利用鉻渣、鋇渣生產(chǎn)混凝土

摘要:用鉻渣、鋇渣代替部分天然砂制作強度等級為C15 的普通混凝土,取代率為50 %時,混凝土的抗壓強度達到18. 9MPa ,比混凝土的設計強度提高26 % ,所做混凝土試塊的收縮率小于1. 5 ×10 - 4 ;對混凝土碎粒作毒性鑒別試驗,Cr6 + 和Ba2 + 都遠小于國家規(guī)定的標準值。
 
關鍵詞:混凝土;鉻渣;鋇渣;無毒化處理P – Rating
 
    鉻渣、鋇渣均是有毒有害的化學工業(yè)固體廢棄物。對鉻渣、鋇渣的處理,目前的方法均是分別進行的[125 ] ?;炷潦且淮笞诮ㄖ牧?,生產(chǎn)混凝土須用去大量的天然砂(或人工砂) 。鉻渣、鋇渣按一定比例混合,首先實現(xiàn)無毒化處理,然后代替部分天然砂生產(chǎn)混凝土,是一條合理利用礦產(chǎn)開發(fā)所產(chǎn)生的廢渣,走可持續(xù)發(fā)展道路的有效途徑。
 
1  實驗原理
 
1. 1  鉻渣、鋇渣解毒的穩(wěn)定性原理
 
     鉻渣中的鉻酸根與鋇渣中的鋇離子反應生成鉻酸鋇,化學反應方程式為:
                                 Ba + CrO4 = BACrO4
 
1. 2  鉻渣、鋇渣解毒的原料比例
      鉻渣、鋇渣按一定比例混合,實現(xiàn)無毒化處理,代替部分天然砂生產(chǎn)混凝土是否解毒徹底,關鍵是鉻渣、鋇渣的比例。對我國不同工藝生產(chǎn)的鉻渣、鋇渣經(jīng)過多次混合試驗[6 ] ,采用同一粒徑的鉻渣、鋇渣,質(zhì)量比為1 ∶1. 8 時可實現(xiàn)徹底解毒。
 
2          實驗方法
       
      首先將鉻渣、鋇渣破碎為粒徑小于4. 75mm 的顆粒,按質(zhì)量比為1 ∶1. 8 的比例均勻混合,放置28 天使其徹底解毒。取不同的替代率代替天然砂(或人工砂) ,配制C15 混凝土,標準養(yǎng)護28天,測量其浸出液毒性、抗壓強度及收縮率后,選擇最佳方案。
 
3  實驗儀器、原材料和分析測試標準
 
3. 1  實驗儀器
 
      千分表:722 型分光光度計;AG- 25TA 電子萬能材料試驗機。
 
3. 2  原材料
     鉻渣:河南省某鉻鹽廠生產(chǎn),其化學成分見表1 。
     鋇渣:河南省某鋇渣廠生產(chǎn),其化學成分見表2 。
     水泥:采用洛陽水泥廠黃河牌PO32. 5 普通硅酸鹽水泥。
 
  天然砂:洛河中砂,細度摸數(shù)2. 7 ,含泥量2 %。
     石子:洛陽中興碎卵石,公稱粒徑20mm。
      水:飲用自來水。
 
 
3. 3  分析測試與試驗標準
 
      浸出液制備方法按照GB/ 15555. 0 - 1995《固體廢物 總汞的測定 原子吸收分光光度法》中附錄B 進行;
      浸出液中六價鉻的測定方法按照GB/ 5085. 3 - 1996《危險廢物鑒別標準- 浸出液毒性鑒別》中所列GB/ T15555. 4 - 1995 進行;
      浸出液中鋇離子的測定方法按照GB/ 5085. 3 - 1996《危險廢物鑒別標準- 浸出液毒性鑒別》中所列GB/ T1467 進行;
      混凝土抗壓強度GBJ18 - 85《普通混凝土力學性能試驗方法》[7 ]進行;混凝土體積收縮率按GBJ82 - 85《普通混凝土長期性和耐久性試驗方法》[7 ]進行。
 
4  試驗結(jié)果與分析
 
     (1) 鉻渣、鋇渣取不同的替代率代替天然砂,配制C15 混凝土,原料配比見表3 。
       由表4 可知,抗壓強度與鉻、鋇渣的替代率關系密切。當鉻渣、鋇渣代替天然砂的比率低于50 %時,混凝土的抗壓強度隨替代率的增加而增加;當鉻渣、鋇渣代替天然砂的比率等于50 %(3 # 混凝土) 時,混凝土的抗壓強度達到18. 9MPa ,比混凝土的設計強度提高26 %;當鉻渣、鋇渣代替天然砂的比率超過50 %時,混凝土的抗壓強度隨替代率的增加而降低。
      (2) 對混凝土試塊標準養(yǎng)護40 天進行收縮量測試,測試結(jié)果見表5 。所做混凝土試塊的收縮率均小于國家標準(1. 5 ×10 - 4 ) ,說明鉻渣、鋇渣取代天然砂生產(chǎn)的混凝土滿足耐久性要求。
     (3)對混凝土試塊自然養(yǎng)護3 天、7 天和28 天,破碎后取出部分碎粒分別加入640mL 自來水作毒性鑒別試驗,測試結(jié)果見表6。
 
      混凝土試塊自然養(yǎng)護28 天,破碎后取出部分碎粒用模擬酸水作毒性鑒別試驗,未檢出鋇離子。說明鉻渣、鋇渣取代天然砂生產(chǎn)混凝土,實現(xiàn)了無毒化處理。
 
5  結(jié)論
      (1) 用PO32. 5 普通硅酸鹽水泥,鉻渣、鋇渣取代50 %天然砂時,可以制作C15 普通混凝土, 混凝土(3 # ) 的抗壓強度達到18. 9MPa ,比混凝土的設計強度提高26 % ,所做混凝土試塊的收縮率小于1. 5 ×10 - 4 ,鉻渣、鋇渣取代天然砂生產(chǎn)的混締造土,未檢出鉻、鋇離子,實現(xiàn)了無毒化處理。
      (2) 用鉻渣、鋇渣取代天然砂制作混凝土,既可以節(jié)約天然砂,又可以保護環(huán)境,為鉻渣、鋇渣的資源化利用提供了一條可行之路[8 ]
      (3) 不同的有毒有害化學工業(yè)固體廢棄物可以采用不同的混合比例,實現(xiàn)無毒化處理,然后作為建筑材料的一種組分,在確定滿足工作性、耐久性和強度要求的條件下,均可以開發(fā)出相應的建筑材料新品種。

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2024-12-26 01:44:22