利用鉻渣、鋇渣生產(chǎn)混凝土
2006-04-30 00:00
摘要：用鉻渣、鋇渣代替部分天然砂制作強(qiáng)度等級(jí)為C15 的普通混凝土，取代率為50 %時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到18. 9MPa ，比混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高26 % ，所做混凝土試塊的收縮率小于1. 5 ×10 - 4 ；對(duì)混凝土碎粒作毒性鑒別試驗(yàn)，Cr6 + 和Ba2 + 都遠(yuǎn)小于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。
關(guān)鍵詞：混凝土；鉻渣；鋇渣；無(wú)毒化處理P – Rating
鉻渣、鋇渣均是有毒有害的化學(xué)工業(yè)固體廢棄物。對(duì)鉻渣、鋇渣的處理，目前的方法均是分別進(jìn)行的[125 ] 。混凝土是一大宗建筑材料，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(shí)現(xiàn)無(wú)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(kāi)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(shí)驗(yàn)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(yīng)生成鉻酸鋇，化學(xué)反應(yīng)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(shí)現(xiàn)無(wú)毒化處理，代替部分天然砂生產(chǎn)混凝土是否解毒徹底，關(guān)鍵是鉻渣、鋇渣的比例。對(duì)我國(guó)不同工藝生產(chǎn)的鉻渣、鋇渣經(jīng)過(guò)多次混合試驗(yàn)[6 ] ，采用同一粒徑的鉻渣、鋇渣，質(zhì)量比為1 ∶1. 8 時(shí)可實(shí)現(xiàn)徹底解毒。
2 實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，測(cè)量其浸出液毒性、抗壓強(qiáng)度及收縮率后，選擇最佳方案。
3 實(shí)驗(yàn)儀器、原材料和分析測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
3. 1 實(shí)驗(yàn)儀器
千分表：722 型分光光度計(jì)；AG- 25TA 電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。
3. 2 原材料
鉻渣：河南省某鉻鹽廠生產(chǎn)，其化學(xué)成分見(jiàn)表1 。
鋇渣：河南省某鋇渣廠生產(chǎn)，其化學(xué)成分見(jiàn)表2 。
水泥：采用洛陽(yáng)水泥廠黃河牌PO32. 5 普通硅酸鹽水泥。
天然砂：洛河中砂，細(xì)度摸數(shù)2. 7 ，含泥量2 %。
石子：洛陽(yáng)中興碎卵石，公稱粒徑20mm。
水：飲用自來(lái)水。
3. 3 分析測(cè)試與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
浸出液制備方法按照GB/ 15555. 0 - 1995《固體廢物 總汞的測(cè)定 原子吸收分光光度法》中附錄B 進(jìn)行；
浸出液中六價(jià)鉻的測(cè)定方法按照GB/ 5085. 3 - 1996《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)- 浸出液毒性鑒別》中所列GB/ T15555. 4 - 1995 進(jìn)行；
浸出液中鋇離子的測(cè)定方法按照GB/ 5085. 3 - 1996《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)- 浸出液毒性鑒別》中所列GB/ T1467 進(jìn)行；
混凝土抗壓強(qiáng)度GBJ18 - 85《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》[7 ]進(jìn)行；混凝土體積收縮率按GBJ82 - 85《普通混凝土長(zhǎng)期性和耐久性試驗(yàn)方法》[7 ]進(jìn)行。
4 試驗(yàn)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(jiàn)表3 。
由表4 可知，抗壓強(qiáng)度與鉻、鋇渣的替代率關(guān)系密切。當(dāng)鉻渣、鋇渣代替天然砂的比率低于50 %時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨替代率的增加而增加；當(dāng)鉻渣、鋇渣代替天然砂的比率等于50 %(3 # 混凝土) 時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到18. 9MPa ，比混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高26 %；當(dāng)鉻渣、鋇渣代替天然砂的比率超過(guò)50 %時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨替代率的增加而降低。
(2) 對(duì)混凝土試塊標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)40 天進(jìn)行收縮量測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5 。所做混凝土試塊的收縮率均小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(1. 5 ×10 - 4 ) ，說(shuō)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(duì)混凝土試塊自然養(yǎng)護(hù)3 天、7 天和28 天，破碎后取出部分碎粒分別加入640mL 自來(lái)水作毒性鑒別試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6。
混凝土試塊自然養(yǎng)護(hù)28 天，破碎后取出部分碎粒用模擬酸水作毒性鑒別試驗(yàn)，未檢出鋇離子。說(shuō)明鉻渣、鋇渣取代天然砂生產(chǎn)混凝土，實(shí)現(xiàn)了無(wú)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(shí)，可以制作C15 普通混凝土， 混凝土(3 # ) 的抗壓強(qiáng)度達(dá)到18. 9MPa ，比混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)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(shí)現(xiàn)了無(wú)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(hù)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(xué)工業(yè)固體廢棄物可以采用不同的混合比例，實(shí)現(xiàn)無(wú)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(qiáng)度要求的條件下，均可以開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的建筑材料新品種。
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