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激发剂对粉煤灰-钛石膏-电石渣胶凝体系的作用及机理研究

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激发剂对粉煤灰-钛石膏-电石渣胶凝体系的作用及机理研究

作者：王悠悠河南理工大学

学位级别：硕士

工业固废如钛石膏、粉煤灰、电石渣产生量巨大,存在处置困难而被简单露天堆放的问题,不仅造成资源浪费,还会对环境造成污染。因此,本文选取粉煤灰、钛石膏、电石渣作为原料制备碱激发胶凝材料,通过系统研究Ca(OH)、Na OH、KOH、NaCO、Na... 详细信息

工业固废如钛石膏、粉煤灰、电石渣产生量巨大,存在处置困难而被简单露天堆放的问题,不仅造成资源浪费,还会对环境造成污染。因此,本文选取粉煤灰、钛石膏、电石渣作为原料制备碱激发胶凝材料,通过系统研究Ca(OH)、Na OH、KOH、NaCO、NaSi O激发剂对体系凝结时间、安定性和力学性能的影响,选取了适合本体系激发剂,并进行有害物质溶出测定,探究固化效果。利用正交实验法,探究了单一激发剂、复合激发剂作用下各因素对胶凝体系力学性能的影响。采用XRD、SEM-EDS微观表征手段,分析了不同激发剂的作用机理。得到以下结论:(1)各胶凝体系的安定性均符合标准,各激发剂的加入可不同程度地缩短胶凝体系的凝结时间,提高体系的抗压强度,其中以Na OH和NaSi O为激发剂时,28d抗压强度最佳。(2)钛石膏中Mn离子浸出浓度较高,碱激发粉煤灰-钛石膏-电石渣胶凝材料可有效降低Mn离子浸出浓度,减少对环境的危害。(3)由正交实验结果可知,单一激发剂胶凝体系中,早期强度Na OH激发体系较高,后期强度NaSi O激发体系较高。与标准养护条件相比,夏季室温养护更有利于胶凝体系强度发展。激发剂掺量较高有利于体系早期强度的提高,掺量较低有利于后期强度的发展;钛石膏、电石渣前期参与水化反应程度较低,对强度影响较小;随养护时间延长,逐渐参与水化反应,对强度影响作用增强,体系强度随掺量的增加提高;体系抗压强度随水胶比的增大而降低。(4)标准养护条件下,复合激发剂对胶凝体系的活化效果优于单一激发剂,胶凝体系28d抗压强度更高,可达17.51 MPa,激发剂总掺量为胶凝体系各龄期抗压强度的主要影响因素,最优掺量为6%;Na OH与NaSi O的比值小,有利于早期强度的提升,比值大有益于后期强度发展;抗压强度在水胶比为0.64时达到最大。(5)胶凝体系的主要水化产物为C-(A)-S-H凝胶和钙矾石,激发剂通过水解产生OH提高体系碱度,促进粉煤灰颗粒解聚和活性硅铝物质释放,加速水化产物生成,同时钛石膏存在有利于钙矾石的生成,钙矾石填充在凝胶孔隙中,提高了体系的强度。(6)不同激发剂的激发方式略有差异,以Ca(OH)、NaCO、NaSi O激发时,体系水化产物数量随养护时间延长而不断上升;Na OH激发体系碱度较高抑制了钙矾石的形成,大量游离的SO被凝胶吸附或置换凝胶中硅酸根离子,使三硫型硫铝酸钙(钙矾石)向单硫型硫铝酸钙(AFm)转变,同时Fe参与反应取代钙矾石中Al生成Fe-AFm,体系中凝胶为主要的水化产物;KOH激发体系由于早期生成过渡产物钾石膏导致SO减少,不利于钙矾石的生成;随养护时间延长,钾石膏消失释放SO,凝胶和钙矾石逐渐增加。图34幅,表21个,参考文献96篇。

关键词：钛石膏粉煤灰激发剂胶凝材料力学性能

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激发剂种类及掺量对Ⅱ型无水石膏活性的影响

河南科学 2024年第5期42卷 646-652页

作者：顿磊李静蔡云香王治李国旺河南建筑材料研究设计院有限责任公司郑州450002 河南省科学院质量检验与分析测试研究中心郑州450000 河南赛利特建筑材料有限公司郑州450000

Ⅱ型无水石膏通常结构致密、凝结缓慢、水化率低,需激发其潜在胶凝活性后,方可应用于建筑材料等领域.给出了Ⅱ型无水石膏样品的制备工艺和测试方法,较深入地研究探索了硫酸盐类、非硫酸盐类、复合激发剂及激发剂掺量对Ⅱ型无水石膏胶凝... 详细信息

