粉煤灰基地聚合物材料的研究进展
粉煤灰地聚合物材料的合成
摘
要： 以粉煤灰 为主要 原料 ， 以沸石或膨润 土为 矿物掺合料 ， ａ Ｈ和生石 灰粉为激发剂 ， ＮＯ 在常温下合成 粉煤灰 地
聚 合 物 材 料 。 正 交 试 验 表 明 ， 石 或膨 润 土 能 促 进 粉 煤 灰 地 聚合 物 合 成 ， Ｎ Ｏ 和 生 石 灰 粉 作 为 复 合 激 发 剂 ， 沸 用 ａＨ 可 合 成 ２ 压 、 折 强 度 分 别 大 于 ２ ａ ８ＭＰ ８ｄ抗 抗 ６ＭＰ 、 ａ的粉 煤 灰 地 聚合 物材 料 。 红 外 光 谱 和 扫 描 电镜 分 析 表 明 ， 当采 用 沸 石 为 矿 物 掺 合 料 时 ， 煤 灰 地 聚 合 物 材 料 中 非 晶 态 铝 硅 酸 盐 量 最 多 ， 结 构 中存 在 许 多 连续 的 三 维 网 状 Ｐ Ｄ 粉 且 Ｓ Ｓ型 地 聚 合 物 产 物 。并 且 ， 沸 石 为 掺 合 料 的 粉 煤 灰 地 聚 合 物 材 料 具 有 很 好 的 强 度 和 耐 久 性 。 以 关 键 词 ： 聚 合 物 ； 煤 灰 ； 物 掺 合 料 ； 发 剂 地 粉 矿 激
应活性 、 高粉 煤灰 地 聚合 物 材 料 合成 速度 的有 效 提 途径 ， 但结 果 并 不 令 人 满 意 ， 别 是 在 常 温 下 合 成 特 时， 强度更 低 。 本 研 究 以粉煤 灰 为 主要 原 料 ， 以沸 石 或 膨润 土
在 材料 合 成 体 系 中 引 入 少 量 类 似 结 构 的沸 石 作 为 “ 晶种 ” 可 能 起 到加 速地 聚 合 物 合 成 速 度 ， 高 粉 ， 提
盐结 构 ， 在碱性 环 境下 ， 可能 造成 硅 氧 四面体 和铝 有 氧 四面体 的早 期 网状 连接 ， 结 构 中形成 网状 结 构 在 的微 粒 ， 并填 充 于结 构 的微 孔 中。 本 试 验 采 用 江 西
粉煤灰综合利用研究进展
粉煤灰综合利用研究进展雷瑞;付东升;李国法;孙欣新;袁聪;郑化安【摘要】从环境保护和可持续发展角度,介绍了粉煤灰堆存的危害和国内外粉煤灰综合利用概况.分别从粉煤灰筑路回填,生产不同粉煤灰掺量的水泥、混凝土、粉煤灰砖、新型墙体材料等建筑材料,高附加值矿物提取、废气废水治理及农业等方面的应用情况出发,综述了国内外粉煤灰综合利用的研究现状和进展.并针对中国粉煤灰综合利用存在的问题和国家政策导向,提出了中国粉煤灰综合利用应在现有基础上积极推广粉煤灰利废建材生产、推广采用粉煤灰筑路等建筑工程技术、推进高附加值矿物提取技术产业化等技术发展趋势.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2013(019)003【总页数】4页(P106-109)【关键词】粉煤灰;固体废物;循环经济;清洁生产;综合利用【作者】雷瑞;付东升;李国法;孙欣新;袁聪;郑化安【作者单位】陕西煤业化工技术研究院有限责任公司,陕西西安710065;陕西煤业化工技术研究院有限责任公司,陕西西安710065;陕西煤业化工技术研究院有限责任公司,陕西西安710065;陕西煤业化工技术研究院有限责任公司,陕西西安710065;陕西煤业化工技术研究院有限责任公司,陕西西安710065;陕西煤业化工技术研究院有限责任公司,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TD849;TQ172;X7730 引言中国是以煤炭为主要能源的国家,电力的76%由煤炭产生,燃煤产生的粉煤灰总堆存量已超过10亿t,而且还在以每年0.8亿～1亿t的速度增加,成为世界上最大的排灰国[1]。
粉煤灰存放不仅占用大量土地,还会造成严重的环境污染。
开展粉煤灰等煤系固体废弃物综合利用,延伸煤炭产业链,不仅关系到中国煤炭产业、电力工业及相关工业可持续发展问题,而且对保护土地资源,减少、消除污染,实现循环经济具有重要意义。
1 国外粉煤灰综合利用现状国外粉煤灰的综合利用最早可追溯到20世纪20年代,当时一些发达国家开始对粉煤灰进行研究[2-3]。
基于强度指标的粉煤灰基地质聚合物设计
长、 验收员要严格 把关 ， 防止工作 面两 端割煤推 进不平 衡 ， 如果 出 开拓创新 ， 攻克采煤 过程 中的各种技 术难 关 ， 为煤矿 企业 采煤工 现一 端割煤推 进少 的情 况 ， 就 要 及早 在 这一 端采 取 调斜 补 刀措 作绽放出一朵朵美丽的鲜花 。 施， 杜绝刮板输送机窜 机头 、 窜机尾现象 。 参考文献 ：
第３ ９卷 第 ３ ５期
２ ０ １ ３年 １ ２月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ Ｉ ． ３ ９ Ｎｏ． ３５
