碱浸铅锌渣地聚物的制备及其力学性能研究

发布时间：2020-11-05 22:53

　　 地聚物是以含硅铝材料为主要原料,在碱激发作用下,生成的一种无机聚合物材料,它是一种由硅氧和铝氧四面体结构单元组成的三维网状立体结构。这种结构的材料具有很好的机械性能、耐酸碱、耐火及耐高温性能,有着强度高、硬化快等特性,另外它的制备工艺简单,原材料来源广泛且低能耗,低污染,是一种绿色,可持续发展材料,符合国家倡导的资源最大化利用宗旨。地聚物在工业生产、建筑、航空航天等行业具有非常好的应用前景。本文以碱浸铅锌渣、偏高岭土、水玻璃溶液、氢氧化钠为主要原料,通过碱激发工艺制备了碱浸铅锌渣地聚物,并研究了碱浸铅锌渣地聚物的最佳配比;煅烧活化碱浸铅锌渣对地聚物强度的影响;运用响应曲面法设计,以水玻璃模数和碱激发剂掺量为变量,实现碱浸铅锌渣地聚物的优化,并建立地聚物强度与碱激发剂掺量和水玻璃模数之间的回归方程;最后通过SEM和XRD进行表征,从微观结构分析地聚物的反应机理。具体研究内容如下:(1)碱浸铅锌渣地聚物制备的试验研究通过正交试验考察碱浸铅锌渣掺量、水玻璃模数及碱激发剂掺量对地聚物强度的影响。试验结果表明碱浸铅锌渣地聚抗压强度最佳配比为水玻璃模数为1.2、碱激发剂掺量为65%,碱浸铅锌渣掺量为45%,其抗压强度可达49.6MPa;其抗折强度最佳配比为水玻璃模数为1.2、碱激发剂掺量为65%,碱浸铅锌渣掺量为35%,其抗折强度可达7MPa左右;且碱激发剂掺量为影响抗压强度的第一要素。(2)煅烧活化通过考察煅烧活化对碱浸铅锌渣地聚物强度的影响,研究结果表明煅烧活化能够使碱浸铅锌渣的活性增强,其最佳煅烧温度为750℃,煅烧时间为60min。(3)响应曲面设计试验通过二次响应曲面法设计试验,结果表明,碱浸铅锌渣地聚物的优化组合为当水玻璃模数为1.1,碱激发剂掺量为68%时,碱浸铅锌渣地聚物的抗压强度可达60.8MPa。通过数学函数拟合得到碱浸铅锌渣地聚物的强度和水玻璃模数、碱浸铅锌渣掺量间的回归方程,具有一定的预测意义。同时碱铅锌渣地聚物的强度随着水玻璃模数增高而降低,随着碱激发剂掺量增加而增强。(4)碱浸铅锌渣地聚物聚合机理分析通过对正交试验的碱浸铅锌渣地聚物试块进行SEM和XRD表征分析,SEM图表明碱浸铅锌渣地聚物形成颗粒状结晶物且结合紧密,从而使其的抗压性能良好;XRD分析表明偏高岭土和碱浸铅锌渣在碱激发条件下经过聚合反应,生成了钠沸石(Na2Al2Si3O10·2H2O)及聚硅酸钠盐(Na6Si8O19)等结构相对更复杂、性质更稳定新的无机聚合物。
【学位单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU52
【部分图文】：

图 2. 2 碱浸铅锌渣粉Figure 2. 2 Powder of alkaline leaching lead-zinc slag图 2. 3 碱浸铅锌渣粉能谱（煅烧前）3 Energy spectrum of alkaline leaching lead-zinc slag powder (Before

图 2. 3 碱浸铅锌渣粉能谱（煅烧前）re 2. 3 Energy spectrum of alkaline leaching lead-zinc slag powder (Before calcination图 2. 4 碱浸铅锌渣粉 XRD 图Figure 2. 4 XRD spectrum of alkaline leaching lead-zinc slag powder

图 2. 2 碱浸铅锌渣粉Figure 2. 2 Powder of alkaline leaching lead-zinc slag图 2. 3 碱浸铅锌渣粉能谱（煅烧前）igure 2. 3 Energy spectrum of alkaline leaching lead-zinc slag powder (Before calcination)
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘祥;张一敏;包申旭;;不同活化方法对提钒尾渣地聚物性能的影响[J];硅酸盐通报;2015年11期

2 何哲祥;肖祈春;周喜艳;李翔;肖威;;铅锌尾矿制备水泥熟料及重金属固化特性[J];中南大学学报(自然科学版);2015年10期

3 吴洋;杨军;周小勇;雷梅;高定;乔鹏炜;杜国栋;;广西都安县耕地土壤重金属污染风险评价[J];环境科学;2015年08期

4 刘晓;张宇;王楠;毛佳;;我国铅锌矿资源现状及其发展对策研究[J];中国矿业;2015年S1期

5 简家成;刘峥;赖丽燕;何俊伟;黄红霞;;高岭土煅烧活化过程研究[J];中国粉体技术;2015年01期

6 戴彬;吕建树;战金成;张祖陆;刘洋;周汝佳;;山东省典型工业城市土壤重金属来源、空间分布及潜在生态风险评价[J];环境科学;2015年02期

7 刘燕庭;阎丽;黄春林;龚子豪;;锌浸出渣中有价元素综合回收技术研究进展[J];湖南有色金属;2014年06期

8 彭晖;李树霖;蔡春声;张雄飞;崔潮;;偏高岭土基地质聚合物的配合比及养护条件对其力学性能及凝结时间的影响研究[J];硅酸盐通报;2014年11期

9 贺菊香;刘生长;;湿法炼锌浸出渣处理方式的分析[J];四川有色金属;2014年02期

10 吴远桂;谈定生;丁伟中;郭曙强;;针铁矿法除铁及其在湿法冶金中的应用[J];湿法冶金;2014年02期

相关硕士学位论文 前7条

1 胡志敏;碱浸铅锌渣粉胶砂的制备及其性能研究[D];南华大学;2016年

2 闫佳;钢筋与地聚物混凝土粘结性能的试验研究[D];华南理工大学;2016年

3 曹亮;纤维编织网增强地聚物砂浆抗剪加固钢筋混凝土梁试验研究[D];华南理工大学;2016年

4 胡芳芳;石煤提钒尾渣地聚物的制备及其机理的研究[D];武汉理工大学;2014年

5 朱国振;粉煤灰/偏高岭土地质聚合物材料的制备及其性能研究[D];景德镇陶瓷学院;2014年

6 张璐;自燃煤矸石—矿渣—粉煤灰地质聚合物制备工艺研究[D];辽宁工程技术大学;2014年

7 孙于龙;山西长治地区水泥原料特性及其配料设计研究[D];武汉理工大学;2012年

本文编号：2872304