各因素对煅烧高硅磷石膏基水泥强度的影响

以磷石膏为研究对象,在磷石膏中加入粉煤灰和活性炭进行煅烧,制备成一种新型高强复合胶凝材料。通过正交实验研究煅烧温度、保温时间、活性炭掺量和水硬系数(HM)对抗压强度的影响,找出最优强度的条件。结果表明,当煅烧温度为1 200℃,保温时间为30 min,活性炭掺量为10%,HM值为1.3时,煅烧高硅磷石膏基水泥可以获得较高的早期和后期强度。试样在煅烧过程中,形成了C2S、C3S和C3A等活性矿物,在水化28 d后,形成了C-S-H凝胶、氢氧化钙和钙矾石等水化产物。     

锰尾矿基胶凝材料配方优化及水化机理分析

为研究低品位锰尾矿胶凝活性,将生石灰、氢氧化钠、水玻璃和石膏等激发剂添加到湖南永州低品位碳酸锰尾矿中,采用正交实验研究不同激发剂及掺量对锰尾矿基胶凝材料抗压强度和软化系数的影响,探究其潜在胶凝活性激发的最佳配方。实验结果表明,当生石灰、水玻璃、石膏掺量分别为10%、1.5%和4%时,胶凝材料净浆试体的各个龄期抗压强度最大,其中28 d抗压强度达到4.91 MPa,软化系数达到0.74。XRD、DTA和SEM微观实验发现：锰尾矿基胶凝材料主要水化产物为钙矾石和水化硅酸钙凝胶,随龄期持续增多并相互交织搭接,使试体内部结构逐渐致密,缝隙减少,提高了试体抗压强度和软化系数,因此,该激发剂可有效激发锰尾矿潜在胶凝活性。     

低品位锰尾矿基胶凝材料配方优化

为了探究尾矿胶凝活性,将生石灰、氢氧化钠、水玻璃和石膏等激发剂添加到湖南永州低品位氧化锰尾矿中,通过正交实验研究不同激发剂掺量对锰尾矿胶凝活性的激发效果。实验结果表明：当生石灰、氢氧化钠、水玻璃、石膏掺量分别为10%、2%、1.5%、6%时,锰尾矿基胶凝材料净浆试样的各个龄期抗压强度最大,28 d抗压强度可达到6.64 MPa,软化系数可达到0.81。SEM分析发现：低品位氧化锰尾矿基胶凝材料主要水化产物为钙矾石和水化硅酸钙凝胶,随着龄期延长,水化产物持续增加并相互交织搭接,内部缝隙减少,内部结构致密,提高了试样抗压强度和软化系数。     

硫酸钙对含电镀污泥渣料水泥基材料性能的影响

为了提高危险废物电镀污泥的高值化利用程度，研究了掺加CaSO₄对含磨细粉(由电镀污泥协同建筑渣土高温处理渣料磨细得到)水泥基材料力学性能、微观结构特征及重金属浸出的影响及机理。结果表明：CaSO₄掺量(基于其在胶凝材料的质量占比)为0.6%时，其长期力学性能较优，含磨细粉水泥基材料养护60 d后抗压强度和抗折强度比未掺加CaSO₄时分别提升20.1%和22.2%。适量的CaSO₄可以补充含磨细粉水泥基材料基体中Ca²⁺含量，促进水泥和磨细粉中具有潜在水化活性的组分充分进行水化，同时使基体中生成更多的钙矾石填充孔隙，从而增强了基体结构密实度。研究还发现多余钙矾石的形成对重金属离子的固结起到了正向作用，适量的CaSO₄掺加能明显降低含磨细粉水泥基材料基体中有害重金属离子的浸出浓度。当CaSO₄掺量为0.6%时，含磨细粉水泥基材料养护28 d后，Cu、Ni、Zn的浸出率比未掺加CaSO₄时分别降低了33.6、31.0、...     

赤泥在控制沉积物磷释放中的应用研究

利用烧结法赤泥中富含Ca、Fe等金属元素的氧化物而具有吸附性的特点,通过室内模拟研究赤泥投加对沉积物中各种磷形态含量及分布比例的影响,进而探讨利用赤泥控制沉积物中磷释放的可行性。对经过处理后的沉积物磷形态分析后表明,投加赤泥能促使沉积物中铁铝磷向钙磷转化（Pearson相关分析,r=-0.892,P<0.01,n=9）,且赤泥的强碱性使沉积物pH值逐渐升高。确定了赤泥最佳投加比例为5%,此时沉积物的pH为9.03,铁铝磷含量由初始的148 mg/kg降至107 mg/kg,占总磷比例也由18.1%降至13.4%,钙磷含量由486 mg/kg升至546 mg/kg,其占总磷比例则由60%增至68.7%,铁铝磷和钙磷之间的转化已基本完成,继续增加赤泥投加量对沉积物中磷形态间的相互转化影响甚微。由于铁铝磷较钙磷活性高而易释放,可见投加赤泥能降低沉积物中磷的释放风险。赤泥可以作为吸附材料被应用于沉积物磷污染控制技术中,为有效控制水体内源磷负荷提供一种新思路和廉价材料。     

