脱硫石膏石灰粉煤灰体系胶凝性及水化机理

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1、脱硫石膏一石灰一粉煤灰体系胶凝性及水化机理陶文宏“2，刘宗明“2，张明星’，付兴华“2(1．固体废物处理与资源化省部共建教育部重点实验室(西南科技大学)，四川绵阳621010：2．济南大学材料科学与工程学院，山东济南250022)摘要：通过在粉煤灰中掺加不同质量分数的脱磁石膏、石灰．NaOH、NazSO．，煅烧脱磺石膏等研究体系的胶凝性能。结果表明：单掺脱硫石膏或煅烧脱硫石膏能提高体系的强度，最佳煅烧温度为800"C：加入石灰zXNaOH碱性激发荆后，粉煤灰的活性缛到激发，体系的胶凝性能明显提高．当脱硪石膏掺量的质量分数为7％．石

2、灰为8j；，ⅣaOt{为O．5％对，其2Sd的抗折强度达4．19MPa，抗压强度达l6．70MPa．在脱硫石膏，石灰、NaOH等的共同作用下，粉煤灰的水化反应加强，其主要产物为钙矾石，水化硅酸钙，体系的致密性及胶凝性能均增强。关键词：脱硫石膏；激发剂：胶凝性能；水化产物；水化机理脱硫石膏是热电厂采用湿式石灰石(石灰)一石膏法烟气脱硫时产生的副产品⋯，由烟气中的SO。与脱硫剂CaCO。发生反应而形成。2002年我国脱硫石膏的排放量为1810万t，2005年排放量为3224万t，但到2007年排放量已达到3869万t比。43。如对该废

3、弃物不及时处理利用，必然造成二次污染。由于脱硫石膏的主要化学组分为二水硫酸钙，国外将其制备成熟石膏粉、石膏砂浆和水泥调凝剂等建筑材料，国内将其制各成石膏砌块、石膏腻子、石膏模具和纸面石青板等建材产品，为脱硫石膏的综合处理和应用开辟了多元途径∞越3。脱硫石膏与粉煤灰混合可以制备粉煤灰砌块、粉煤灰砖等建筑制品，达到了以废利废的目的阻娜1。但这种产品早期性能较低，在工艺上需要蒸压养护以提高制品的性能，带来了工艺复杂、成本及耗能高的缺点。为克服此产品性能的不足，在本文所报道的实验中系统地研究了脱硫石膏一粉煤灰一石灰体系，以改善制品的胶凝性

4、能，为脱硫石膏的充分利用寻找一条有效的途径。1实验1．1实验原料实验用原料为脱硫石膏、粉煤灰和石灰。其主要化学组分见表1。表1原料的主要化学组分wj‘si鸭hlnFe-ojCa()Ⅵ舯SoI烧失量脱硫石膏3．：；00．830．05：j2．761．2l42．0319．3彰}煤灰46．24：33．839．90：，．07【)．854．94石灰0。9li．55()0689．692．50I．751．2主要仪器采用德国布鲁克D8Advanced(CuKa，入=0．15406nm)型X射线衍射仪和日立S-2500扫描电子显微镜，进行物相组分及显

5、微结构的测试。2结果与讨论根据配料要求将称好的各原料及水放入搅拌锅内机械搅拌lOmin，在压力模具内加压20MPa压制成40mmX40mm×160mm的试条。在(23+--2)℃、相对湿度为70％的环境中自然养护至7d、28d，分别测定其抗折、抗压强度。2．1脱硫石膏掺量对粉煤灰性能的影响为了探讨脱硫石膏对粉煤灰胶凝性能影响的规律，选取脱硫石膏掺量的质量分数分别为0，4％，5％，6％，7％，粉煤灰掺量的质量分数分别为100％，96％，95％，94％，93％，标示为AO、A1、A2、A3、A4，各试样的7d、13128d抗折、抗压强

6、度如表2所示。表2脱硫石膏掺加量对试样强度的影响原料配比w／％7d强度／、_lPa28d强度／～tPa序号脱硫石膏粉煤灰抗折抗压抗折抗压A0OlOO0．：jl1．：j：l0．．121．68Al4960．692．871．023．83A2a950．732．981．3l4．35A3694O．863．Ht．534．87A47930．973．681．655．68由表2看出，在粉煤灰中掺入脱硫石膏后7d、28d抗折、抗压强度与AO相比均有一定量的提高，并且随着掺量的增加，各龄期的强度逐渐提高。由于较细的脱硫石膏与粉煤灰中的少量活性SiOz、A

7、1。0。反应形成水化产物钙矾石及单硫型的硫铝酸盐，该水化产物不断填充孔隙，并相互搭接，促进结构不断地致密，表现为强度不断增强。但这种作用较弱，28d所达到的强度仍较低。因此在脱硫石膏掺量为w=7％时，分别掺加了6％、8％、10％、12％的石灰，其余为粉煤灰时观察石灰的掺加量对粉煤灰性能的影响规律。2．2石灰掺量对粉煤灰性能的影响规律将石灰消解成熟石灰粉，然后按照表3的比例分别与粉煤灰、脱硫石膏混合。按照上述方法制备、养护试样Bl、B2、B3、B4，并测试7d、28d抗折、抗压强度，其结果歹0于表3。表3石灰掺加量对试样强度的影响7

8、d强度／～lPa28d强度,lypa编号W(生石灰)／％抗折抗压抗折抗压BI62．306．193．089．26B282．127．62：j．()5“)．89B．3102．658．10■：j411．08B4122．899．28：j．7I11．86注：J