铅冶炼渣基生态胶凝材料的研发及其重金属固化

作者：刘文欢; 胡静; 赵忠忠; 杜任豪; 万永峰; 雷繁; 李辉^*

来源：材料导报, 2023, 1-15.

• 铅冶炼渣
• 生态胶凝材料
• 抗压强度
• 水化产物
• 重金属浸出液浓度

铅冶炼渣（LSS）是一种含有重金属（Cr、Ni、Cu、Zn、As和Pb）的危险废物，其不当处置会对生态系统造成不可挽回的危害。本文采用化灰渣（LAS）、水氯镁石（BF）、矿粉（SP）及适量水泥（CM）协同激发铅冶炼渣制备生态胶凝材料。通过正交试验得到胶凝材料的最优配比，阐述了不同因素对生态胶凝材料抗压强度的影响；采用XRD、SEM、FT-IR、硫酸和硝酸法等方法分析了胶凝材料水化产物的特性及重金属浸出规律。研究结果表明：当铅冶炼渣和水泥的质量比为3:1，化灰渣、水氯镁石、矿粉的外掺量分别为铅冶炼渣和水泥质量总量的20%、10%、10%时，制备出的生态胶凝材料抗压强度最优，28d抗压强度达到40.9 MPa，且矿粉掺量为影响其抗压强度的第一要素。微观分析表明，胶凝材料的水化产物主要为弗里德尔盐、方解石、C-S-H和C-A-S-H，它们相互联结形成致密的空间网络结构，这不但有助于提高胶凝材料的力学性能，还能实现对重金属元素的物理固封和离子交换吸附固化。胶凝材料对主要重金属的胶结固化率大于83%，重金属浸出液浓度符合生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)的要求。

• 单位
  西安建筑科技大学