Ⅱ型无水石膏通常结构致密、凝结缓慢、水化率低,需激发其潜在胶凝活性后,方可应用于建筑材料等领域.给出了Ⅱ型无水石膏样品的制备工艺和测试方法,较深入地研究探索了硫酸盐类、非硫酸盐类、复合激发剂及激发剂掺量对Ⅱ型无水石膏胶凝活性的激发效果.结果表明,硫酸盐类激发剂能显著缩短Ⅱ型无水石膏的凝结时间、提高其水化率和力学性能,硫酸钾和硫酸钠的激发效果相对较好、最适掺量为1%;非硫酸盐激发效果总体不如硫酸盐,其中草酸钠效果最好、最适掺量为2%;适配且适量的复合激发剂可高效激发Ⅱ型无水石膏;掺加硫酸钾、硫酸钠、十八水合硫酸铝的Ⅱ型无水石膏,其强度随激发剂掺量增加而提高,掺加草酸钠或硫酸铝钾的,强度无明显变化.

关键词： Ⅱ型无水石膏激发剂硫酸盐水化率抗压强度

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地质聚合物激发剂及其激发原理

无机盐工业 2022年第2期54卷 16-20页

作者：王磊李金丞张晓伟张栋梁王觅堂上海理工大学材料科学与工程学院上海200093 内蒙古科技大学材料与冶金学院

激发剂在制备地质聚合物的过程中发挥着重要的作用。首先概述了酸、碱和盐3类激发剂及其激发效果,通过介绍氢氧化钠、氢氧化钾和水玻璃等常用碱激发剂的激发效果,具体分析各类碱激发剂的作用差别。阐述了乙酸、盐酸、硫酸和磷酸等典型... 详细信息

激发剂在制备地质聚合物的过程中发挥着重要的作用。首先概述了酸、碱和盐3类激发剂及其激发效果,通过介绍氢氧化钠、氢氧化钾和水玻璃等常用碱激发剂的激发效果,具体分析各类碱激发剂的作用差别。阐述了乙酸、盐酸、硫酸和磷酸等典型的酸激发剂的研究进展,以及硫酸盐、硅酸盐和铝酸盐等作为盐类激发剂的活化能力,在此基础上对3类激发剂的优缺点进行了总结分析。同时通过论述酸、碱和盐3类激发剂的激发原理,进一步表明了3类激发剂都具备激发地聚物原料活性的能力,都能够不同程度地加快地聚体系水化反应进程,显著提高地聚体系的强度。最后,对激发剂在地聚物领域的未来发展作出了展望。

关键词：地质聚合物激发剂激发原理激发效果水化反应

秸秆还田配施不同激发剂对潮土有机碳和微生物群落的影响

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江苏农业学报 2023年第2期39卷 383-392页

作者：许伟佳陈林李敬王赵金花李含放宁琪段衍王敬南京林业大学林学院江苏南京210037 土壤与农业可持续发展国家重点实验室<中国科学院南京土壤研究所> 江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 河南农业大学资源与环境学院河南郑州450002 中国科学院合肥物质科学研究院离子束生物工程与绿色农业研究中心安徽合肥230031

选用黄淮海平原典型潮土,设置只添加秸秆(CK)、秸秆还田配施纸浆(P)、秸秆还田配施樟木屑(CW)、秸秆还田配施鸡粪(CM)、秸秆还田配施木本泥炭(MT)5个试验处理,将土柱原位放于田间。180 d后,测定土壤有机碳及其组分含量、土壤养分含量、... 详细信息

选用黄淮海平原典型潮土,设置只添加秸秆(CK)、秸秆还田配施纸浆(P)、秸秆还田配施樟木屑(CW)、秸秆还田配施鸡粪(CM)、秸秆还田配施木本泥炭(MT)5个试验处理,将土柱原位放于田间。180 d后,测定土壤有机碳及其组分含量、土壤养分含量、碳氮磷相关酶活性、微生物生物量碳含量,利用16S rRNA基因高通量测序分析细菌群落结构,研究秸秆还田配施不同激发剂对潮土有机碳含量提升的主控途径以及细菌群落的影响。结果显示,与CK相比,添加激发剂处理显著提高了土壤有机碳含量,其中MT处理对颗粒态有机碳(POC)含量提升效果最为显著,CM处理对矿物结合态有机碳(MOC)含量提升效果最显著。与CK相比,MT处理土壤碳氮比提高最为显著(15.6%);CW处理在所有处理中单位微生物生物量的β-1,4-葡萄糖苷酶活性与β-1,4-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性比值(EEA/MBC_(C/N))、单位微生物生物量的β-1,4-葡萄糖苷酶活性与碱性磷酸酶活性的比值(EEA/MBC_(C/P))均最高(P激发剂还田条件下,土壤有机碳含量提升主控途径有差异,因此合理选择激发剂进行搭配施用,更有助于提高土壤有机碳含量。