磷石膏预分解的热分析研究

采用热分析的方法对磷石膏在不同掺碳量、不同气氛条件下的热反应过程进行了研究,针对近年来提出的利用水泥新型干法技术实现磷石膏预分解制硫酸联产水泥的设想,研究了磷石膏的热分解过程对预热分解炉的适应性。结果表明,在碳与磷石膏的混合体系中,碳仅能在一定程度上促进磷石膏分解,其完全分解温度接近1 300℃。而在较强还原气氛中,磷石膏+碳系统生成硫化钙,在约1 260℃时才完全分解。因此新型干法水泥工艺分解磷石膏制酸联产水泥新工艺在实际过程中将受限于硫酸盐及硫化物熔点较低与硫酸钙分解温度较高这对矛盾而不宜直接采用。     

富磷上清液铁接触除磷工艺及影响因素

设计了一种由铁碳合金和钝态不锈钢作为电化学腐蚀两极系统的铁接触除磷反应器,首次尝试将铁接触除磷技术用于厌氧富磷上清液的处理.通过对模拟富磷上清液除磷效果的测定与分析,详细探讨了铁接触除磷工艺的影响因素,结果表明,曝气方式宜为间歇曝气,且最优曝气/停歇时间为 60 min/30 min;在进水总磷浓度为 30～50 mg/L范围内,随着磷浓度的升高,总磷去除率随之下降;而随着曝气强度、pH值的升高及水力停留时间的延长,总磷去除率随之升高;随着水温的升高,总磷去除率有波动,水温为27℃时,总磷去除率最大.将铁接触除磷工艺运用到侧流除磷方法中,最终可使出水总磷浓度达到国家<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB18918-2002)中的一级(A)标准.     

2种动物对复合垂直流人工湿地基质中磷形态的影响

分别向复合垂直流人工湿地下行流池和上行流池中加入蚯蚓和泥鳅,研究动物加入后人工湿地基质中磷形态及去除效率的变化。结果表明,加入蚯蚓后,下行流池基质中铁铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)、有机磷和总磷的含量显著增加(p<0.05);加入泥鳅后,上行流池基质中Fe/Al-P含量无显著性变化,钙磷、有机磷、总磷含量增加。人工湿地加入蚯蚓后,基质中Ca-P占总磷的百分比下降,Fe/Al-P和有机磷占总磷的百分比增加;加入泥鳅后,基质中Ca-P占总磷的百分比也下降,而有机磷占总磷的百分比升高,该结果表明,蚯蚓和泥鳅促进了基质中Ca-P向有机磷的转化。加入蚯蚓的人工湿地对磷的去除率高于未加蚯蚓的人工湿地,其原因之一可能与加入蚯蚓后人工湿地基质总磷含量增加有关。     

污泥厌氧消化液中碳酸盐对回收磷的影响

为探讨污泥厌氧消化液中碳酸盐对以磷酸钙盐形式回收磷的影响,以粉煤灰浸出液为钙源,考察了消化液中的碳酸盐对磷回收过程和磷回收产物性质的影响。实验结果表明,在反应pH为10、反应钙磷摩尔比为1.67、反应时间为10 m in的条件下,消化液碳酸盐浓度为2 400 mg/L(以CaCO3计)时,磷的回收率为78.53%,回收产物中磷含量(以P2O5计)为28.93%;对消化液进行盐酸预酸化使pH达到4及以下时,磷回收率接近100%,回收产物中磷含量(以P2O5计)达到43.08%。消化液中碳酸盐的存在易形成碳酸钙沉淀,从而降低了磷回收率、回收产物中磷含量以及回收产品的纯度;预酸化能够有效地去除消化液中的碳酸盐并降低了其对磷回收的不利影响。     

超细粉煤灰-氟石膏在道路修补工程中的综合利用研究

针对我国现有水泥混凝土路面的破坏问题,研究开发了以工业废料--超细粉煤灰和氟石膏为主要组分的水泥基道路修补材料,利用氟石膏与超细粉煤灰在水泥水化过程中的相互激发作用,通过试验优选出超细粉煤灰-氟石膏高性能道路修补材料,并应用于道路修补混凝土的配制,同时测试了其力学性能及部分长期性能,试验表明其性能优良,在此基础上对其水化硬化机理作了初步的探讨.     

