工业固体废弃物制备陶粒及其应用研究进展

综述陶粒的分类、陶粒制备工艺、工业固体废弃物制备陶粒的原理;粉煤灰、尾矿、废渣、污泥等固体废弃物为原料制备陶粒的技术;以及陶粒用作吸附材料、制备混凝土砌块、制备支撑剂方面的应用。提出固体废弃物制备陶粒的技术有研究基础,可行性较高,是发展固体废弃物资源化利用的重要途径。认为未来应充分发挥大宗固体废弃物的资源特点与成本优势,制备质轻、多孔、高强陶粒并提高产品综合性能;烧结法制备陶粒技术大规模应用的关键是通过配方优化、装备研发等降低生产能耗。     

工业固体废弃物资源综合利用技术现状

工业固废的综合利用已经成为建设资源节约型、环境友好型社会的重要措施。详细介绍了近几年来我国工业固废产生和处理的总体情况;概括与总结了粉煤灰、炉渣、尾矿、副产石膏、赤泥以及煤矸石等几种总产生量较大、品种较为集中的大宗工业固废的利用现状;同时以煤矸石为例详细介绍了其综合利用概况以及产业化情况,特别是利用其制备高性能混凝土、新型耐火材料、新型功能材料等高值产品将是未来的重要发展方向;最后,展望了我国大宗工业固废资源化利用技术的发展趋势。     

工业固废基地质聚合物在环境领域的应用研究进展

工业固废基地质聚合物是一种以工业固体废弃物为原料制备而成的新型绿色凝胶材料,具有原料来源广泛,成本低廉,绿色环保等特点,是工业固废资源化利用的重要途径之一,在环境保护领域具有十分广阔的应用前景。重点概述了不同工业固废制备地质聚合物的研究现状,并介绍了其在碳捕集、废水治理、固化重金属以及其他环境治理领域的应用研究进展,以期推动固废基地质聚合物的研究和促进工业固废的资源化利用。     

绿色道路胶凝材料的研究现状及发展趋势

主要介绍了国内外公路的发展现状,通过对水泥路面和沥青路面的比较,以及对水泥工业发展、沥青资源利用和碱胶凝材料研究进展的分析,浅谈了绿色道路胶凝材料的发展趋势.充分利用工业废渣制备性能优良的道路胶凝材料,符合科学发展观的原则,符合推动资源节约型和环境友好型行业建设,实现交通可持续发展的战略.     

铅锌渣生态胶凝材料的制备及水化特性研究

铅锌冶炼渣经高温熔融,水淬急冷会形成玻璃形态物料,在碱性条件下具有一定的活性,可用于生产建材掺合料和胶凝材料。以铅锌渣为主原料,添加少量水氯镁石、钙基固废和水泥作为激发剂,成功制备了铅锌渣生态胶凝材料。通过电子万能试验机、X射线衍射仪(XRD)分析了胶凝材料的力学性能和水化产物特征;通过正交试验的方法研究了胶凝材料力学性能的变化;并通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、压汞仪(MIP)等方法分析了胶凝材料水化产物的微观形貌及结构特征。结果表明,当水氯镁石掺量为3%(质量分数),固废总掺量为70%(质量分数),水灰比为0.4,钙基固废掺量为16%(质量分数)时,制备出的铅锌渣生态胶凝材料性能最优,其28 d抗压强度达到9.73 MPa,且水灰比为影响抗压强度的第一因素;XRD分析表明,胶凝材料发生了聚合反应,生成了-Si-O-Si-的结构;SEM分析表明,胶凝材料水化产物微观下呈现蜂窝状结构,这种结构激发了其潜在水化活性,提升了材料的力学性能;FT-IR分析表明,Si-O键逐渐聚合为Si-O-Si键,C-S-H中硅氧四面体聚合度增加;MIP分析表明,胶凝材料的孔径较小,硬化体结构密实,强度较大。     

利用工业固体废弃物制备烧胀陶粒的研究进展

工业固体废弃物是一种放错位置的资源。阐述了利用工业固体废弃物制备烧胀陶粒的可行性,综述了以煤矸石、粉煤灰、钢渣、尾矿等工业固体废弃物为原料制备烧胀陶粒的国内外研究进展,并分析了利用工业固体废弃物制备烧胀陶粒目前存在的主要问题和发展前景。     

硅铝调整剂对赤泥制备陶粒的影响

为经济有效地利用我国排放量巨大的赤泥,消除其对环境的污染,在对赤泥进行化学组成、矿物组成和热稳定性分析基础上,提出以赤泥本身方解石为发泡剂,外加废玻璃、膨润土为硅铝调整剂制备赤泥陶粒的研究,并利用XRD和SEM方法对所得陶粒的组成和内部结构进行了分析.结果表明:废玻璃、膨润土单独调整或联合调整均可优化赤泥陶粒的性能,但...     

