地聚物胶凝材料性能与聚合机理的研究

地聚物胶凝材料作为一种新型水泥,具有早期性能好、体积稳定性好、耐久性好等优良性能,是一种"绿色环保"水泥.本文研究了胶凝材料的性能随水玻璃模数、煅烧温度、碱含量变化的规律,采用X射线、扫描电镜等对该胶凝材料的聚合产物的种类、形貌等进行了分析,探讨了地聚物胶凝材料的聚合机理.     

原位聚合法制备PVC/地聚物复合材料

通过偶联改性偏高岭土基地聚物存在下的氯乙烯原位悬浮聚合制备聚氯乙烯(PVC)/地聚物复合树脂,研究了地聚物加入方式与用量、复合分散剂组成对复合树脂颗粒特性和理化性质的影响,同时分析了PVC/地聚物复合材料的力学和热性能.结果表明,地聚物添加量质量分数不大于4％时,采用倒加料聚合工艺和聚乙烯醇/羟丙基甲基纤维复合分散体系,可聚合得到粒径分布较窄、理化指标符合国标要求的PVC复合树脂.随着地聚物添加量的增大,PVC/地聚物复合材料的抗冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率先增大后减小.与未添加地聚物的PVC材料相比,地聚物质量分数为3％的PVC复合材料的抗冲击强度和拉伸强度分别提高56％和14％.地聚物对PVC热分解脱除HCl过程有抑制作用,能提高PVC的分解温度,同时地聚物的加入可提高PVC耐热形变温度.     

水化石榴石对赤泥基地聚物形成过程的影响研究

拜耳法赤泥是铝硅酸盐矿物为主的碱性混合物,是制备地聚物材料的潜在原料.以高温拜耳法赤泥的主要成分水化石榴石为原料制备了地聚物材料,并分析了其强度形成及固碱机理.研究表明,水化石榴石经焙烧、碱激发可制备以水化聚硅铝酸盐(Ca-PS、Na-PS)、水化铝酸钙(C3AH6)为主的钙基地聚物,其形成可分为三个步骤:高温下水化石榴石发生Al-O链断裂,分解成钙基铝酸盐、聚铝硅酸盐;在水玻璃的激发下,聚铝硅酸钙中Al-O链断裂,形成正硅铝酸钙的水化物并释放出氢氧化铝;铝酸钙、氢氧化铝、氢氧化钙与自由的硅酸根离子、钠离子反应生成聚硅铝酸钙、聚硅铝酸钠的水化物,并排除剩余的水分,固结硬化成地聚物材料.钠离子在地聚物的形成过程中进入结构被固定下来,可以有效抑制赤泥基材料的泛碱.     

碱浸铅锌渣地聚物的制备及其力学性能研究

碱浸铅锌渣是铅锌矿渣中提炼锌粉后产生的碱性废渣.经活化及碱激发处理,可制备地聚物材料,这为碱浸铅锌渣的综合利用提供了新的思路.以碱浸铅锌渣和偏高岭土为原料,以硅酸钠溶液和氢氧化钠为激发剂制备出碱浸铅锌渣地聚物并分析其力学性能.通过正交试验方法考察了碱浸铅锌渣掺量、激发剂模数以及激发剂掺量对碱浸铅锌渣地聚物的力学性能的影响,并采用SEM和XRD技术分析其制备机理.试验结果表明:当液固比为0.5的条件下,碱激发剂模数为1.2,碱激发剂掺量为65％,碱浸铅锌渣掺量为45％时,制备出碱浸铅锌渣地聚物的28 d抗压强度能达到49.6 MPa,且碱激发剂掺量为影响其抗压强度的第一要素;分析原料与产物XRD测试结果,碱浸铅锌渣地聚物发生聚合反应,且生成了Na2 Al2 Si3 O10·2H2 O及Na6 Si8 O19等符合地聚物材料结构特征的物质.     

铝厂赤泥制备无机高分子絮凝剂聚硅酸铁及应用

研究了以铝厂赤泥为原料，在常压通氧的条件下，用稀硫酸浸取制备无机高分子絮凝剂聚硅酸铁(PSV)的方法，确定了合理的生产工艺和操作条件。用该絮凝剂处理工业废水，并与聚合硫酸铁(PFS)的处理效果比较。化学需氧量(CODCr)和色度去除率提高约20％25％，固体悬浮物(SS)去除率提高约10％，同时探讨了该絮凝剂处理废水的反应机理。     

拜耳法赤泥的活性研究

论文通过XRF对拜耳赤泥元素及氧化物含量进行分析;对拜耳赤泥的比表面积、吸水率、粒度和密度等物理性能进行测试;以活性粉煤灰作为参考,通过取代水泥法和氧化钙法,对比分析了拜耳赤泥和粉煤灰的活性.结果为:拜耳赤泥中的氧化铝含量较粉煤灰高,氧化钙含量低于粉煤灰;比表面积为粉煤灰比表面积的1.63倍,吸水率也高于粉煤灰;随着取代量的增加,赤泥和粉煤灰试件7d和28 d的抗压和抗折强度呈下降趋势;经过高温养护2h后,赤泥/氧化钙系列试件的抗压强度均明显高于粉煤灰/氧化钙试件的抗压强度.试验用拜耳赤泥的活性高于Ⅰ级粉煤灰的活性.     

