煤矸石-粉煤灰制備地質(zhì)聚合物發(fā)泡材料的試驗(yàn)研究

□□ 王潤林，王翠萍，韓 濤

(1.華東建工集團(tuán)有限公司，山東 青島 266001；2.山西工學(xué)院，山西 朔州 036000)

引言

煤矸石是在掘進(jìn)、開采和洗煤過程中排出的一種礦業(yè)固體廢物。粉煤灰是煤燃燒所產(chǎn)生煙氣中的細(xì)微固體顆粒物。煤矸石及粉煤灰的堆放不僅占用大量農(nóng)田和土地，破壞自然景觀，而且嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，為此，實(shí)現(xiàn)對煤矸石和粉煤灰的綜合利用尤為重要。地質(zhì)聚合物由硅氧四面體和鋁氧四面體以頂角相連而成的具有不規(guī)則三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硅酸鋁氧化物與堿性活化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到一種新型黏結(jié)劑體系[1]，在化學(xué)成分上類似于沸石。地質(zhì)聚合物為一種無定型凝膠體[2]，具有強(qiáng)度高、耐酸、耐高溫、快凝等特點(diǎn)[3]，主要應(yīng)用于建筑材料、固體廢物處理、多泡多孔材料等方面。試驗(yàn)以NaOH為堿性激發(fā)劑，雙氧水、十二烷基磺酸鈉為混合發(fā)泡劑，硬脂酸鈣為穩(wěn)泡劑，以煤矸石和粉煤灰為基料制備地質(zhì)聚合物的發(fā)泡材料，并探究了各物質(zhì)摻量對發(fā)泡材料性能的影響。

1 試驗(yàn)原料及預(yù)處理

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用主要原料見表1。

表1 試驗(yàn)用主要原料

1.2 預(yù)處理方法

煤矸石：有研究表明[4]，煤矸石在840 ℃以下活性最好，Al2O3的浸出率為16.21%，SiO2的浸出率為14.04%，參考劉玉林等[5]對朔州地區(qū)煤矸石的研究，750～850 ℃時(shí)火山灰活性最好，此時(shí)煤矸石中非晶態(tài)SiO2-Al2O3含量最高。煤矸石經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎，750 ℃高溫煅燒6 h，球磨30 min制備具有火山灰活性的粉體。XRF測定煤矸石成分見表2。

表2 煤矸石主要成分

粉煤灰：來自朔州市神頭第二火力發(fā)電廠馬邑億噸粉煤灰廠，球磨30 min，主要成分見表3。……