蒸压条件下固体废物水热反应特性研究

摘要

该文以粉煤灰、废混凝土以及镁蔷薇辉石类低碱度钢渣、废玻璃等固体废物为研究对象,利用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、原子吸收分光光度计等方法研究了固体废物在蒸压条件下水热反应特性,研究结果表明:粉煤灰红外光谱强吸收区1100cm<'-1>附近Si-O伸缩振动频率与粉煤灰、氢氧化钙和水在蒸压条件下的水热反应能力存在良好的对应关系,Si-O伸缩振动频率越低,水热反应能力越强,蒸压制品的强度越高.这对控制蒸压用粉煤灰的品质和预测粉煤灰蒸压制品强度具有指导意义.在1.2MPa饱和蒸汽压下,玻璃相少、含刚玉的粉煤灰蒸压制品强度低,其原因是形成的水化硅酸钙等水化产物量过少.废玻璃粉的加入可以大幅提高粉煤灰蒸压制品的强度,特别是玻璃相少、含刚玉的粉煤灰蒸压制品的强度.花岗岩粗骨料的废混凝土石灰系统蒸压制品强度明显优于石英砂石灰系统、粉煤灰石灰系统.废混凝土中水化水泥加速了蒸压制品的水热反应.废混凝土中水化水泥量较少时,其蒸压制品的强度随废混凝土中水化水泥量的增加而增加.当废混凝土中水化水泥量超过12.5﹪后,水化水泥量继续增加对废混凝土蒸压制品的最大强度影响不大.以花岗岩粗骨料的废混凝土作为蒸压材料是一条新的有效的综合利用途径,其工艺简单,不会产生新的环境污染,有利于减轻环境负荷.钾、钠长石可以提高粉煤灰蒸压制品的强度.在蒸压处理过程中,钾、钠长石中碱金属离子缓慢释放、不断激发的方式更有利于提高粉煤灰蒸压制品的强度,钠长石的激发效果优于钾长石.这一作用为大量含钾、钠长石的尾矿找到一条新的综合利用途径.在1.2MPa饱和蒸汽压下,在少量氢氧化钙或二水石膏的激发作用下,镁蔷薇辉石低碱度钢渣中参与反应的物相主要为镁蔷薇辉石和玻璃相,其水化产物以α-C<,2>SH为主.在1.2MPa饱和蒸汽压下,钙铁橄榄石未能参与水热反应,其存在对镁蔷薇辉石类低碱度钢渣的蒸压制品强度有不利影响.镁蔷薇辉石类低碱度钢渣通过蒸压处理后形成的α-C<,2>SH形貌并不是连生差的片状晶体,而是晶粒尺寸在0.5~1.0 μ m范围的不规则颗粒.在实验范围内,α-C<,2>SH颗粒没有向其他水化硅酸钙转化.利用镁蔷薇辉石低碱度钢渣,通过少量氢氧化钙或二水石膏的激发作用可以生产出高强度的蒸压制品.本文还探讨了蒸压条件下水石榴石的演变机理.

目录

文摘

英文文摘

华南理工大学学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1研究固体废物综合利用的意义

1.2固体废物综合利用及其研究现状

1.2.1粉煤灰的利用及研究现状

1.2.2废混凝土的利用及研究现状

1.2.3废玻璃的利用及研究现状

1.2.4钢渣的利用及研究现状

1.3蒸压材料工艺的研究现状

1.3.1硅质材料在蒸压条件下的水热反应特性

1.3.2含Al硅质材料在蒸压条件下的水热反应特性

1.3.3托勃莫来石形成的动力学研究

1.3.4蒸压硅酸盐制品中硫酸根离子的作用

1.3.5碱金属离子及其他阳离子对蒸压制品的影响

1.4不同蒸压用材料的活性评价

1.5本研究的背景、目的、意义和主要内容

第二章蒸压条件下粉煤灰水热反应能力评价及水热反应特性研究

2.1原材料与实验方法

2.1.1原材料

2.1.2实验方法

2.2不同粉煤灰的化学成分、矿物组成及红外光谱分析

2.2.1化学成分

2.2.2矿物组成

2.2.3外光谱分析

2.3实验结果与讨论

2.3.1蒸压条件下不同粉煤灰的水热反应能力研究

2.3.2不同蒸压条件下含刚玉的粉煤灰石灰系统水热特性研究

2.3.3不同蒸压条件下磨细含刚玉的粉煤灰的水热反应特性

2.3.4蒸压条件下含刚玉的粉煤灰石灰石膏系统的水热反应特性

2.3.5蒸压条件下水石榴石向铝代水化硅酸钙的演变推论

2.4本章小结

第三章蒸压条件下废混凝土水热反应特性研究

3.1原材料与测试方法

3.1.1原材料

3.1.2实验方法

3.2实验结果与讨论

3.2.1废混凝土石灰系统不同钙硅比蒸压制品的强度

3.2.2蒸压条件下废混凝土石灰系统的水热反应产物

3.2.3长石、云母的水热性能研究

3.2.4长石对粉煤灰蒸压制品性能的影响

3.2.5蒸压条件下不同钙硅比花岗岩蒸压制品强度

3.2.6蒸压条件下花岗岩石灰系统的水热反应产物

3.2.7不同蒸压条件下花岗岩水热反应特性研究

3.2.8蒸压条件下废混凝土中水泥石的水热反应

3.2.9混凝土中各主要组成对废混凝土蒸压试件强度贡献比较

3.2.10不同蒸压条件下废混凝土水热反应特性研究

3.2.11不同废混凝土蒸压性能比较研究

3.3本章小结

第四章蒸压条件下废玻璃及其粉煤灰基复合材料的水热特性研究

4.1原材料与实验方法

4.1.1原材料

4.1.2实验方法

4.2实验结果与讨论

4.2.1不同钙硅比废玻璃粉蒸压制品强度

4.2.2废玻璃粉蒸压试样的水化产物

4.2.3石膏对废玻璃粉石灰系统蒸压强度的影响

4.2.4不同蒸压条件下废玻璃粉石灰系统的水热反应研究

4.2.5粉煤灰基玻璃复合材料水热反应特性

4.3本章小结

第五章蒸压条件下镁蔷薇辉石类低碱度钢渣水热反应特性研究

5.1原材料及实验方法

5.1.1原材料

5.1.2实验方法

5.2实验结果与讨论

5.2.1镁蔷薇辉石类钢渣石灰系统中不同钙硅比的蒸压制品强度

5.2.2镁蔷薇辉石类钢渣石灰蒸压系统的水热反应产物

5.2.3镁蔷薇辉石类钢渣石灰蒸压系统红外光谱分析

5.2.4蒸压条件下镁蔷薇辉石类钢渣石灰石膏水系统的水热反应特性

5.2.5镁蔷薇辉石类钢渣石灰蒸压系统水热反应特性研究

5.2.6两种不同钢渣蒸压制品强度差异的原因分析

5.2.7石膏对不同材料蒸压制品激发作用的讨论

5.3本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文相关的学术论文

致 谢