本文選題：高爐礦渣 + 堿激發(fā)　； 參考：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鉻渣是生產(chǎn)金屬鉻或鉻鹽所排放的工業(yè)廢渣,因其含有毒性高的六價鉻而被列為國家危險廢棄物,在資源化利用前需要對鉻渣進行無害化處理。地質(zhì)聚合物是一種具有優(yōu)越性能的無機高分子聚合物材料,對重金屬離子具有良好的固化效果。利用高爐礦渣制備地質(zhì)聚合物固化鉻渣,不僅能減少高爐礦渣堆存產(chǎn)生的環(huán)境問題,還能有效阻止鉻渣中鉻離子的浸出行為。本論文以高爐礦渣為原材料,在堿激發(fā)劑的作用下制備了地質(zhì)聚合物,并對鉻渣進行了有效固化,為鉻渣的處理方式進行了探索。論文用XRF、XRD分析了高爐礦渣的物化組成,表明礦渣中含有Ca O、Si O2、Al2O3等大量潛在活性物質(zhì),有利于地質(zhì)聚合物的制備。對高爐礦渣的粉磨性能研究表明,12小時的粉磨時間能從物理和化學(xué)聯(lián)合方式上活化礦渣,使其具有更高的活性。同時以抗壓強度為指標,通過激發(fā)劑的優(yōu)選、礦渣粒度的選取和正交試驗得到了堿礦渣基地質(zhì)聚合物的最優(yōu)參數(shù):礦渣粒度為0.053mm~0.075mm,礦渣摻入量為90wt%,水玻璃/氫氧化鈉質(zhì)量比為7:3,液固比為0.25,此條件下的堿礦渣基地質(zhì)聚合物28天的抗壓強度為50.4MPa。用鉻渣等量替代礦渣的方法制備地質(zhì)聚合物固化體,從力學(xué)性能上來看,鉻渣摻量為10%~70%制備的固化體都能滿足用于地質(zhì)填埋或建筑材料的強度要求;從固化體破碎顆粒的浸出濃度來看,鉻渣摻量在60%以下時,固化體六價鉻浸出濃度都低于GB5085.3-2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》中規(guī)定的限值5.0mg/L。這都表明堿礦渣地質(zhì)聚合物對鉻渣具有較好的固化效果,綜合考慮固化體力學(xué)性能和浸出濃度,在固化效果較好的情況下可以盡量多固化鉻渣的鉻渣摻量為60%。通過XRD圖譜分析表明堿礦渣地質(zhì)聚合物和鉻渣固化體的反應(yīng)產(chǎn)物都主要是無定形態(tài)的玻璃相物質(zhì),而鉻離子可能以某種非晶態(tài)形式被固封在地質(zhì)聚合物固化體中;SEM分析顯示堿礦渣地質(zhì)聚合物與鉻渣固化體內(nèi)部結(jié)構(gòu)都呈致密的狀態(tài),通過SEM-EDS分析表明堿礦渣地質(zhì)聚合物通過水化反應(yīng)生成了水化硅酸鈣和鋁酸鈣等CSH礦物相和通過地聚合反應(yīng)形成了鈉沸石等沸石相,而固化體中這兩項無定形產(chǎn)物中都固化有鉻離子;IR對比分析表明固化體中的鉻離子有可能參與了地質(zhì)聚合物的反應(yīng)過程,在反應(yīng)中直接參與了平衡電荷,使Si-Al的結(jié)構(gòu)發(fā)生重組,從而有效地被固定在固化體體系中。因此,明確了堿礦渣基地質(zhì)聚合物固化鉻渣中鉻離子的固化機理為地質(zhì)聚合物中無定形產(chǎn)物的物理固封、吸附機制和離子交換的共同作用。
[Abstract]:Chromium slag is a kind of industrial waste which is discharged from the production of metal chromium or chromium salt. It is listed as a national hazardous waste because of its high toxicity hexavalent chromium. It is necessary to treat chromium slag innocuously before resource utilization. Geopolymer is a kind of inorganic polymer material with superior performance, which has good curing effect on heavy metal ions. The preparation of geopolymer solidified chromium slag by using blast furnace slag can not only reduce the environmental problems caused by the storage of blast furnace slag, but also effectively prevent the leaching behavior of chromium ion in chromium slag. In this paper, using blast furnace slag as raw material, geopolymer was prepared under the action of alkali activator, and chromium slag was effectively solidified. The physicochemical composition of blast furnace slag was analyzed by XRF XRD. The results show that the slag contains a large number of potential active substances, such as CaOOSiO2 / Al2O3, which is beneficial to the preparation of geopolymer. The grinding performance of blast furnace slag has been studied. It is shown that 12 hours of grinding time can activate the slag in physical and chemical ways and make it have higher activity. At the same time, with the compressive strength as the index, through the optimal selection of the activator, The optimum parameters of alkaline slag base polymer were obtained by selecting slag granularity and orthogonal test: slag particle size was 0.053mm / 0.075mm, slag dosage was 90wtand, water glass / sodium hydroxide mass ratio was 7: 3, liquid-solid ratio was 0.25. under this condition, alkali slag base was obtained. The compressive strength of geopolymers for 28 days is 50.4 MPA. The solidification of geopolymer was prepared by replacing slag with chromium slag. In terms of mechanical properties, the solidified body with 10% chromium slag can meet the strength requirements of geological landfill or building materials. From the leaching concentration of broken particles of solidified body, when the content of chromium slag is below 60%, the leaching concentration of hexavalent chromium is lower than the limit value of 5.0 mg / L specified in GB5085.3-2007 < Identification Standard for Hazardous waste leaching toxicity >. These results show that the alkali slag geopolymer has a better curing effect on chromium slag. Considering the solidification physical properties and leaching concentration, the amount of chromium slag can be as much as 60% when the solidification effect is better. The XRD analysis showed that the reaction products of alkali slag geopolymer and chromium slag solidified body were mainly amorphous glass phase. The SEM analysis showed that the internal structures of alkali slag geopolymers and chromium slag solidified bodies were both dense, and chromium ions might be immobilized in some amorphous form in geopolymer solidified body, and SEM analysis showed that the internal structure of alkali slag geopolymer and chromium slag solidified body was dense. The results of SEM-EDS analysis showed that CSH phases such as calcium silicate hydrate and calcium aluminate were formed by hydration reaction of alkali slag geopolymer and zeolite phase such as sodium zeolite was formed by ground polymerization. The IR analysis of the two amorphous products showed that the chromium ions in the solidified body might be involved in the reaction process of geopolymers, which directly participated in the equilibrium charge, which resulted in the reorganization of the structure of Si-Al. Thus it is effectively fixed in the solidified body system. Therefore, the solidification mechanism of chromium ion in chromium slag solidified by alkali slag base polymer is determined to be the joint action of physical entrapment, adsorption mechanism and ion exchange of amorphous products in geopolymers.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X705

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