达2.84MPa,吸水率为5.66%。

锂云母渣免烧陶粒滤料制备及酸侵蚀机理研究

对锂云母粉磨细活化制备免烧陶粒滤料,并对其酸侵蚀机理进行了研究,2种锂云母渣经磨细活化后28 d活性指数分别达到87%和90%,具有较好的水化反应活性。随着锂云母渣、膨胀珍珠岩用量增加,陶粒滤料的强度降低显著,二者掺量分别不宜超过40%和10%,此时陶粒滤料筒压强度达到为6.1 MPa,堆积密度745 kg/m~3;BET平均孔径为10.2 nm,介孔平均孔径为10.5 nm,以介孔为主,微孔较少;其BET比表面积达46.9 m~2/g,具有较优异的吸附性能。XRD测试分析表明,经盐酸侵蚀后,陶粒滤料中方解石含量从47.1%降低到20.0%。要制备能应用于酸性环境的陶粒滤料,需对其进行改性,提高其耐酸腐蚀性。

锂云母渣免烧陶粒滤料制备及耐酸改性研究

为制备具有耐酸性的锂云母渣免烧陶粒滤料,采用蒸汽蒸压工艺对原料进行活化以提高陶粒滤料力学强度,并采用化学改性剂提高其表面耐酸性能。结果表明,随着锂云母渣掺量的增加,陶粒滤料强度密度比逐渐降低,锂云母渣取代河砂比例为5%时,制备的陶粒滤料堆积密度为985 kg/m^(3),筒压强度为5.9 MPa。盐酸浸泡后陶粒滤料的盐酸可溶率达到12.7%,样品中方解石含量从15.0%降至6.4%。耐酸剂NSJ改性的陶粒滤料经盐酸浸泡后,方解石含量仍有13.8%,与未浸泡陶粒滤料样品方解石含量相当,盐酸可溶率指标从12.7%降至1.5%,陶粒滤料抗酸侵蚀能力显著提升。

高强免烧碱激发粉煤灰基陶粒的制备及性能研究

作为火力发电厂产生的工业固体废弃物,粉煤灰污染环境、占用土地资源。以煤粉炉粉煤灰为主要原料,在NaOH碱性激发剂的作用下制备碱激发粉煤灰基免烧陶粒,通过系统地探究工艺条件对粉煤灰陶粒性能的影响,最终得出制备高强陶粒的最优方案,达到经济节能、变废为宝的目的。

电解锰渣制备免烧铺路砖生态环境风险分析

以电解锰渣为原料,采用半干压成型工艺生产免烧铺路砖产品。首先从产品重金属全量、浸出毒性方面评价产品的生态安全性,然后再通过室外长期雨水淋溶实验及室内盆浸试验分析锰渣免烧铺路砖中污染物的释放行为,评估锰渣基路砖的生态环境风险。通过对锰渣免烧铺路砖生态环境风险评估发现,锰渣免烧铺路砖产品中的氨氮极容易释放到环境中,存在较大的环境风险;锰渣免烧铺路砖产品中的重金属则较为稳定,环境风险较低。

硫型免烧自养反硝化填料制备及其脱氮性能研究

针对目前自养反硝化填料成本高、结构不稳定等缺点,利用硫铁矿和硫磺为主要原料通过免烧法得到硫型免烧填料(SUF)。结果表明,SUF破碎率低(4.73%)、孔隙丰富,SUF反应器启动时间短(12 d),在提高进水NO3--N浓度阶段,进水NO3--N质量浓度在15~30 mg/L范围内,SUF反应器对NO3--N的平均去除率为88.14%,在进水NO3--N质量浓度提升至44 mg/L时,SUF反应器能够适应并迅速恢复高效运行,平均去除率为90.84%,显示出了优异的脱氮性能。相比于市售填料(CF),SUF在保证脱氮效率的同时,成本更低且结构稳定。SUF反应器中主要功能菌属为Ferritrophicum、Sulfurimonas、Thiobacillus等,SUF中的硫和硫化物作为电子供体被微生物利用。

