粉煤灰-垃圾焚烧飞灰二元地聚合物的制备研究.pdf

1、粉煤灰综合利用F L Y A S HC o M P R E H E N S EU T I L I Z A T I o N2 0 1 0N O 5粉煤灰垃圾焚烧飞灰二元地聚合物的制备研究木P r e p a r a t i o nS t u d yo fB i n a r yP o l y m e rw i t hP u l v e r i z e dF u e lA s ha n dM S W IF l yA s h施惠生1”，陈邦威2，郭晓潞k 2(1 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海2 0 0 0 92 同济大学环境材料研究所，上海2 0 0 0 9 2)摘要：采用正交设计对

2、P S S 型地聚合物的配合比进行了优化，发现其最优配合比为：S i O：A I：0，=4 0，N a 2 0：A 1 2 0，=1 1，H：O：N a 2 0=6 8。研究了粉煤灰细度、垃圾焚烧飞灰掺量、养护温度对粉煤灰垃圾焚烧飞灰二元地聚合物物理力学性能和工作性能的影响。试验结果表明：(I)粉煤灰经机械激发后，能显著提高地聚合物的抗压强度。以平均粒径为2 5 4 4 肺的粉煤灰制备地聚合物，其1 4 d 抗压强度比未经机械激发的提高了8 4；(2)采用等量取代法在粉煤灰中掺人5 垃圾焚烧飞灰制备的粉煤灰-垃圾焚烧飞灰二元地聚合物的抗压强度下降不明显并且能抑制强度倒缩现象；(3)提高养护温度

3、可以明显提高地聚合物的早期强度，但对后期强度影响很小。在6 0 养护的地聚合物3d、7d 抗压强度比2 3 养护的分别提高了6 7 9 和3 3 9，而2 8d 抗压强度仅提高了4。另外，较低的养护温度有助于地聚合物获得更高的表观密度。关键词：地聚合物；粉煤灰；垃圾焚烧飞灰；正交试验；抗压强度中图分类号：X 7 7 3文献标识码：A文章编号：1 0 0 5-8 2 4 9(2 0 1 0)0 5-0 0 1 5-0 5地聚合物是以硅铝四面体为单元的三维网络状结构，兼有陶瓷、水泥、高分子材料的特点。其高强、高韧、耐腐蚀、耐火、重金属固封等优异性能使得地聚合物可广泛应用于建筑材料、固封核废料、废弃

4、物处理和航空航天材料等领域。和硅酸盐水泥相比，地聚合物制备的能耗和C O：排放量大为降低(其C O：排放量比硅酸盐水泥低6-9 倍【2 1)，粉尘及有害气体排放量也极低，是一种”环境友好型材料”，具有极大发展前景。随着中国城市化进程的加快，城市垃圾通过焚烧处理所产生的灰渣排放量正急剧增加，特别是焚烧飞灰，不仅富集H g、s n、P b 等有毒重金属，还含有大量的二嗯英类物质【3 ，是一种公认的危险废弃物。现阶段国内外对垃圾焚烧飞灰的处置着重于无害化处理，而对其资源化利用方面的开发较少MJ。垃圾焚烧飞灰含有相当数量的地聚合物制备的必须组分S i O：和A 1：O，具有制备地聚合物的物质基础和资源

5、化利用的潜力。本文拟针对粉煤灰一垃圾焚烧飞灰二元复合体基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(2 0 0 9 0 0 7 2 1 1 0 0 1 0)；同济大学青年优秀人才培养行动计划(2 0 0 9 K J 0 0 5)项目资助。收稿日期：2 0 1 0-0 7-2 0系的物理力学性质，探索以粉煤灰为主要原料复掺垃圾焚烧飞灰的地聚合物制备技术，在地聚合物制备中协同处置垃圾焚烧飞灰。1 试验1 1 试验原材料粉煤灰(上海吴泾电厂的级灰，平均粒径为3 9 0 r 7炉，化学组成见表1)；垃圾焚烧飞灰(苏州垃圾焚烧发电厂产，化学组成见表1)；钠水玻璃(模数M 为3 0 3 1，固含量约为2 8

6、3)；无水硅酸钠(模数M 分别为2 3、2 8、3 1，溶解速度约为8 0S)；氢氧化钠(分析纯小片状白色颗粒，N a O H 含量大于9 6 O)；偏铝酸钠(白色颗粒，纯度大于4 1 0)(注：文中所提之含量、掺量均为质量分数；2 1 下5 溶液；以A 1：0，计算)表1粉煤灰和焚烧飞灰的化学组成物料N a 2 0M g()A 1 2 0 3S i 0 2P 2 0 5S 0 3C I1 2 0C a OT i 0 2F e 2 0 3粉煤灰2 5 31 7 24 5 91 7 71 1 46 6 27 52 73 0 7 0 6 41 9 5焚烧1 灰0 8 6I 4 82 3 24 8 70 2 40 6 91，4 39 6 4 0 8 65 9 61 5 2 0 1 0N O 5粉煤灰综合利用F L YA S HC o M P R E H E N S I、1 EU 1 ，I Z A T I o N1 2 试验方法(1)复合化学激发剂实验室配制复合化学激发剂，促使粉煤灰中的硅铝相溶出并发生地聚合反应。使用氢氧化钠调节钠水玻璃，以获得不同模数M=n(S i 0 2)n(N a z