煅烧水泥熟料过程中重金属逸放的几个问题

对煅烧水泥熟料过程中重金属Hg、Pb、Cd、Zn和Cu的逸放进行了研究。Hg及其化合物在300℃时绝大部分已挥发，水泥窑中Hg的逸放率高达90％-96％。在实验电炉1400℃静置煅烧的条件下，当Pb、Cd、Zn和Cu的掺量均为0．05％时，其选放率分别为：Pb为94．50％，Cd为96．62％，Zn为43．61％，Cu为36．03％。氟会促进Ph、Cd、Zn、Cu的逸放。水泥立窑的Pb、Cd逸放率高达84％～90％；Zn和Cu的逸放率为36％-47％。     

Cu2+、Zn2+、Cr6+、Cd2+和Pb4+离子在水泥熟料中的固溶特性研究

通过制备未掺杂重金属以及同时掺杂Cu2+、Zn2+、Cr6+、Cd2+和Pb4+五种重金属离子的水泥熟料,利用化学分析、XRD、岩相分析、电子探针等方法研究了掺杂Cu2+、Zn2+、Cr6+、Cd2+和Pb4+离子对熟料性能的影响以及重金属在熟料矿物中的分布.研究表明:重金属的掺杂可以增加液相含量、改善生料的易烧性;在煅烧后的熟料矿物中,有巨型的阿利特矿物出现,且多被溶蚀;熟料对重金属的固化具有选择性.     

重金属在水泥熟料中的挥发与固化

以铅锌渣作为替代原料制备水泥熟料易引入重金属元素,利用微波消解、原子吸收光谱方法研究Pb、Cd、Cu、Zn在熟料烧成过程中的挥发与固化行为。结果表明:温度升高,Pb、Cd挥发率增大,Cu、Zn挥发率先增大后减小;掺加铅锌渣,Pb、Cd、Cu、Zn在熟料中固溶量增大;熟料矿物组成影响重金属的固溶。     

不同阴离子对高阿利特水泥熟料性能的影响

利用化学分析、XRD、物理性能检验等方法研究了在生料中单独及其复合掺加磷、氟、硫对高C3S水泥熟料(Mite-rich portland clinker,ARPC)的易烧性、胶凝性和它们在烧成过程中的挥发性。实验表明：高温烧成时,在ARPC体系中单独掺磷、复合掺加磷与氟、磷与氟硫都有较好的促进烧成、提高强度的作用,并且以磷与氟的复合效果最好,可显著改善生料易烧性,提高熟料各龄期的抗压强度5MPa以上;但磷与硫的复合却对生料易烧性有不利影响,熟料强度比对照组样品低,这可能与硫的高挥发性有关,使得体系中的实际CaO配人量增大。3种阴离子具有不同的挥发性,硫的挥发性较高,氟次之,磷最低。     

磷石膏掺量及烧成制度对硫铝酸盐水泥熟料物理性能的影响

以磷石膏、石灰石、铝矾土为原料配制硫铝酸盐水泥熟料,研究了磷石膏掺量及烧成制度对硫铝酸盐水泥熟料性能的影响。结果表明:磷石膏可以取代天然石膏配置硫铝酸盐水泥熟料,磷石膏掺量在14.22%时,熟料物理性能最优。熟料烧成温度应控制在1320℃~1350℃范围内。     

高胶凝性水泥熟料

总结了以硅酸三钙(C3S)为主要矿物的熟料烧成研究成果和最新研究进展．C3S是硅酸盐系统的水泥熟料中含量最高、胶凝性能最好的矿物。在熟料烧成过程中。C3S是形成温度最高的矿物。因此。C3S的充分形成实际上也就代表了熟料的烧成．提高C3S含量是提高水泥熟料胶凝性能有效途径．采用离子掺杂的方法可以降低熟料烧成过程中的游离氧化钙,使C3S质量分数(下同)在70%以上的硅酸盐水泥熟料在正常温度下烧成。如：在生料中掺加氟硫复合矿化剂,适量磷渣或钢渣等含磷杂质及其与氟离子复合。或者掺入1%CuO,可明显改善熟料的易烧性。但是磷的掺加数量应有一定限制。在硅酸盐水泥熟料中引入适量硫铝酸盐矿物也可以有效提高水泥的胶凝性能。但是应该解决烧成温度范围偏窄的问题。     