高炉矿渣二次资源合成绿色无机材料的研究进展

以高炉矿渣为原料合成绿色无机材料,不仅为固体废弃物的深度利用提供了一条新的思路,而且为多种无机材料的廉价合成提供了一条新的绿色工艺.在简单介绍高炉矿渣矿物及化学组成的基础上,综述了利用高炉矿渣二次资源合成Sialon、水泥及混凝土、涂料、胶凝材料、矿渣纤维、硅灰石、多孔陶粒、泡沫材料、微晶玻璃、透水砖等绿色无机材料的研究进展,并对其发展前景进行了展望.     

新型矿浆材料脱硫现状及研究进展

以锰矿浆、磷矿浆、钒矿浆、镁渣浆、铜渣浆及赤泥为主要分析对象,综述了目前已有的矿浆脱硫技术。其中,锰矿浆、磷矿浆、钒矿浆脱硫技术已有相关中试实验或工业化应用研究;镁渣浆、铜渣浆及赤泥脱硫方法采用工业废弃物作为脱硫剂,既能解决工业废弃物的处理难题,又能实现以废治废,清洁生产。阐述及探索了矿浆中所含的碱性金属氧化物及过渡金属离子液相的催化氧化作用,并对未来矿浆(大宗工业固废如锰渣等)作脱硫剂的机理、可行性、工业化应用等研究提出展望。     

沸石胶凝增强复合包装板材的制备及性能

目的 为了拓展固废资源化的应用,本研究以生物质废料（秸秆粉、废木屑）为基体,以预处理后的污水污泥焚烧灰作为填料,采用热压成型制备了一种沸石胶凝增强复合包装板材。方法 通过XRD、SEM等方法表征预处理前后填料的元素组成、晶体结构、微观形貌等,并研究预处理填料对制备复合包装板材性能的影响趋势以及增强机制。结果 添加质量分数为22.5%的预处理后的填料制备的复合板材,其弯曲强度为27.73MPa,压缩强度为44.38MPa,在力学性能、隔热性能和吸水厚度膨胀率等方面均明显优于未经过预处理的对照组,满足GB/T7284—2016《框架木箱》、GB/T23898—2009《木托盘用人造板》等国家标准的要求。复合板材性能的增强主要归因于预处理引起填料相组成及结构的变化。由于方沸石晶相的生成,填料对自身和基体的吸附性、易分散性得到极大改善。结论 经过预处理的填料制备的沸石胶凝增强复合包装板材性能优异,在木包装领域及建筑领域具有广阔的应用前景。该研究可为大宗固体废弃物资源化利用提供高附加值的解决方案,还可以为缓解林产资源短缺的现状提供新的思路。     

胶砂比对低钙固碳胶凝材料砂浆碳化硬化性能的影响

为了降低生产高性能预制建材制品过程中二氧化碳的排放,用工业原料石灰石和砂岩在1 275℃煅烧制备了一种低钙固碳胶凝材料,研究了胶砂比(1∶0、1∶1、1∶2、1∶3)对低钙固碳胶凝材料碳化程度及砂浆早期碳化硬化性能的影响规律,并通过XRD、TG-DTA、FT-IR、SEM、纳米压痕、压汞仪等研究了碳化低钙固碳胶凝材料浆体与硅质河砂骨料的界面矿物组成、孔隙率及微观力学性能演变规律。结果表明,随着胶砂比的降低,固碳胶凝材料的碳化程度显著提高;而胶砂比为1∶1时砂浆的抗压强度最高,碳化养护24 h抗压强度达到46.9 MPa;继续降低胶砂比,砂浆的碳化硬化性能下降,可能与碳酸钙晶体在界面过渡区的富集有关。     