超细粉煤灰-氟石膏在道路修补工程中的综合利用研究

针对我国现有水泥混凝土路面的破坏问题,研究开发了以工业废料——超细粉煤灰和氟石膏为主要组分的水泥基道路修补材料,利用氟石膏与超细粉煤灰在水泥水化过程中的相互激发作用,通过试验优选出超细粉煤灰-氟石膏高性能道路修补材料,并应用于道路修补混凝土的配制,同时测试了其力学性能及部分长期性能,试验表明其性能优良,在此基础上对其水化硬化机理作了初步的探讨.     

Plackett-Burman设计和响应曲面法优化除磷陶粒的制备

为制备得到除磷效果较强的功能型陶粒,采用Plackett-Burman和响应曲面法对陶粒原料配比进行优化研究。采用Plackett-Burman实验设计筛选出具有显著除磷效应的4种原料——粉煤灰、水泥、石膏和氢氧化钠。以Box-Behnken Design响应面法建立数学回归模型,确定了最佳原料配比为：粉煤灰60.0 g、水泥15.0 g、氨基材料2.0 g、生石灰15.0 g、石膏3.0 g、氢氧化钠15.0 g,制得的陶粒磷去除率可达93.04%,颗粒强度为118.3 N。通过显著性检验和响应曲面等高线图分析,粉煤灰和氢氧化钠是显著影响陶粒磷去除率的主要原料,且粉煤灰与石膏、粉煤灰与氢氧化钠对陶粒的磷去除率有显著的交互影响,显著性p值分别为0.010 8和0.029 5。     

石灰-石膏-粉煤灰水泥浆体的水化机理研究

通过增钙法对粉煤灰水泥浆体的凝结时间、水化放热和力学性能的测定,以及采用差示热重分析、扫描电镜、X射线衍射,研究了在有石灰、石膏时不同掺量粉煤灰水泥浆体的水化机理。结果表明：早期水化性能弱,后期持久。随粉煤灰掺量增加,浆体的凝结时间延长,水化热减少,高掺超过40%时龄期强度下降明显;早期水化产物主要为：大量的水化硅酸钙凝胶(C-S-H）,未水化的硅酸钙（C₃S、 C₂S）,少量的钙矾石（AFt、 AFm）和氢氧化钙Ca(OH)₂,后期在石灰石膏的活性效应和填充效应的激发下,水化产物主要为：Ca(OH)₂、AFm。Ca(OH)₂与AFm及少量的C-S-H填充在水泥孔隙中且相互交联,改善了粉煤灰水泥浆体强度。     

过氧化钙缓释材料对河道水固磷及底泥控磷的机理研究

用聚乙二醇2000(PEG2000)和硬脂酸(SA)包埋粉末过氧化钙(CP)成功制备了CP缓释材料CP@PEG2000-SA。比较了粉末CP和CP@PEG2000-SA对上覆水中溶解性总磷的影响和对底泥中磷酸铝盐(Al-P)、磷酸铁盐(Fe-P)和磷酸钙盐(Ca-P)的影响。结果表明,CP@PEG2000-SA投加量宜为1.8kg/m2,在CP用量相同的条件下计算得到粉末CP投加量为1.0kg/m~2。投加粉末CP在10d内上覆水中溶解性总磷浓度迅速降至最低后又上升,而投加CP@PEG2000-SA可以实现35d内溶解性总磷持续缓慢下降。上覆水中的内源性磷一般来自底泥中Fe-P的释放。投加粉末CP虽能固定Fe-P含量,但起不到长效作用,甚至可能导致Al-P的释放。投加CP@PEG2000-SA可控制氧气释放速率,稳定pH,使得上覆水中溶解性总磷向底泥中的Al-P、Ca-P和Fe-P转化,起到长效抑制底泥中内源性磷向水体释放并同时吸收水体中磷的双重效应,达到了控磷目的。     

猪场废水的厌氧消化除磷机制

采用批式厌氧消化实验,研究了猪场废水厌氧消化过程中生物、物理和化学作用对磷去除的贡献。结果表明,厌氧消化6 d,灭菌的混合液几乎没有磷被去除;未灭菌的混合液,上清液总磷去除率为57.3%,且随着混合液总磷的减少,吸收液的磷逐渐增多,说明废水中的部分磷被转化成气态磷化合物并释放。将原水在4℃、厌氧条件下静置6 d,废水TP去除率为70.7%,说明物理沉降的除磷作用显著。对厌氧消化前后的污泥进行浸提,发现没有灭菌、灭菌混合液的污泥的Ca、Mg-RP(HCl-RP)含量分别增加93.4%和50.5%。由于没有灭菌的混合液的pH不断升高,灭菌的混合液的pH不断下降,说明生物的新陈代谢活动使得环境条件改变(pH增加)而有利于磷化合物沉淀的形成。实验表明,猪场废水厌氧消化过程中磷的去除是物理、化学及生物过程共同作用的结果。     