氟硫掺杂对MgO固溶及高镁熟料结构与性能的影响

利用化学分析、力学性能测试、岩相分析和XRD Rieitveld精修,研究了氟硫掺杂对高镁熟料中MgO固溶量、熟料强度、熟料显微结构和萃取阿利特的指纹区XRD特征峰及晶胞.结果显示:掺加一定量的SO3、CaF2能有效促进熟料中MgO的固溶.当掺加的CaF2掺量≤0.25％时,MgO固溶量随SO3含量增加而增加.随着熟料中CaF2掺量的增加,SO3含量的变化对MgO的固溶影响越来越弱.在SO3掺量≤1.2％,CaF2掺量的增加更利于熟料中MgO的固溶.单掺SO3时,熟料28 d强度随着SO3掺量增大而降低.而在同时掺有0.50％ CaF2的熟料中,随着SO3掺量的增大,熟料的3d、28 d强度均呈先增加后减少的趋势.在掺杂适量的CaF2的前提下,掺加一定量的SO3有助于提高熟料的强度,但存在一个最佳掺量.且在一定范围内熟料中CaF2的含量越高,水泥熟料的后期强度也越高.在熟料中同时含有SO3和MgO时,室温下能稳定M2-M3型的的阿利特.且在掺杂一定量的SO3时,随着熟料中CaF2含量的提高,阿利特的对称性也会逐步提高.与仅掺加MgO的样品相比,SO3、CaF2的掺杂使得alite的a轴稍有变小、b轴和c轴稍有变大,晶轴角则基本不变.     

用磷渣配料并作水泥混合材的试验研究

采用磷渣配料烧制水泥熟料,再掺入磷渣作混合材制备复合水泥,研究磷渣掺量对复合水泥性能的影响,并利用XRD、SEM对其水化产物进行分析。结果表明,用作混合材,当磷渣掺量为10%,矿渣掺量为20%时,所制备的复合水泥各项性能均满足国家标准,其净浆28d抗压强度值高达114.2MPa。     

La/Nb掺杂对Bi_4Ti_3O_(12)薄膜铁电性能和疲劳特性的影响

采用溶胶–凝胶工艺(sol–gel)在Pt/Ti/SiO2/p-Si衬底上分别制备Bi4–xLaxTi3O12和Bi4Ti3–yNbyO12铁电薄膜,研究La/Nb掺杂对Bi4Ti3O12薄膜铁电性能和疲劳特性的影响。结果表明:La/Nb掺杂均能有效改善Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能和疲劳特性。当La摩尔(下同)掺量在0.5～0.75时,La掺杂对Bi4Ti3O12薄膜的性能改善作用最好,而且在明显提高薄膜铁电性能的同时,对薄膜疲劳特性的改善更加显著,薄膜经1010极化反转后,其剩余极化强度(Pr)仅下降5.1%。Nb掺杂对提高薄膜铁电性能的作用更加明显,Nb掺量为0.06时,Bi4Ti3–yNbyO12薄膜的Pr高达18.7μC/cm2,但Nb掺量不宜过多,当Nb掺量超过0.06以后,薄膜的铁电性能和疲劳特性均反而有所下降。     

掺N纳米ZnO/TiO_2复合粉体的光催化性能

以Ti(SO4)2和Zn(NO3)2为原料,CO(NH2)2为沉淀剂,采用均匀沉淀法制备了掺N和不同质量分数ZnO掺杂的纳米TiO2复合粉体,通过XRD、XPS、TEM等进行了表征,并以甲基橙水溶液为底物,测定了其光催化性能。结果表明,掺杂产生了Ti—O—Zn和Ti—O—N键,使复合粉体的激发波段从紫外光波段扩展到可见光波段,催化活性大大提高,其中w(ZnO)=2%时,复合粉体太阳光催化性能最高,太阳光照射6 h,甲基橙降解率达到98.4%,重复使用6次后,降解率仍达到94.2%。     

磷-氟-钢渣复合添加剂对水泥熟料烧成的影响

磷(P)或氟(F)的阴离子团可以促进硅酸盐水泥熟料的烧成,因此,利用P与F的复合效应,并引入钢渣做晶种,分析晶种与阴离子的复合对硅酸盐水泥熟料形成规律所产生的影响.结果表明:磷渣、钢渣与萤石的三元复合体系对熟料中游离氧化钙含量的改善作用明显优于单掺磷渣或钢渣与萤石二元复合体系的.当煅烧温度提高至1350℃或1450℃时,三元复合体系仍明显改善了生料的易烧性.三元复合体系可改善液相的粘度与矿物的形貌,促进3CaO·SiO2的形成和生长发育.热分析表明:与空白样相比,磷渣、钢渣与萤石的三元复合体系将碳酸盐分解峰值温度、反应起始温度和反应结束温度分别降低了50,15℃和55℃.     