赤泥复合充填材料浸出行为及固化机制

针对赤泥高碱性、化学成分复杂、资源化利用率低的问题,以赤泥协同粉煤灰等多固废制备矿山充填材料,对比研究赤泥复合材料配比对充填体抗压强度的发展规律,采用XRD、SEM等微观分析手段揭示充填材料水化机制,通过淋溶试验、毒性浸出试验探明充填体固碱机制、浸出行为及毒害离子固化机制。结果表明：赤泥复合材料质量比为赤泥∶粉煤灰∶水泥=3:7:0.4时,充填体3、7、28天抗压强度分别为0.76、1.35、1.87 MPa,材料成本为78.08元/吨,满足矿山充填开采要求。在赤泥-粉煤灰-水泥的协同互锁作用下,充填体生成了以水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、钙矾石、钠系菱沸石为主的水化产物,且赤泥∶粉煤灰质量比越小,粉煤灰比表面积越大,充填体结构越致密,固碱效果越好。钙矾石和C-S-H凝胶通过物理固封和化学结合的形式,使赤泥复合材料毒性离子浸出浓度满足固废要求。     

煤矸石建材资源化的研究进展

煤矸石是煤炭开采和煤炭洗选加工过程中产生的固体废弃物,利用煤矸石生产建材是煤矸石资源化的有效途径;结合煤矸石的性质,介绍了煤矸石建材资源化的研究进展,尤其是在胶凝材料、混凝土、砂浆和砌体材料等方面的最新研究成果;指出煤矸石建材资源化还存在一些不足,需要进一步研究来提高煤矸石利用量和附加值.     

高铁钢渣作碱激发剂对过硫磷石膏矿渣凝结硬化性能的影响

磷石膏作为磷化工企业湿法生产磷酸产生的固体废弃物，由于其杂质含量高、晶体结构存在缺陷导致其应用性能远不如其他副产石膏，现已成为我国主要的工业固废之一。为实现磷石膏的低成本化、大掺量化及高性能化应用，本研究基于全固废胶凝材料设计思路，将活性较低的高铁钢渣作为碱激发剂制备过硫磷石膏矿渣水泥，并探究物理、化学活化处理钢渣对胶凝材料凝结硬化的影响。测试结果表明：球磨时间的延长有助于细化大粒径钢渣并分散部分团聚颗粒，提升钢渣各龄期的活性指数，最佳球磨时间为20～40 min。相较于CaO,利用高铁钢渣作为碱激发剂时不利于新拌浆体的早期凝结硬化，但是对后期强度发展具有较好的促进作用，28 d时抗压强度可超过50 MPa。SEM测试结果显示，随着水化的持续进行，基体内生成大量C-(A)-S-H凝胶包裹未反应的石膏，结晶良好的棒状钙矾石填充缝隙和孔洞，进一步提升了基体的密实度。     

碱激发碳酸盐复合胶凝材料性能研究

以白云石粉为主要原料,矿渣、粉煤灰和偏高岭土为辅助原料,用改性水玻璃激发的方式,制备得到碱激发碳酸盐复合胶凝材料。通过正交试验,研究了水玻璃的模数(A)和固含量(B),水玻璃与固体粉料的比例(C,简称液固比),以及矿渣(D)、粉煤灰(E)和偏高岭土(F)在固体粉料中的质量分数,对碱激发碳酸盐复合胶凝材料的流动度、凝结时间和力学强度的影响。结果表明,B、C和F对流动度影响显著,B和C对凝结时间影响显著,6个因素对力学强度的影响比较复杂。制备得到的碱激发碳酸盐复合胶凝材料流动度较好,凝结时间适宜,早期强度可达到37.9MPa,绝热温升为31.8℃。和混合水泥相比,碱激发碳酸盐复合胶凝材料在某些领域更有优势得到应用。     

脱硫渣制备高性能矿物材料的研究进展

概述了脱硫渣的特点及研究现状,阐明了脱硫渣制备高性能矿物材料的现实意义。系统介绍了脱硫渣在建筑材料、陶瓷材料、胶凝材料、回填路基材料、生态环境材料以及冶金助熔材料等方面的最新研究进展,从固体废弃物利用的角度指出了利用脱硫渣制备高性能矿物材料从而达到高值化利用的发展方向。     

拜耳法低铁赤泥在电石渣-脱硫石膏体系中的水化硬化特性

为促进拜耳法赤泥在胶凝材料中的大宗化和高附加值利用,以山西孝义拜耳法低铁赤泥为研究对象,借助XRD、FTIR、SEM、ICP-OES等现代测试手段,研究了拜耳法赤泥在电石渣-脱硫石膏体系中的水化硬化特性。研究表明,拜耳法低铁赤泥具有潜在活性,氧化铝为其活性的最主要来源,在电石渣-脱硫石膏体系中,通过电石渣的补钙作用和脱硫石膏的促进激发作用,赤泥中的氧化铝得以有效激发,其水化产物主要为钙矾石、C-S-H凝胶、水化硫铁酸钙、钙霞石、无水芒硝和氢氧化铝。     

