飞灰、铝灰无害化制备免烧砖及其安全性评价

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随着工业进程加快,我国每年飞灰、铝灰产量分别超过1000万吨及300万吨。飞灰、铝灰成分复杂且含有较高浓度的重金属等有害物质,被我国列为危废,难以直接利用。同时,我国对天然砂石的需求逐年增加,导致了一系列的环境问题,如大规模开采岩石引起的山体滑坡和严重破坏自然景观及植被等。因此,寻求一种高效利用飞灰、铝灰的无害化、资源化利用方法对环境的健康发展有着重大意义。本文提出采用无害化处理及裹壳技术制备飞灰、铝灰免烧砖,既拓宽了飞灰、铝灰资源化利用途径又能填补部分对天然砂石的需求。具体研究内容及结果如下:(1)探究了化学药剂无害化处理对飞灰、铝灰及飞灰免烧灰砖(IFAB)、铝灰免烧灰砖(SADB)、飞灰-铝灰免烧灰砖(IFA-SADB)性能的影响。结果表明无害化处理对飞灰和铝灰的基本性能影响较小,但会显著降低氯盐、重金属、二恶英等污染物的含量。无害化处理可以提升免烧灰砖的安全性,改善免烧灰砖的浸出水质及有害物质溶出浓度。无害化处理会提升IFAB和IFA-SADB的强度,但会降低SADB的强度。(2)通过单因素实验,确定了3类免烧灰砖的最佳原料配比。其中,IFAB的最佳配方为:飞灰70%、水泥10%、粉煤灰4%、偏高岭土16%、氢氧化钠1.8%(占干基质量比)、水玻璃1.2%(占干基质量比)。SADB的最佳配方为:铝灰70%、水泥10%、偏高岭土4%、石膏16%、水玻璃1.5%(占干基质量比)。IFA-SADB的最佳配方为:飞灰50%、铝灰20%、水泥10%、粉煤灰4%、偏高岭土8%、石膏8%、氢氧化钠1.8%(占干基质量比)、水玻璃1.2%(占干基质量比)。IFAB和SADB的抗压强度满足GB/T 21144-2007《混凝土实心砖》中MU 20标准,IFA-SADB的抗压强满足MU 15标准。(3)以飞灰为原料,通过裹壳工艺制备飞灰免烧骨料(IFALAs),并应用于制备飞灰免烧骨料砖(IFALAB),确定了最佳工艺参数为:骨灰比6.0:4.0、成型压力12.5MPa、骨料级配(1~3 mm:3~5 mm)3:7,制备的IFALAB性能最优,密度为1786kg/m~3,24 h吸水率为7.1%,抗压强度为21.8 MPa,抗折强度为4.7 MPa,达到GB/T21144-2007中MU 20强度等级。(4)通过XRD和SEM分析了免烧砖的矿物组成及形貌特征,研究发现影响免烧灰砖力学性能的主要原因是其矿物组成及氯盐含量。IFALAs的壳核结构使IFALAs与水泥石界面之间连接紧密,从而弥补了IFALAs壳核界面结构相对松散,自身强度低的缺点。(5)探究了4类免烧砖的环境安全性。结果表明免烧砖的浸出水质检测结果与有害物质检测结果均满足GB 3838-2002《地表水环境质量标准》的要求,不会对环境产生二次污染,说明飞灰/铝灰无害化制备免烧砖具有可行性。
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