硅铝原料对地聚物制备和性能的影响

本文主要讨论了偏高岭土、粉煤灰,及水玻璃这三种硅铝源对地聚物的影响,结果表明粉煤灰和偏高岭土的不同掺比对材料的早期强度影响很大,最佳粉煤灰掺量为65%,水玻璃主要影响材料的28 d强度以及凝结时间.最佳模数为1.4.以这两个条件在常温下制备的试体的28 d强度为77.8 MPa.XRD图谱表明地聚反应的主要产物为无定形的硅铝酸盐胶凝相,原料中的莫来石和石英,不参与地聚反应,FT-IR图谱中键位的偏移、旧键消失、新键的产生说明偏高岭土和粉煤灰均参与了地聚反应.偏高岭土中残存的6配位的Al-0转变成了4配位的Al-0.NMR说明4配位的Al-O为主要存在形态,Si的主要键接方式为SiQ4(4Al),还有少量SiQ4(2Al)存在,产物为PS型.     

地聚物多孔轻质高强材料的制备及孔结构特性

为了解决地聚物多孔材料质轻与高强难以取得一致性的问题,本文采用正交试验,对粉煤灰地聚物多孔材料表观密度和强度进行试验,在此基础上,利用超细矿渣粉的独特性,对双氧水发泡剂及辅助稳泡材料进行了优选,制备出抗压强度达到5.9 MPa、表观密度仅为557 kg/m3的地聚物多孔材料.结果表明:当粉煤灰/矿渣比例为1:1,双氧水掺量为2.0％,硬脂酸钙掺量为1.0％,MnO2掺量为0.3％,制备的矿渣-粉煤灰基地聚物多孔材料可以达到质轻高强的目的.采用XRD、SEM和低场核磁共振技术对多孔材料进行了微观测试,并对其抗压强度、表观密度与孔结构之间关系进行了分析.     

拜耳法赤泥基轻质保温陶瓷的制备

以拜耳法赤泥、玻璃粉和钾长石为原料,采用可燃物燃尽发泡法制备了轻质保温陶瓷.研究了不同煅烧温度对试样物理性能的影响,并对烧结试样的微观结构、物相以及碱溶出进行了分析.结果表明:试样最佳煅烧温度为1070℃;试样气孔为闭口孔,呈密排六方分布;主要物相是霞石,碱溶出量很少.     

不同活化方法对提钒尾渣地聚物性能的影响

本研究采用机械活化、化学活化和机械-化学活化三种方法活化提钒尾渣制备地聚物,考察不同活化方法对提钒尾渣地聚物性能的影响,并采用XRD、FTIR、SEM对地聚物试样进行微观表征.结果如下:最佳活化方法为机械-化学活化,最佳活化条件为:掺入8％的Ca(OH)2并振磨1 min,制得的地聚物试样有较好的抗压性能,微观分析表明:与其它活化方式相比,最佳活化条件下制得的地聚物的矿物组成中沸石相最多,试样中Si-O-T(T=Si或A1)的不对称伸缩振动峰向低波数迁移的趋势比较明显,地聚合程度最高,而且其微观形貌主要是成片的凝胶相,孔隙较少,结构致密,具有很好的抗压性能.     

拜耳法赤泥固化技术研究

本文以拜耳法赤泥固化干堆为背景,研究了低温陶瓷胶凝材料对赤泥固化效果的影响.结果表明,在浓度为60％的浆体中加入胶凝材料可显著提高材料土工力学性能.同时XRD、SEM分析表明,低温陶瓷胶凝材料中活性硅酸盐矿物在赤泥游离碱激发作用下,反应生成水化铝硅酸盐和水化硅酸盐,这些水化产物填充于赤泥颗粒间,使颗粒胶结连接成具有一定承载力的复合材料,实现了尾矿的安全堆存.     

拜耳法赤泥中Na+的浸出实验研究

本文通过H2O、NH4Cl和柠檬酸三种浸取剂分别浸取对赤泥中的Na+,并通过XRD分析了浸取前后赤泥中矿物组成的变化来研究拜耳法赤泥中Na+的浸出特性.结果表明,NH4 C1对赤泥中Na+的一次浸取率与赤泥经多次水洗的浸取率之和相同;柠檬酸对赤泥中Na+的一次浸取率可达到95.56％.从XRD图上发现NH4Cl可不破坏[A16Si6O24]结构而浸出可溶性的Na+,而柠檬酸则会破坏[Al6Si6O24]结构使赤泥中Na+完全浸出.     

