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的量濃度；固液比作為因素C，它指的是固液質量之比；Na2SiO3占液相比作為因素D，它指的是硅酸鈉質量占液相總質量比例。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 結果與討論

試驗以抗壓強度作為制品性能衡量標準，結果見表3。

表3 試驗結果分析表

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，得到的結果是6.17MPa，所以確定最好的方案就是A1B2C2D1。

3 結論

利用粉煤灰制備礦物聚合材料的試驗結果表明，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.