改性矿物吸附剂对半挥发性重金属Pb的固化研究

利用高岭土等矿物吸附剂固化半挥发性重金属,是高温处置固体废弃物时降低其环境危害的有效途径。但超过1100℃时,高岭土中的无定形硅铝相转化为莫来石晶体,伴随层状结构坍塌,产生高温失活现象。本文利用硅灰、氢氧化铝和碳酸钙调整高岭土的化学组分,在0~1450℃区间内设置3种煅烧模式,分析矿物吸附剂对重金属Pb的固化效果。结果表明,使用矿物吸附剂可以明显提高PbO的起始挥发温度并降低其挥发率,起到固化重金属Pb的效果。综合考虑吸附剂中重金属Pb的含量和残渣态的比例,适当增加硅和铝的含量均可明显提高吸附剂中重金属Pb的固化率,其中高铝吸附剂在1450℃时对重金属Pb的固化效果更优。这是由于引入的硅和铝可与高岭土中的硅酸盐发生反应,生成非晶硅铝酸盐相。此外,吸附剂对重金属Pb的固化效果与煅烧制度密切相关。研究结果可为水泥窑协同处置废弃物中半挥发性重金属的固化提供理论基础。

超细粉煤灰和减水剂对AAFA胶凝材料常温性能的影响

利用超细粉煤灰部分取代Ⅰ级粉煤灰,在常温条件下制备碱激发粉煤灰(AAFA)胶凝材料,并采用减水剂对其流动性能进行优化.结果表明:超细粉煤灰掺量为50%的AAFA浆体初凝时间为42 min,3 d抗压强度为12.78 MPa,但表观黏度太大,导致常规试验无法测出其流动度值;萘系减水剂可增强AAFA浆体中粉煤灰颗粒的分散程度,大幅降低浆体的表观黏度,显著提高其初始流动度及流动度保持率,但会包裹粉煤灰颗粒并弱化凝胶产物间的连接,延长AAFA浆体的凝结时间,并对其早龄期抗压强度产生不利影响;萘系-三聚氰胺复合减水剂亦可显著降低AAFA浆体的初始表观黏度,提升其初始流动度,同时影响浆体的聚合反应进程,对其抗压强度发展产生一定促进作用,但导致浆体流动度损失加大.

粉煤灰性质对微波加热碱激发材料强度发展的影响

以Ca含量和细度不同的粉煤灰制备碱激发粉煤灰(AAFA)胶凝材料,并在水化早期对其进行微波加热养护,研究其抗压强度和微观结构的发展规律,探讨微波加热养护对强度发展的影响机理.结果表明:增加粉煤灰的Ca含量及适当减小粉煤灰的细度均可显著提高微波加热养护后AAFA试件的抗压强度,但会加剧其28 d龄期后的强度倒缩;水化硅(铝)酸钙(C-(A)-S-H)凝胶中的Ca2+溶出后碳化形成致密度较差的海绵状凝胶、水化硅铝酸钠(N-A-S-H)凝胶分解及其体积缩小均是引起微波加热养护后AAFA试件强度倒缩的原因;由超细粉煤灰(D50=3.96μm)制备的AAFA试件呈现出远低于基准试件的抗压强度,不适合采用微波加热养护.

微波场下微珠对碱激发粉煤灰早期力学性能的影响

基于多级微波养护制度,在经浮选、磁选后的焙烧粉煤灰中掺入炭粒、漂珠和磁珠等微珠,研究微珠在微波场下的水化行为及其对碱激发粉煤灰基胶凝材料早期力学性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析其微观结构.结果表明:掺加5%炭粒对微波养护碱激发粉煤灰基胶凝材料的早期抗压强度没有影响,5%漂珠和磁珠能够显著提升其早期抗压强度;微波养护试样中都生成了羟基方钠石和钠系菱沸石,炭粒、漂珠和磁珠均不会改变水化产物的类型;碱激发反应能够在结构中空的漂珠内外同时进行,因此可以适当缩短富含漂珠的碱激发粉煤灰试样的微波养护时间.

微波养护阶段碱激发粉煤灰胶凝材料的力学性能

为探明微波养护与不同组分碱激发粉煤灰胶凝材料(AAFA)的适应性,采用掺加偏高岭土或硅灰来调整原材料硅铝比的方法,研究微波养护时不同硅铝比AAFA试件的力学性能发展规律,并分析AAFA的聚合反应产物和微观结构.结果表明:与传统蒸汽养护相比,微波养护后硅铝比大于1.92的AAFA试件早期强度发展更快,但微波养护时间过长会使试件呈现明显的强度倒缩;硅铝比小于1.97的AAFA试件内部可生成较多的富铝水化铝硅酸钠(N-A-S-H)凝胶相,具备更为致密的微结构和更优异的高温稳定性,使其在微波养护阶段的最大抗压强度较高,同时可避免强度倒缩现象出现.