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        粉煤灰基聚合材料制備試驗研究

        2018-03-16 01:00:15武文芳黃永鮮袁露玲易輝林連明磊
        山東化工 2018年4期
        關鍵詞:砂子硅酸鈉高嶺土

        武文芳,黃永鮮,袁露玲,易輝林,連明磊,李 帥

        (六盤水師范學院 化學與材料工程學院,貴州 六盤水 553004)

        礦物聚合材料作為新型膠凝材料,其原料來源廣、成本低,可用來部分地代替水泥,這對于緩解區(qū)域固體廢棄物造成的環(huán)境污染和改善生態(tài)環(huán)境具有重要的社會意義[1-2]。

        粉煤灰礦物聚合材料的原料主要為工業(yè)固體廢棄物粉煤灰,配料可以有砂子、偏高嶺石、硅酸鈉和氫氧化鈉。主要原理為利用粉煤灰非晶態(tài)硅鋁酸鹽的特點,經(jīng)過酸/堿激發(fā)劑激發(fā),使得混合物料中的硅鋁結(jié)構發(fā)生解聚,再在一定的養(yǎng)護條件下合成無機聚合物[3-4]。

        1 試驗部分

        1.1 工藝流程

        試驗以粉煤灰、偏高嶺土、砂子為原料,其中粉煤灰取樣于野馬寨大唐發(fā)電廠,偏高嶺土是經(jīng)800℃高溫煅燒過的高嶺土,砂子為普通建筑用砂;以氫氧化鈉和硅酸鈉的混合溶液為堿激發(fā)劑。試驗流程如下:

        圖1 工藝流程

        如圖1所示,分別稱取一定比例的粉煤灰、偏高嶺土、砂子置于水泥膠砂攪拌機中攪拌均勻,再分別稱取一定比例的氫氧化鈉溶液和硅酸鈉混合均勻組成為激發(fā)劑,將混勻的堿激發(fā)劑加入到固體混合物料中,攪拌3min后,然后把混合膠砂裝入到三聯(lián)試模(40mm×40mm×60mm)中,在振動臺上振動4min成型,最后在35℃下養(yǎng)護24h,脫模后在室溫下養(yǎng)護28天,得到制品。

        1.2 試驗設計

        試驗考查4個因素、3個水平,其中粉煤灰摻量作為因素A,它指的是粉煤灰在固體混料中的含量;NaOH濃度作為因素B,它指的是氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量濃度;固液比作為因素C,它指的是固液質(zhì)量之比;Na2SiO3占液相比作為因素D,它指的是硅酸鈉質(zhì)量占液相總質(zhì)量比例。試驗不考慮交互作用,選取正交試驗表為L9(34),具體數(shù)據(jù)見表1、表2。

        表1 因素水平表

        表2 正交試驗表

        表2(續(xù))

        2 結(jié)果與討論

        試驗以抗壓強度作為制品性能衡量標準,結(jié)果見表3。

        表3 試驗結(jié)果分析表

        根據(jù)表3中的極差分析,C的極差是最大的,A的極差是最小的,也就是C是影響最大的因素,A最小,主次順序為:C>B>D>A;從水平的角度看,A和D都是1水平最好,B和C都是2水平最好;綜合考慮,最好的試驗方案應當是A1B2C2D1。但是這個方案在已經(jīng)做過的9組試驗中是沒有的,需要對此方案再試驗一次,得到的結(jié)果是6.17MPa,所以確定最好的方案就是A1B2C2D1。

        3 結(jié)論

        利用粉煤灰制備礦物聚合材料的試驗結(jié)果表明,考查的4個因素、3個水平中,影響因素主次順序為:固液比> NaOH濃度> Na2SiO3占液相比>粉煤灰摻量,最好的試驗方案是A1B2C2D1,即:粉煤灰摻量50%,NaOH濃度8%(mol/L),固液比1.5,Na2SiO3占液相比50%,其抗壓強度值為6.17 MPa。

        [1] 聶軼苗,戴奇卉,劉淑賢,等.粉煤灰基礦物聚合材料抗壓強度與其物相關系研究[J].硅酸鹽通報,2015,34(05):1371-1376.

        [2] 羅少慧,王永在.粉煤灰基礦物聚合材料研究進展[J].中國非金屬礦工業(yè)導刊,2013(02):16-19.

        [3] 饒紹建,劉家祥,王克儉.粉煤灰基礦物聚合材料的抗壓強度和微觀結(jié)構[J].北京化工大學學報(自然科學版),2012,39(01):37-41.

        [4] 聶軼苗,牛福生,張晉霞,等.影響粉煤灰基礦物聚合材料性能的主要因素[J].硅酸鹽通報,2009,28(03):473-478.

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