关键词：秸秆还田激发剂有机碳微生物群落

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炼铜炉渣选铜尾矿制备矿微粉

化工进展 2021年第8期40卷 4616-4623页

作者：谌宏海邓红飞罗立群蹇守卫王明细陈荣升湖北大江环保科技股份有限公司湖北黄石435005 武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070 武汉理工大学材料科学与工程学院湖北武汉430070

以炼铜炉渣选铜尾矿资源化利用为目的,选用某有色金属公司炼铜炉渣的选铜尾矿为原料,采用条件实验、正交实验等研究方法和化学分析、原子吸收、XRD、SEM等检测手段,通过多因素优化实验考察砂浆的流动度,试块不同龄期的抗压强度以此确定... 详细信息

以炼铜炉渣选铜尾矿资源化利用为目的,选用某有色金属公司炼铜炉渣的选铜尾矿为原料,采用条件实验、正交实验等研究方法和化学分析、原子吸收、XRD、SEM等检测手段,通过多因素优化实验考察砂浆的流动度,试块不同龄期的抗压强度以此确定微粉的活性指标,研究炼铜炉渣选铜尾矿制备矿微粉的可行性。结果表明:铜渣再选尾矿微粉的比表面积、激发剂、助磨剂和减水剂对制备矿微粉均具有一定的影响,其影响次序为:矿微粉的比表面积>激发剂(Na_(2)SO_(4))>减水剂>助磨剂(三乙醇胺)。当铜渣再选尾矿微粉掺量为10%时,可满足活性指数大于95%(S95级别)的标准要求,此时7天和28天的活性指数分别为97.56%和95.91%;而在尾矿微粉掺量为20%~30%时,可满足活性指数大于75%(S75级别)的标准要求。相关助剂的添加提高了铜渣再选尾矿的粉磨效率,细小颗粒有益于碱激发过程的发生,使得砂浆更加致密。重金属浸出表明,Cr、Cd的浸出量与水泥相比增加较小,Cu有少量增加,对环境影响较小,为工业固废资源化协同利用提供了新的发展途径。

关键词：炼铜炉渣矿微粉活性指数激发剂活化作用显微结构

激发剂对碱矿渣水泥砂浆中碱-硅酸反应的影响

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硅酸盐通报 2021年第4期40卷 1266-1272页

作者：魏浩光高璇周仕明张付阳汪晓静姚晓中石化石油工程技术研究院固井所北京100101 南京工业大学材料科学与工程学院南京211816

采用硅酸钠溶液为激发剂制备碱矿渣(AAS)水泥砂浆,在80℃的1 mol/L氢氧化钠溶液中养护以加速碱-硅酸反应(ASR)进程,研究了激发剂碱含量和硅酸盐模数对ASR膨胀破坏的影响。结果表明,AAS砂浆中出现了危险性ASR膨胀破坏。激发剂中Na 2O掺... 详细信息

采用硅酸钠溶液为激发剂制备碱矿渣(AAS)水泥砂浆,在80℃的1 mol/L氢氧化钠溶液中养护以加速碱-硅酸反应(ASR)进程,研究了激发剂碱含量和硅酸盐模数对ASR膨胀破坏的影响。结果表明,AAS砂浆中出现了危险性ASR膨胀破坏。激发剂中Na 2O掺量大于4%(质量分数)时,砂浆在14 d龄期的ASR膨胀率超过0.1%,且当激发剂硅酸盐模数在1.2~2.0范围内时膨胀率更大。ASR产物主要分布在集料颗粒表面与AAS凝胶相接触的界面区,附近可观测到明显的裂缝扩展。ASR膨胀破坏同时引发了砂浆抗压强度损失。

关键词：碱矿渣水泥碱-硅酸反应激发剂膨胀强度损失

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大掺量粉煤灰早期活性激发及其作用机理

哈尔滨工程大学学报 2019年第3期40卷 540-547页

作者：孙国文汤青青张丽娟王彩辉石家庄铁道大学材料科学与工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学四方学院基础部河北石家庄051132

针对水泥基材料中大掺量粉煤灰早期激发效率低的问题,本文选取不同品种化学试剂以单掺、双掺的形式获得6种不同类型的激发剂,通过宏微观系列试验相结合的方法,确定激发剂的种类、掺量、复掺的最佳比例和粉煤灰激发要求的最低pH;并通过X... 详细信息