杂质缺陷诱导阿利特晶胞常数的改变及多晶转变

阿利特或硅酸三钙,(C3S)固溶体是水泥熟料中最重要的矿物,某些杂质离子可以稳定其多晶型中的三方R型,具有较高的水化活性.杂质离子固溶进入C3S晶格,形成杂质缺陷,这些缺陷引起C3S晶格常数的变化.研究显示:C3S晶格常数的变化与其对称性有关,从而提出了-种由杂质缺陷引起晶格常数相对变化的计算方法,用于预测C3S固溶体和阿利特可能的稳定晶型.在实验室合成了不同掺杂的C3S固溶体单矿物,并从实验熟料中萃取了阿利特.对样品晶型进行X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)测定及晶格常数相对变化计算的预测.计算预测结果和XRD分析结果之间较好相符.XRD分析表明:纯C3S的对称性最差,属于三斜晶系.当C3S中P2O5固溶量在0.4%(质量分数,下同)时,C3S固溶体为单斜M1型.当CaF2掺量在1.0%时,C3S固溶体也为M1型.当CaF2掺量提高到2.0%时,C3S固溶体是R型.复合掺加氟磷对改变C3S固溶体对称性有显著作用,只要掺杂0.4%的P2O5和0.7%的CaF2即可使R型C3S固溶体在室温下稳定.对熟料中萃取阿利特的分析表明:普通熟料中萃取阿利特的稳定晶型属于Mi型;含氟磷的熟料中阿利特是以R型为主的R型和M3型的混合体.分析结果验证了计算预测结果.     

利用高掺量磷渣煅烧优质水泥熟料的研究

采用磷渣为原料烧制优质水泥熟料.通过差热分析研究磷渣配料煅烧熟料的形成机理,利用金相显微镜对烧制的熟料进行岩相结构分析,观察其矿物形貌,用X射线衍射分析研究熟料的矿物组成和水泥水化产物组成.实验结果表明,利用高掺量磷渣配料可以显著改善生料的易烧性,加快熟料矿物的形成,并且矿物生长良好,早期强度较高.磷渣掺量为18%或21%时,所生产的熟料的游离CaO含量小于1.0%,C3S含量大于63%.     

金属离子掺杂TiO2的制备及光催化降解水溶性甲醛的研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂有Cu2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+、Fe3+的TiO2光催化剂,考察了其对水中甲醛的光催化降解效果,并用XRD对催化剂进行表征。对影响TiO2光催化效率的因素:掺杂金属离子的种类、掺杂浓度、反应体系中添加微量游离Fe2+等进行探讨,实验结果表明,Pb2+离子掺杂对TiO2光催化降解甲醛有明显的促进作用,在紫外灯照射下,当TiO2光催化剂用量为5 g/L,掺Pb2+离子物质的量分数为0.5%,向反应体系添加低浓度Fe2+(1.5 mg/L)时,反应20 h后,对甲醛的降解率可提高至99.23%。     

金属Zn粉对烧成Al2O3-C材料性能和显微结构的影响

通过改变金属Zn的加入量,研究了Zn含量对Al2O3-C材料烧结性能、力学性能的影响,同时借助于XRD、SEM等手段对试样的物相变化和显微结构进行了观察和分析.结果表明:(1)金属Zn的加入可以显著改善Al2O3-C材料的烧结性能,当金属Zn的加入量为1.0%时,试样的体积密度和显气孔率分别达到了最大和最小值;(2)烧成铝碳材料的显微结构受金属Zn的影响较大,金属Zn的加入量为1.0%时,试样基质和骨料部分结合良好,试样致密;(3)Zn加入量大于1.0%,试样的结合状态遭到破坏,试样中出现裂纹和孔洞;材料的抗折强度和耐压强度在金属Zn加入量为1.0%时达到了最大值.     

