编号：CYYJ04702
篇名： 基于碳化改性机制的硼泥硫氧镁水泥性能影响研究
作者： 柳浩
关键词： 硼泥; 硫氧镁水泥; 外加剂; 碳化养护; 水化机理;
机构：沈阳工业大学
摘要： 硼泥是化工厂从硼矿提取硼酸或硼砂过程中产生的大量工业固体废弃物,主要成分包括菱镁矿和镁橄榄石等含镁化合物。由于其呈碱性和含有重金属,如果直接堆存或填埋,不仅占用大量土地,还可能对环境造成污染。辽宁省丹东、营口、辽阳等城市的硼泥污染问题已成为当地的环保难题。因此,找到一种硼泥高效资源化利用的手段成为迫切解决的问题。根据硼泥中镁资源的丰富性,本文通过热活化的方式提高其活性,利用处理后的硼泥大量替代轻烧氧化镁制备硫氧镁水泥,为硼泥高效资源化利用提供一种新的途径。本文研究内容和结果如下: （1）通过对硼泥的热重分析和热解动力学研究,确定了硼泥的机理函数方程,分析了热活化前后水化产物和微观形貌的变化。研究结果表明,硼泥的热活化过程是化学反应过程,热活化后,硼泥中的碳酸镁完全分解为氧化镁,其活性通过水合法检测为21.44%。同时,随着热活化温度的升高,硼泥中氧化镁的活性逐渐降低。 （2）本文采用不同热活化制度处理后的硼泥、轻烧氧化镁、七水硫酸镁和柠檬酸作为原料制备硼泥硫氧镁水泥（BM-MOS）。研究结果表明,随着热活化温度、热活化时间的增加,以及硼泥掺量的增大,BM-MOS的抗压强度呈下降趋势。综合分析热活化制度与硼泥掺量对抗压强度的影响,确定了硼泥的最佳热活化条件为700℃、热活化2小时。 （3）论文还研究了不同化学外加剂对硼泥硫氧镁水泥工作性能、抗压强度、耐水性能及干缩性能的影响。结果表明,各类外加剂对工作性能、抗压强度和耐水性能均有促进作用。不同外加剂初凝时间平均提升幅度达到45.6%,终凝时间平均提升幅度达到7.6%,流动度平均提升幅度达到10.2%。使用M-8外加剂的28天抗压强度最高,达到68.1MPa,且干缩率最小;M-7外加剂则在耐水性能表现最佳,7天软化系数达到0.87。 （4）论文探讨了碳化养护对外加剂改性硼泥硫氧镁水泥的抗压强度和耐水性能的影响。结果表明,碳化养护的最佳参数为碳化时间7天、碳化温度25℃以及CO2压强0.5MPa。尽管碳化养护对抗压强度的提升效果较小,但对耐水性能的改善显著,平均提升幅度可达31.9%。碳化后,硼泥硫氧镁水泥中氧化镁含量有所降低,生成了不同形态的碳酸镁晶体,而5·1·7相未出现明显的碳化现象。因此,碳化养护为硼泥硫氧镁水泥的大规模应用提供了新的发展前景。