高炉渣基矿物聚合材料的制备及其应用探讨

• 作 者: 倪建娣
• 机 构: 中国科学院过程工程研究所
• 出 处: 中国科学院过程工程研究所
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 高炉渣 矿物聚合材料 常温固化 铝硅酸盐 胶凝材料 力学性能 耐火性能

矿物聚合材料是一种具有三维网络结构的半结晶铝硅酸盐胶凝材料。矿物聚合材料因具有良好的力学性能、耐火性能、抗化学腐蚀性能及对液体具有较低的渗透率，可用于制作高强建筑材料和耐火隔热板，也可用于海水等腐蚀性环境中的工程建设，因而备受关注。高炉渣作为冶金工业的副产物，产量大，利用率仅在80％左右，大量堆存，资源浪费和环境污染。目前中国大多数重金属废水处理设施，只注意废水本身的处理，而忽视产物的回收利用或无害化处理，任其流失于环境中，造成二次污染，针对以上问题，结合高炉渣具有潜在的活性以及多孔性，本文采用高炉渣吸附重金属离子，用矿物聚合的技术在常温下固化含重金属的高炉渣，使无害化和资源化。研究主要取得的结果如下：　　
1.用高炉渣制备矿物聚合材料，从抗压强度、抗折强度和吸水性等方面对高炉渣基矿物聚合材料的性能进行了分析，阐述了各种原材料成分、固化温度对其性能的影响，剖析其内部结构变化过程。研究结果表明高炉渣基矿物聚合材料在固化过程中从无定形结构向半结晶结构转变，生成黄长石晶体，1d抗压强度达到47MPa，28d抗压强度达到72Mpa，达到快硬高强铝酸盐水泥CA625要求。　　
2.利用高炉渣吸附重金属，研究结果表明高炉渣对很多重金属离子都有较好的吸附能力，对Pb2+和Ni2+的24h吸附量分别为50和112mg/g。　　
3.探讨矿物聚合材料固定有毒废物，采用加入可溶性盐类的方法做矿物聚合材料中重金属元素溶解性和浸出率模拟试验。结果显示，高炉渣能够有效的固定Pb2+和N12+，存在Pb2+和Ni2+的情况下仍然能制备矿物聚合材料，矿物聚合材料的早期强度下降，对终期强度影响不大，能满足通用硅酸盐水泥62.5R的要求。溶出实验表明高炉渣基矿物聚合材料对Pb2+和N12+的固定效果达到99.9％。