煤矸石的不合理處置會給生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大的壓力和威脅，為了解決煤矸石再利用困難和利用率低的問題，提出利用煤矸石生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的高附加值策略。以未煅燒的煤矸石為原材料，采用單因素實驗設(shè)計法，研究了高爐礦渣摻入量、水玻璃模數(shù)、堿激發(fā)劑添加量、液固比和初始24 h養(yǎng)護溫度等因素對地質(zhì)聚合物基體抗壓強度的影響。結(jié)果表明，初始24 h養(yǎng)護溫度、堿激發(fā)劑添加量和水玻璃模數(shù)對煤矸石-高爐礦渣基復(fù)合地質(zhì)聚合物的性能有顯著影響。通過X射線衍射分析和掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)，在堿激發(fā)劑的作用下，未煅燒的煤矸石結(jié)構(gòu)被破壞，與高爐礦渣協(xié)同生成水化鋁硅酸鈉(N-A-S-H)、水化鋁硅酸鈣(C-A-S-H)和水化硅酸鈣(C-S-H)凝膠，從而形成了致密的微觀結(jié)構(gòu)。這為煤矸石的大規(guī)模資源化利用提供了合理的依據(jù)。

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【部分圖文】：

圖1復(fù)合地質(zhì)聚合物制備流程示意圖

首先，將分析純NaOH顆粒、商業(yè)水玻璃和去離子水按實驗要求混合制成堿激發(fā)劑溶液，充分?jǐn)嚢韬髮⑷芤涸谑覝貤l件下陳化18h;再將煤矸石和高爐礦渣混合物與堿激發(fā)劑溶液按一定質(zhì)量比混合并充分?jǐn)嚢韬�，倒�?0mm×20mm×20mm的六聯(lián)立方體金屬模具中，在振實臺上振動約15m....

圖2地質(zhì)聚合物基體抗壓強度隨水玻璃模數(shù)的變化曲線

地質(zhì)聚合物基體的單軸抗壓強度隨水玻璃模數(shù)的變化曲線如圖2所示。由圖2可以發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)聚合物基體單軸抗壓強度隨水玻璃模數(shù)的增大而單調(diào)遞減，從53.36MPa降低至38.33MPa。在地質(zhì)聚合物制備過程中，水玻璃模數(shù)即堿激發(fā)劑中SiO2/Na2O摩爾比的增大能夠降低反應(yīng)體系中的堿性....

圖3地質(zhì)聚合物基體抗壓強度隨堿激發(fā)劑添加量的變化曲線

地質(zhì)聚合物基體的單軸抗壓強度隨堿激發(fā)劑添加量的變化曲線如圖3所示�？梢钥闯�，當(dāng)添加堿激發(fā)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.0%時，基體的抗壓強度最高，過高或過低的堿激發(fā)劑添加量都會導(dǎo)致基體抗壓強度的降低。與水玻璃模數(shù)因素相同的是，2種因素均會對地質(zhì)聚合物反應(yīng)體系的pH環(huán)境產(chǎn)生影響。堿激發(fā)劑添加....

圖4地質(zhì)聚合物基體抗壓強度隨液固比的變化曲線

地質(zhì)聚合物基體的單軸抗壓強度隨液固比的變化曲線如圖4所示�？梢钥闯觯w單軸抗壓強度隨液固比的增大而呈現(xiàn)先增高再降低的趨勢，當(dāng)液固比為0.27時，其強度最大為46.44MPa。水在地質(zhì)聚合物的制備過程中起到重要作用，能夠促進反應(yīng)中前驅(qū)體材料的溶解、縮聚和膠凝。在反應(yīng)中水含量的降....

本文編號：3962045