组成对淤泥免烧陶粒性能的影响研究

为实现河道淤泥资源化高效利用,在对河道淤泥进行成分分析和预处理的基础上,以淤泥为主料,以聚乙烯醇为成孔剂,生石灰、石膏共同作为激发剂,采用免烧法制备成陶粒,从组成的角度研究对陶粒的吸水率、单粒抗压强度、堆积密度的影响,最后通过正交试验优化试验配合比。研究结果表明:利用淤泥制备免烧陶粒,当用水量为原料总质量的80%时易成球且较为均匀;随着成孔剂掺量的增加,吸水率增大,单粒抗压强度和堆积密度下降;随着淤泥与水泥比例的增加,吸水率降低,单粒抗压强度和堆积密度增大;随着激发剂掺量的增加,吸水率有小幅提高,单粒抗压强度和堆积密度均呈现先增大后降低的趋势;通过正交试验确定淤泥免烧陶粒的最佳配合比:淤泥与水泥质量比为0.8,成孔剂的掺量为淤泥质量的4%,激发剂掺量为淤泥质量的7%。

一种新型钢渣基免烧陶粒滤料的制备及其性能研究

采用免烧工艺以钢渣为主要原料制备陶粒滤料,并用其替代高炉底滤法水冲渣工艺过滤池中的鹅卵石,为钢渣资源化利用提供新思路。在确定基础配比(钢渣:水泥为2.0)后,选取石膏和水玻璃作为激发剂研究其对滤料性能的影响。最终选取石膏添加量为8%作为滤料的最优制备参数,此时滤料颗粒强度为4.14 MPa,1 h吸水率为9.05%,颗粒密度为1.49 kg/m^(3),25次抗冷热冲击后强度降幅仅为3%,过滤速度为5.92 mm/s。借助X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对滤料进行物相组成和微观形貌的表征,发现所使用的激发剂可促进钢渣中主要矿物C_(3)S和C_(2)S的水化反应,生成C—S—H类凝胶,这些水化产物相互交织黏结,使滤料内部孔隙率降低,滤料颗粒强度和25次抗冷热冲击性能不断提升。该系列滤料同时也可作为建筑陶粒应用于建材骨料等。

磷石膏免烧轻集料的性能研究及固化机理分析

制备了磷石膏基免烧轻集料并测试了轻集料的相关性能,根据轻集料的表征分析其固化机理。当磷石膏掺量为54%时,表观密度最低为1277 kg/m3;掺量为51%时,堆积密度最低为953 kg/m3;掺量为45%时,21 d筒压强度最高为5.23 MPa,吸水率最低为25.5%。利用响应面模型分析粉煤灰、煅烧尾矿、生石灰配比对轻集料强度的影响,最优配比为m(粉煤灰)∶m(煅烧磷尾矿)∶m(生石灰)=23.53∶10.32∶2.88,此时预测21 d筒压强度为5.56 MPa,实际得到5.42 MPa,吸水率为24.5%,堆积密度为952 kg/m3,表观密度为1241 kg/m3的轻集料,对轻集料进行微观分析,发现板状磷石膏穿插胶凝在水化硅铝酸钙的地聚物网格中,针状钙矾石、钙沸石填充在孔隙中,各物料最终反应固化形成免烧轻集料。

赤泥基免烧陶粒的制备及性能影响因素

以拜耳法赤泥、高炉矿渣、硅灰为主要原料制备一种免烧陶粒,并探究了赤泥-矿渣质量比、Na_(2)SiO_(3)添加量、养护天数对免烧陶粒理化性能的影响。结果表明,赤泥基免烧陶粒的最佳制备条件为:赤泥、矿渣与硅灰质量比=5∶4∶1,水泥添加量(质量分数)10%,CaO添加量(质量分数)5%,质量分数2%Na_(2)SiO_(3)水溶液添加量为35 mL/100 g。经自然养护28 d后,该条件下制得的免烧陶粒单粒抗压强度为3.61 MPa,吸水度为16.03%,堆积密度为864.40 kg/m^(3),达到GB/T 17431.1-2010《轻集料及其试验方法》中普通轻质骨料的规范要求。经扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射(XRD)分析发现,最佳条件下陶粒内部物相紧密结合,孔隙封闭,水化作用下不断生成(C-S-H)凝胶和钙矾石类晶态组织,显著提高了陶粒的综合力学性能。本研究为赤泥等大宗固废实现资源化应用提供了一定的理论参考。