拜耳法赤泥对自密实砂浆工作性能及自收缩特性影响分析

论文研究拜耳法赤泥对自密实砂浆工作性能和收缩特性的影响.试验中,以赤泥取代粉煤灰设计不同配合,研究其对砂浆的流动性能、抗压强度、自收缩性能的影响.结果显示,由于赤泥的高吸水特性,其加入会使自密实砂浆的流动性降低,但正是由于这一特性,减少了砂浆的离析和泌水现象;赤泥的加入,不仅使砂浆的抗压强度得到提高,同时减少了砂浆的自收缩.这可能是由于赤泥的火山灰活性和内养护作用所致.     

拜耳法赤泥脱硫特性研究

通过自制鼓泡反应器和XRD等手段研究赤泥处理低浓度SO2的脱硫效果及其脱硫机理.试验结果表明,当赤泥浆液固液比为1∶20,赤泥浆液在排放标准内能容硫362.7 mg/g,且赤泥浆液能够在酸性条件下净化SO2,其浆液pH值能降至1.58左右.浆液脱硫过程中固相物质发挥了更大脱硫作用,并提出赤泥分阶段脱硫机理:碱性物质脱硫阶段和铁离子催化氧化脱硫阶段.试验还证明了在赤泥浆液pH≤4时,浆液中铁离子的溶出促进SO2的吸收,且这种促进作用为催化氧化作用.SO2与赤泥反应的最终产物主要为硫酸钙和斜钠明矾.     

拜耳法赤泥固化CO2反应特征的研究

以拜耳法赤泥为CO2固化剂,研究了不同压力下赤泥对CO2的固化封存能力,以及固化CO2过程中矿物物相的化学转化行为.探讨了温度、液固比、粒径、时间等因素对赤泥固化CO2效率的影响以及赤泥固化CO2过程Na、K的浸出特性变化.结果表明,CO2压力为0.6 MPa、1 MPa、1.6 MPa时,赤泥固化CO2的饱和增重率分别达到2.36％、2.70％、3.07％.随反应时间的变化,赤泥浆液的pH值不断下降,最后稳定在6.40左右.液固比减小,赤泥粒径减小,在2060℃之间温度升高,有助于赤泥固化CO2效率的提高.赤泥固化CO2后Na、K的浸出量增加.XRD和红外光谱分析显示赤泥固化CO2后主要形成的矿物相是钙霞石(cancrinite)和方解石(CaCO3).不同压力下赤泥对CO2的固化反应符合准一级动力学方程.     

拜耳法赤泥脱硫概述

介绍了大气中硫的污染及国内外脱硫技术,分析了各种技术的处理现状。结合拜耳法赤泥的性质,阐述了拜耳法赤泥吸收含硫废气的研究现状。经过吸收SO2、SO3、H2S改性后的赤泥,更易于开发利用,能大量作为建筑、铺路材料,达到"以废治废、变废为宝、综合利用"的目的。     

拜耳法赤泥脱碱研究现状

叙述了拜耳法赤泥脱碱的意义以及我国拜耳法赤泥的物理化学性质以及物相特点,结合国内外拜耳法赤泥脱碱研究现状,总结了目前拜耳法赤泥脱碱工艺存在的问题,并提出了拜耳法赤泥高效脱碱的建议和意见.     

赤泥制备混凝剂盐基度及混凝效果研究

根据盐基度测定以及混凝实验结果,对以赤泥为原料制备水处理混凝剂进行了研究.以碳酸镁为盐基度调整剂,通过正交实验确定混凝剂的最佳聚合条件如下:80℃下,pH=4,聚合时间为24 h,盐基度调整剂的投加量为60 g·L-1.对4种盐基度调整剂(碳酸镁、碳酸钙、氢氧化钙、碳酸钠)制备的混凝剂进行对比,结果发现,以碳酸钠为调整...     

Synthesis and Characterization of Geopolymer from Bayer Red Mud with Thermal Pretreatment

A composite geopolymeric material was synthesized from Bayer red mud combined with granulated blast‐furnace slag. Thermal pretreatment was applied to improve the solubility of red mud in alkaline solution to promote geopolymerization. The dissolution efficiencies of alumina and silica reached a maximum when red mud was calcined at 800°C, resulting in the highest compressive strength of binders. It was demonstrated that a higher solubility of calcined red mud led to a higher strength of the composite binders. The characteristic microstructures of hydration products were studied to illustrate the geopolymerization process by XRD, FTIR and SEM. The results showed that aluminosilicates were dissolved in the alkaline solution to form nanostructural particulates during the early dissolution process, and then accumulated to form highly dense geopolymeric matrices through solidification reaction. The coexistence of geopolymer and C–(A)–S–H is suggested to contribute to the good performance of the composite binders.