碱浸铅锌渣粉胶砂的制备及其性能研究

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碱浸铅锌渣是由碱浸-电解法工艺排放出的工业废渣,碱浸铅锌渣的有效综合利用是碱浸-电解法工艺进行大规模工业推广的前提。本文采用机械碾磨和高温煅烧的方法对碱浸铅锌渣进行活化处理,在分析其基本物化性质的基础之上,以10%-30%的质量比将其掺入到水泥中进行胶砂试验,分析了碱浸铅锌渣粉作为辅助胶凝材料对胶砂的流动性能、力学强度的作用机理,并对胶砂进行浸出毒性测试与γ射线屏蔽性能测试,进而探求将碱浸铅锌渣利用到砂浆领域的可行性。试验表明:  (1)经过单一机械碾磨的碱浸铅锌渣粉对胶砂的流动性能、力学性能有显著的抑制作用,故再对其进行700℃高温煅烧的复合活化后开展后续试验。  (2)碱浸铅锌渣粉经复合活化处理后,随着其掺量的增大,胶砂流动度降低,而强度变化则与碱浸铅锌渣粉粒径相关。当粒径大于150um,胶砂强度随着碱浸铅锌渣粉掺量的增大而降低,掺量为30%时,胶砂28天抗压强度高于32.5MPa;当渣粉粒径小于150um,胶砂强度随着碱浸铅锌渣粉掺量的增大呈现先增大后降低的趋势,在掺量为20%时达到最大。主要原因可能是:?碱浸铅锌渣粉在高温煅烧时形成的活性 SiO2、Al2O3与水泥熟料矿物水化过程中产生的 Ca(OH)2反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,在一定程度上地弥补了胶砂的强度损失;?粒径小于150μm的碱浸铅锌渣粉在煅烧过程中,部分SiO2、Al2O3化学键发生断裂、重组,并且在碱的激发下可发生聚合反应,形成三维网状结构的碱基地质聚合物。  (3)碱浸铅锌渣粉制备的胶砂对 Pb、Zn有较强的固化能力,在10%-30%掺量范围内,胶砂对Pb、Zn的固化率可以达到80%以上。胶砂浸出液中 Pb、Zn浸出值随着碱浸铅锌粉掺量的增大而增大,掺量小于20%时,Pb浸出值满足标准要求。  (4)经γ射线屏蔽性能测试,胶砂对γ射线的线性吸附系数随着碱浸铅锌渣粉掺量的增大而增高。基准组水泥胶砂试件对γ射线的线性吸附系数为0.073,半衰减层厚度为9.5cm。当掺量为30%时,胶砂的线性吸附系数升高到0.098,半衰减层厚度为7.07cm。  (5)经电子显微镜(SEM)分析,碱浸铅锌渣粉是一种玻璃态的潜在水硬性材料,通过机械碾磨与700℃高温煅烧复合活化后,以20%的掺量作为辅助胶凝材料添加到水泥中,能够制备出28天抗折、抗压强满足32.5等级要求、浸出毒性安全、并具有一定防辐射性能的胶砂,可以将其应用到砂浆以及低剂量防辐射混凝土领域。
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