硝酸钠/兰炭灰复合相变储热材料的制备及性能

工业固废兰炭灰(SCA)大量堆积会造成局部生态环境破坏,为促进工业固废兰炭灰的规模化消纳及复合相变储热材料(SSPCCs)的低成本制备,创新提出兰炭灰作为骨架材料制备复合相变储热材料。为研究兰炭灰骨架复合相变储热材料的可行性,制备了8种不同比例的NaNO₃/兰炭灰复合相变储热材料,采用差示扫描量热法、激光导热分析法、微观形貌分析法、定速加压法和X射线衍射法对NaNO₃/兰炭灰复合相变储热材料的关键性能进行表征。结果表明,未发生明显泄露和形变的样品NaNO₃/SCA-50具有最佳兰炭灰与NaNO₃质量比(5∶5),其抗压强度达到96.98 MPa,100~380℃范围内储热密度达到338.24 J/g;经4027次加热/冷却循环后,样品NaNO₃/SCA-50保持良好的热稳定性和化学相容性。兰炭灰作为骨架材料制备复合相变储热材料具有较好的可行性,为工业固废兰炭灰的资源化利用提供了新的途径。      

赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化特性*

采用XRD、IR、TG-DTA、MIP等手段表征赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化产物及其硬化浆体的孔结构, 研究了解赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化特性。结果表明, 赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化产物主要有C-S-H凝胶、钙矾石和Ca(OH)₂, 前两者对其强度的发展有促进作用; 水化1 d至90 d其中Ca(OH)₂的含量呈先升高后降低的趋势; 随着水化反应的进行在CaO/SiO₂比值较低的赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料中Si-OH基团之间发生聚合反应, 水化产物的聚合度升高; CaO/SiO₂比值为0.95和1.04的赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的硬化浆体具有较好的孔结构, 而CaO/SiO₂比值为1.13的胶凝材料硬化浆体的孔结构相对较差。     

工业固体废弃物制备二氧化硅功能材料的研究进展

近年来,我国每年产出约33亿t固体废弃物.工业生产过程中产生的固体废弃物常常露天堆存于自然环境中,对土壤、水及大气环境产生污染,也给人类的生存带来巨大的潜在危险.综合利用的效率较低且增值空间不大是固体废弃物大量堆积的主要原因之一.因此,寻求高效的综合利用固体废弃物的处理方法迫在眉睫.电炉黄磷渣、钢铁及有色金属冶炼过程产生的炉渣、建材及电力行业产生的粉煤灰等是常见的大宗固体废弃物,这些废弃物中皆富含二氧化硅,且二氧化硅主要以硅酸盐、晶态二氧化硅和非晶态二氧化硅等形式存在.此外,根据固体废弃物产生的渠道和生产方式不同,也会含有其他不同的矿物相组分,有时也会存在稀土元素、氧化铝及其他高价值的有色金属元素.将固体废物中的稀土金属及氧化铝等高值有价元素分离提取后,可以制备白炭黑、二氧化硅气凝胶,也可以同时利用固体废弃物中的二氧化硅和氧化铝制备沸石.白炭黑是具有高孔隙率、高分散性及良好热稳定性的无定形纳米二氧化硅材料,是制备催化剂、橡胶增强剂、触变剂、热绝缘体等材料的重要原料,被广泛用于橡胶、化工、电子、医药等领域.二氧化硅气凝胶拥有比表面积大、体积密度低和导热系数低等优点,可用于制备催化剂的载体、保温隔热材料、电子薄膜材料及射电发光器件等.由氧化铝源、硅源形成铝硅酸盐凝胶后再经水热处理合成沸石,其由于发达的孔结构可以容纳多种阳离子,具有吸附、离子交换和催化等一种或多种性质,被广泛用作工业吸附剂、催化剂、膜材料和膜加工的添加剂、离子交换材料及化学传感器等.将富含二氧化硅的固体废弃物中的高价值有价元素提取后,制备白炭黑、二氧化硅气凝胶或者沸石,是提高固体废弃物利用率和增值率的一种有效途径.本文对比分析了几种典型富含二氧化硅的固体废弃物的组成和二氧化硅在其中的矿相特征,综述了该典型固体废弃物中二氧化硅的分离及制备白炭黑、气凝胶和沸石等功能材料的研究进展,以期为固废制备二氧化硅功能材料提供参考.