【摘 要】
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黄铵铁矾是铁矾渣的主要物相,是湿法炼锌工艺过程中排出的工业废渣,被规划在危险固体废弃物一类。据报道大量铁矾渣通过堆放处理,这不仅浪费了铁矾渣中丰富的金属资源,还浪费了大量的土地资源。因此本论文用氧化钙对黄铵铁矾进行分解,用其钙化产物石膏制备自流平砂浆工艺进行研究,实现其资源化利用。本论文以Fe2(SO4)3、氨水和CaO为原料,并分别掺加十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS
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黄铵铁矾是铁矾渣的主要物相,是湿法炼锌工艺过程中排出的工业废渣,被规划在危险固体废弃物一类。据报道大量铁矾渣通过堆放处理,这不仅浪费了铁矾渣中丰富的金属资源,还浪费了大量的土地资源。因此本论文用氧化钙对黄铵铁矾进行分解,用其钙化产物石膏制备自流平砂浆工艺进行研究,实现其资源化利用。本论文以Fe2(SO4)3、氨水和CaO为原料,并分别掺加十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和柠檬酸(CA)三种外加剂,进行了外加剂对黄铵铁矾钙化模拟产物氢氧化铁和二水硫酸钙形貌影响研究,研究发现CTAB可将石膏形貌由针状或柱状转变为片状,对氢氧化铁胶体的分散性随着加入量的增加由好变差;但CTAB对含铁石膏中氢氧化铁胶体吸附在石膏表面的现象没有影响。SDBS加入后细小石膏晶粒增多,大颗粒减少,氢氧化铁胶体分散性随着SDBS加入量的增加逐渐变好;但SDBS对含铁石膏中氢氧化铁胶体吸附在石膏表面的现象没有影响。CA可将石膏形貌由针状或柱状转变为片状,对氢氧化铁胶体的分散性随着加入量的增加而变好,到1.5%时效果最佳;当CA加入量为2.0%时含铁石膏中的铁和石膏分离明显,并且不影响石膏的生长,因此CA为最佳外加剂。以Fe2(SO4)3、(NH4)2SO4和ZnSO4为原料制备黄铵铁矾,研究Zn对黄铵铁矾物相和形貌结构的影响,得出产物的物相和形貌差别极小,通过EDS测试发现仅有少量Zn存在于黄铵铁矾晶体内部。用CaO钙化分解黄铵铁矾,并加入2.0%CA,研究了CaO加入量和反应时间对分解产物的影响,得到CaO最佳用量为30%,反应时间为12 h。将钙化产物进行重液分离,得到上层分离产物为二水石膏,下层分离产物为铁氧化物。研究了钙化产物分离二水石膏制备高强石膏的工艺,最佳工艺条件为:水热温度140℃,水热时间3 h、固液比1:4;高强石膏的抗压强度为27.99 MPa。最后以高强石膏为胶凝材料,研究了火山灰材料、聚乙烯醇乳液、蛋白类缓凝剂、有机硅憎水剂对石膏基自流平砂浆性能的影响。研究结果表明,火山灰材料A、火山灰材料B、PVA和蛋白类缓凝剂的最佳配比(wt%)为37.5:12.5:4:0.12时,石膏基自流平砂浆的标准稠度为0.53,初凝时间为61 min,终凝时间为126 min,30 min流动度为140 mm,抗压强度为20.21 MPa,绝干拉伸粘结为1.17MPa,尺寸变化率为0.04%,均符合JC/T1023-2021标准要求,软化系数为0.83。为进一步提高砂浆的耐水性能,研究了不同防水剂对石膏基自流平砂浆软化系数的影响,发现有机硅憎水剂浸泡后其软化系数可提升至0.9,达到超耐水等级。
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