磷石膏改性及其作水泥调凝剂的研究

用改性剂对磷石膏进行改性处理后作为水泥调凝剂,研究改性剂掺量对磷石膏的流动性、可溶性磷和氟含量、水泥物理性能及与减水剂相容性的影响,并对改性前后的磷石膏做了微观测试分析。结果表明,随改性剂掺量的增加,磷石膏流动性增加,可溶性磷、氟含量降低,水泥凝结时间缩短。在改性剂掺量为3%时,休止角可减小7°,可溶性磷基本消除,可溶性氟含量降低77%。掺改性磷石膏的水泥3d、28d强度高于掺天然石膏的水泥。微观分析显示,磷石膏经改性后,杂质减少,晶型更为完整。     

污泥配料煅烧水泥对重金属固化行为影响

利用污水厂污泥代替部分粘土配料煅烧硅酸盐水泥,研究了煅烧熟料过程以及水化凝结硬化过程中重金属的结构固化行为.结果表明:熟料中4种重金属元素质量百分含量与生料中对应元素重量百分含量之比分别为:Cu=89.3%;Zn=88.8%;Pb=90.1%;Cr=93.9%;而水泥石中4种重金属元素质量百分含量与熟料中对应重金属元素的质量百分含量之比分别为Cu=96.0%;Zn=84.0%;Pb=90.1%;Cr=97.9%.煅烧和水化过程的综合固化效果为Cu=85.7%;Zn=74.6%;Pb=81.2%;Cr=91.9%.熟料煅烧过程的固化行为以固溶为主,水泥水化过程的固化行为以包裹阻碍为主.     

电镀废水中共存阳离子对Fe(Ⅱ)/O2去除无机磷的影响

通过序批试验,考察了有氧条件下,共存阳离子对亚铁除磷效率的影响并以实际电子废水为考察对象,对比研究Fe(Ⅱ)/O₂与传统石灰工艺的除磷效果及相关技术经济指标。结果表明:NH₄⁺-N对同步氧化Fe(Ⅱ)除磷效率几乎没有影响;Zn(Ⅱ)可通过与磷酸根反应产生沉淀提高磷的去除率。Mn(Ⅱ)可与新生三价铁形成稳定络合物,促进亚铁氧化并改善铁磷沉淀物混凝沉淀性能,当Mn(Ⅱ)投加量为1.0 mg·L^-1时,反应60 min后,磷的去除率提高11%。Cu(Ⅱ)能高效催化亚铁氧化,从而使亚铁除磷效率显著提高,在Cu(Ⅱ)浓度为0.05 mg·L^-1时,除去45%水中磷所需时间由空白的60 min缩短为5 min,Cu(Ⅱ)是所选共存阳离子中最为高效的亚铁除磷催化剂。以实际电镀废水为研究对象,在共存离子的促进作用下,Fe(Ⅱ)/O₂对废水中磷的去除效果优于传统石灰法,且药剂成本及产泥量均低于直接投加石灰的除磷工艺。     

Fe/N改性TiO_2粉末的制备及其降解甲醛之初探

本文研究了Fe/N改性Ti02粉末降解甲醛的效果。以三乙胺为氮源,用TiCl4制备氮掺杂Ti02(N-Ti02)粉末,并用吸附法在N-Ti02粉末表面负载一定量铁离子,高温处理后形成铁、氮共掺杂Ti02(Fe/N-Ti02)粉末光催化剂。以光催化降解甲醛为模型反应,比较了掺铁量、光源和光强对甲醛降解效果的影响,结果表明,紫外光照下,当铁掺杂质量分数为0.5%时,粉末表现出最佳催化性能,光照2h后甲醛的降解率达到74.6%;Ti02的光催化活性随光照强度增大呈非线性增加。     

溶胶凝胶法制备铁掺杂纳米TiO_2薄膜与其性能研究

以钛酸丁酯Ti(OC4H9)4、冰醋酸、去离子水和无水乙醇、含水硝酸铁等为原料,采用溶胶-凝胶法,制备得到掺铁纳米二氧化钛材料镀膜玻璃和二氧化钛粉体,研究了掺铁量、掺杂PEG量、镀膜层数、水浴处理等因素对TiO2纳米膜透光率和光催化活性的影响,并对其进行表征测试和探讨。研究发现,掺铁会优化TiO2纳米薄膜的很多性能。掺铁后薄膜的晶粒尺寸逐渐变小,晶格畸变比例变大。掺铁不改变二氧化钛的晶型结构。在透光率试验中,掺杂PEG的样品,水浴处理后测试效果较好,掺杂浓度与实验效果并不成正比。光催化实验中,掺杂浓度为0.075%时的效果最好。最终得出,在掺杂浓度为0.075%时,水浴处理并添加适量的PEG,镀4层膜时的综合效果最好。