针对水泥基材料中大掺量粉煤灰早期激发效率低的问题,本文选取不同品种化学试剂以单掺、双掺的形式获得6种不同类型的激发剂,通过宏微观系列试验相结合的方法,确定激发剂的种类、掺量、复掺的最佳比例和粉煤灰激发要求的最低pH;并通过X-射线衍射法(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、微区能谱分析(EDS)、热重分析(TG)和氮气吸附测试(BET)探明激发剂的激发时效和激发机理。结果表明:Ca(OH)_2是粉煤灰水化的前提条件,双掺激发优于单掺,其最佳组合为Ca(OH)_2+Na_2SiO_3,比例为3∶1,最佳掺量为3%;粉煤灰掺量为50%时,单掺Ca(OH)_2和复掺激发剂的作用时效分别为7 d和3 d,维持粉煤灰-水泥体系能够反应的最低pH值是13.11; Ca(OH)_2+Na_2SiO_3激发剂既促进了水泥的水化又激发了粉煤灰早期活化,使粉煤灰结构在钠-钙-硫共同作用下快速裂解、水化,提高了粉煤灰-水泥的早期强度。

关键词：粉煤灰水泥基材料激发剂激发时效激发机理早期活性大掺量

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载锰飞灰吸附剂脱除SO2的实验研究

中国电机工程学报 2019年第15期39卷 4504-4514页

作者：赵杰郑仙荣樊保国宋凯蒋海燕太原理工大学电气与动力工程学院

采用溶胶凝胶法制备脱除SO2用载锰飞灰吸附剂,并借助固定床评价系统对其脱硫性能进行测试。实验结果表明,吸附剂WNa(2)5Br Mn(3)100具有最高的脱硫能力,其本质原因是:NaBr在飞灰水化过程可以增强NaOH对飞灰表面玻璃体的破坏,生成水溶性... 详细信息

采用溶胶凝胶法制备脱除SO2用载锰飞灰吸附剂,并借助固定床评价系统对其脱硫性能进行测试。实验结果表明,吸附剂WNa(2)5Br Mn(3)100具有最高的脱硫能力,其本质原因是:NaBr在飞灰水化过程可以增强NaOH对飞灰表面玻璃体的破坏,生成水溶性胶体Na2SiO3,利用具有氧化性的Mn组分负载,Mn与Na2SiO3的共同作用可以显著增强吸附剂的脱硫性能,NaOH和Mn(NO3)2存在最佳添加量;溶胶温度会通过影响吸附剂的晶体结构来影响吸附剂的脱硫性能,溶胶温度越高其脱硫能力越强,最佳溶胶温度为100℃;飞灰吸附剂的粒径会通过影响其孔结构参数而影响对SO2的脱除能力,本实验中最佳粒径范围为270~150mm;根据载锰飞灰吸附剂自身特性,可用研磨溶胶的方法使其再生。

关键词：飞灰溶胶凝胶法激发剂溶胶温度脱硫吸附剂

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激发剂对赤泥地聚物砂浆力学性能的影响

无机盐工业 2020年第6期52卷 72-75页

作者：刘俊霞杨艳蒙王帅旗刘盼张茂亮海然中原工学院建筑工程学院河南郑州450007 河南建筑材料研究设计院有限责任公司

以热活化氧化铝赤泥为主要原料制备赤泥地聚物砂浆,对比研究了激发剂种类和掺量对赤泥地聚物力学性能的影响及其合成机理。结果表明,水玻璃、石灰-碱(质量比为2∶1)、石膏-碱(质量比为2∶1)均能改善氧化铝赤泥的反应活性,促进赤泥地聚... 详细信息

以热活化氧化铝赤泥为主要原料制备赤泥地聚物砂浆,对比研究了激发剂种类和掺量对赤泥地聚物力学性能的影响及其合成机理。结果表明,水玻璃、石灰-碱(质量比为2∶1)、石膏-碱(质量比为2∶1)均能改善氧化铝赤泥的反应活性,促进赤泥地聚物的合成,其中水玻璃(氧化硅与氧化钠物质的量比为1.5)的改性效果最为显著。水玻璃、石灰-碱、石膏-碱的最佳掺量分别为20%、7%、10%。水玻璃掺量为20%时,赤泥地聚物砂浆28 d抗压强度和28 d抗折强度分别为32.1 MPa和6.0 MPa。改变激发剂的种类和掺量,可以调整赤泥地聚物砂浆体系的碱度,改变铝硅酸结构的解聚和地聚物的缩聚过程,从而影响其力学性能。

关键词：氧化铝赤泥激发剂地聚物合成机理