磷石膏中杂质及预处理对α半水石膏性能的影响

磷石膏在建筑材料上的应用受到限制源于其中的杂质对产品质量和生产经济产生了不利影响。磷石膏中可溶性磷和氟化物的存在对α半水石膏的强度和凝结时间有负面影响。采用XRD、SEM和FTIR分析,结合宏观性能实验,对磷石膏中杂质及预处理对α半水石膏的性能的影响进行了研究。研究结果表明,由于杂质的存在,原状磷石膏制备出的α半水石膏强度很低,不易凝结,不能应用于实际生产。经过石灰中和后的磷石膏作为原料,强度较好。杂质可溶磷中的磷酸对α半水石膏的性能影响最大,强度显著降低,凝结时间延长,可溶氟含量大于1%时对其性能影响较大,有促凝作用。石灰处理磷石膏时,中性和弱碱性环境最利于α半水石膏形成和生长,性能最好。     

合成条件对粉煤灰合成沸石除磷特性的影响

利用不同钙含量的3种粉煤灰采用碱熔融-水热法合成沸石,研究了不用合成条件对3种粉煤灰合成沸石除磷性能的影响,并分析了除磷机理。3种粉煤灰合成沸石中沸石的种类各不相同,低钙粉煤灰合成沸石主要以NaP1型沸石为主,中钙粉煤灰合成沸石主要以一种无名沸石为主,高钙粉煤灰合成沸石则主要以加藤石为主,沸石含量几乎为零。碱灰比、熔融时间、熔融温度、固液比、结晶时间等合成因素中,对3种粉煤灰合成沸石固磷能力影响相对较大的是碱灰比和熔融时间。3种合成沸石的除磷能力顺序依次为高钙粉煤灰合成沸石> 中钙粉煤灰合成沸石> 低钙粉煤灰合成沸石,并且3种沸石的固磷能力与初始原料粉煤灰中的CaO含量成正比。固磷机理是合成沸石溶于水后向水中释放Ca2+,释放出来的Ca2+即可与磷酸根生成磷酸钙沉淀,从而达到固磷的目的。合成的沸石最大固磷能力为92.24 mg/g。     

页岩气井油基钻屑固化处理技术

针对页岩气井油基钻屑安全处置的难题,采用无机胶凝材料辅以界面改性剂KX对其进行了固化处理,考察了PC32.5水泥、粉煤灰和活性增强材料对固化效果的综合影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜和压汞仪等测试技术,探索了固化材料对油基钻屑的固化机制。结果表明：水泥、粉煤灰和活性增强材料对14 d无侧限抗压强度线性效应显著,水泥和粉煤灰、水泥和活性增强材料对14 d无侧限抗压强度交互作用显著;得出了固化材料CS在14 d的最佳质量比。确定了油基钻屑固化配方为：油基钻屑+20%CS+2.2%KX,处理后油基钻屑固化体7 d无侧限抗压强度为960 kPa,浸出液成分达到国家《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）I级要求。同时处理后油基钻屑固化体中生成了C-S-H凝胶和少量AFt,使其结构更为致密,降低了固化体中污染物的浸出。     

改性二次锶渣吸附去除废水中的磷

以改性二次锶渣为吸附剂,研究了吸附时间、吸附剂投加量、磷初始浓度和pH值对废水中磷去除效果的影响。结果表明,当总磷浓度为10mg／L,pH为7、二次锶渣投加量为15g／L时,90min内就可使废水中磷的去除率达到95％以上,总磷浓度低于污水综合排放标准的一级标准;改性二次锶渣对磷的吸附符合Langmuir等温吸附模型及准二级动力学模型。     

铬污染土壤对水泥熟料强度和铬浸出浓度的影响

为探索水泥窑协同处置铬污染土壤（CCS）的可行性,用CCS部分替代硅质原料配制生料,于1 400℃煅烧成熟料,通过化学分析、强度测试、浸提实验及XRD/SEM分析,研究了CCS对生料易烧性、熟料强度及六价铬/总铬（Cr（VI）/∑Cr）浸出浓度的影响。结果表明,CCS能改善熟料烧成,掺量从0到15%,熟料中f-CaO含量略有下降,硬化试体的3 d、28 d、90 d强度略有提高。Cr（VI）/∑Cr浸出浓度随CCS掺量增加而增大,但随养护龄期延长而减小;当CCS掺量小于8%时,熟料3 d至90 d水化物的浸出液中,Cr（VI）浓度均低于0.05 mg/L,符合Ⅱ类地表水环境质量标准限值。铬离子浸出毒性减小是由于铬在熟料矿物和水化产物中的固溶以及水化产物对它的包裹封固作用。研究表明,水泥窑协同处置CCS是一种可行的无害化处理和资源化利用途径。