污泥焚烧灰免烧轻质骨料性能及重金属固化效果研究

焚烧技术能有效减少城市污泥(以下简称污泥)的有机污染物、细菌含量和污泥体积等,污泥焚烧后产生的污泥焚烧灰(SSA)大多采用填埋的方式处理,给生态环境和土地资源利用带来严峻挑战。以碱性激发剂制备SSA免烧轻质骨料(以下简称骨料),并探究了矿渣掺量对骨料物理力学性能的影响规律。结果表明:骨料的粒径主要集中在4.75~9.50 mm;骨料的密度等级和筒压强度分别介于700~900与1.86~4.20 MPa,符合《结构性轻骨料混凝土指南》(ACI-213R-03)和《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》(GB/T 17431.1—2010)要求;扫描电子显微镜(SEM)、能量弥散X射线分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、全自动压汞仪(MIP)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测试结果表明,矿渣发生地质聚合反应生成的地质聚合物凝胶能包裹SSA颗粒,并相互黏结形成球状颗粒骨料,增加矿渣掺量能有效减少骨料中的有害孔隙,达到增强骨料结构致密性的效果;SSA中的离子态Mn浸出值超出了非危险固体废弃物排放限值(3 mg/L),而骨料中的重金属离子浸出值均满足要求。上述研究成果能为SSA的资源化高效利用提供新途径。

免烧类绿沸石基复合材料的合成及其净水性能

为解决矿物凝聚除藻技术不能同步除氮除磷、材料易散失、底泥量大、去除效果持续性短等弊端,对11种矿物材料进行吸附去除NH_(4)^(+)-N、TP、Chl-a和TUB的性能测定筛选,以吸附NH_(4)^(+)-N效果最好的绿沸石为基础材料,制备5种免烧类绿沸石基复合材料(NGZC),分析NGZC的表面形貌结构,探讨了发泡剂和水泥用量、绿沸石与其余矿物的物料比等因素对NGZC净水性能的影响,以及NGZC投加量、水处理反应温度和时间等因素对去除河道污水中多种污染物效果的影响。结果表明,在设定的养护条件下,NGZC最佳制备条件为:水泥掺量为10%~15%,发泡剂掺量为0.25%~0.5%,绿沸石与牡蛎壳、凹凸棒石黏土、活性白土、水滑石、赤玉土的物料比分别为8∶2、4∶6、6∶4、4∶6、4∶6。最佳水处理条件为:25℃下,200 mL污染河水中加4 g NGZC,处理3 d。本研究为藻型富营养化水体的污染修复、非金属矿物和废弃物的资源化利用和水土保持等提供低成本的复合净水材料和新技术。

疏浚底泥基免烧陶粒的配合比设计及软化系数优化研究

固定疏浚底泥的掺量为50%,通过调整m水泥∶m石膏∶m矿渣设计制备了免烧陶粒,对比了改性前后免烧陶粒的筒压强度、吸水率和软化系数。此外,为了提高免烧陶粒的软化系数并降低水泥掺量,采用单纯形重心混料设计方法优化了免烧陶粒的配合比。结果表明:当底泥掺量固定为50%时,随着水泥掺量的增加,未改性和改性免烧陶粒的筒压强度和软化系数基本呈增大趋势,吸水率基本呈降低趋势;与未改性免烧陶粒相比,改性免烧陶粒的筒压强度和软化系数增大,吸水率降低;优化后的最佳m水泥∶m石膏∶m矿渣为0.60∶0.10∶0.30,此时,制备的改性免烧陶粒的软化系数为0.88,满足相关标准要求,且筒压强度较高,吸水率较低。

无机黏结剂制备免烧建筑装饰板材

有机胶水应用于建筑板材的生产中往往存在长期化学稳定性差,易燃,污染环境等缺陷,而地聚物材料具有环境友好的特点,具有替代有机胶水的应用前景。本文使用偏高岭土地聚物材料作为无机黏结剂,以景德镇日用废瓷作为骨料制备建筑板材。研究表明,当水固比为0.28,SiO_(2)/Al_(2)O_(3)为4.47,K_(2)SiO_(3)含量为4.5%时,养护14天后,可获得抗折强度为46.2 MPa,7天浸泡后溢出碱金属离子含量为12400 mg/L的免烧建筑装饰板材。