Ｄｅ ｃ ． ２ ０ １ ３
・１ ２７ ・
・
建 筑 材 料 及 应 用
・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ５ － ０ １ ２ ７ — ０ ３
０ 引言
地质 聚合 物抗 压强度最大。且以粉煤灰为原料 合成 了７ ｄ抗压强
８ ． ６ ＭＰ ａ的地质 聚合物 ， 并证 明 了粉煤灰 中较 高的 Ｃ ａ Ｏ含 在土木工 程中 ， 建筑能 耗约 占总能 耗 的 ２ ５ ％ 以上 ， 随着我 国 度达 ５ 提 出的建设 资源节约 型社会 的要 求 和国家节 能 降耗政 策 的相 继 量 和含有 部分 超细 颗粒 是 合成 高 强度 地质 聚合 物 的有利 条 件 。 目前 ， 中国粉煤灰 的排放 量每 年 已超 过 ３亿 ｔ 。 由于煤 炭在 中 国 出台 ， 低能耗型建 筑材料 势必将 成 为今后 新型 建材 的发展 方 向。
煤矸石地质聚合物的制备及研究
煤矸石地质聚合物的制备及研究摘要通过正交试验揭示自燃煤矸石、水玻璃及矿渣掺量对胶结料强度的影响关系。
极差、方差分析显示，各因素影响程度大小顺序为煤矸石掺量>矿渣掺量>水玻璃掺量。
试验结果表明：以阜新高德矿煤矸石、矿渣、粉煤灰为主要原料，水玻璃和氢氧化钾为激发剂，可以制备煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料。
且当煤矸石：矿渣：粉煤灰=2:1:1，水玻璃：氢氧化钾=7:3，可以制备出满足42.5强度等级要求的水泥。
本试验不仅拓宽了自燃煤矸石应用领域和掺混合材料硅酸盐水泥的品种，且可消纳大量的煤矸石，缓解堆积造成的环境污染，符合21世纪建材工业节约能源、减少污染、保护环境，且使其向高性能、绿色化等方向发展的先进理念。
关键词自燃煤矸石；正交设计；方差分析；地质聚合物1.引言地质聚合物作为新型绿色胶凝材料，可代替硅酸盐水泥制配出耐腐蚀性强、抗压强度高、凝结速度快的砂浆及混凝土。
因此，被广泛应用于新型建筑材料、早强胶凝材料、替代金属陶瓷的高强结构材料。
我国是一个以煤炭为主要能源的发展中国家。
煤炭的开采导致大量煤矸石的堆积，占用耕地的增大，环境污染的越发严重，而且大多煤矸石含有粘土类矿物，具有和粘土相似的化学成分，若对其进行煅烧，可制得具有火山灰活性的煅烧煤矸石，能够作为地质聚合物的原料。
以煤矸石为原材料制备地质聚合物是对固体废弃物资源化的利用。
因此，针对我国丰富的原材料和设备条件，对煤矸石地质聚合物的制备工艺、形成机理等方面进行深入系统的研究，不但具有较高的学术价值，而且必将对我国的经济建设产生深远而有意的影响。
2.试验原材料（1）自燃煤矸石本试验所选用的煤矸石为辽宁省阜新市高德矿的自燃煤矸石，密度2.77g/cm3，比表面积为925m2/Kg，粒度分布见图1。
化学成分分析见表1。
图1 自燃煤矸石粉筛分析曲线Fig1 The sieve analysis curve of spontaneous coal gangue powder表1 自燃煤矸石的化学成分Tab1 Chemical composition of spontaneous combustion of coal gangue（2）粉煤灰本试验采用的是阜新发电厂I级粉煤灰，密度为 2.6g/cm3，比表面积为1100m2/kg，化学成分见表2。
2024年粉煤灰综合利用市场发展现状
2024年粉煤灰综合利用市场发展现状引言粉煤灰是一种灰色细粉状物质，是煤燃烧过程中产生的主要副产品。
随着煤炭能源的广泛使用，粉煤灰的产量也在不断增加。
然而，过去由于对粉煤灰的认识不足以及技术条件限制，粉煤灰多被废弃或填埋，造成了资源的浪费和环境的污染。
近年来，随着环境保护意识的提高以及技术的进步，粉煤灰的综合利用逐渐受到重视。
本文将对粉煤灰综合利用市场的发展现状进行分析。
1. 粉煤灰综合利用技术粉煤灰综合利用的技术包括炭黑制备、水泥生产、混凝土掺合料、筑路材料等多个方面。
其中，炭黑制备是较为成熟的技术，在塑料、橡胶、油墨等行业有广泛的应用。
而水泥生产、混凝土掺合料、筑路材料等利用粉煤灰替代原材料的技术也在不断发展。
当前，粉煤灰综合利用技术已经具备商业化规模生产的能力。
2. 粉煤灰综合利用市场规模粉煤灰综合利用市场规模在近年来逐步扩大。
据统计，全球每年产生的粉煤灰约为5亿吨，其中大部分被用于水泥和混凝土行业。
随着环境保护意识的提高以及法规的出台，粉煤灰综合利用市场将进一步扩大。
根据产业研究数据，预计未来几年粉煤灰综合利用市场规模将保持稳定增长。
3. 粉煤灰综合利用市场现状目前，我国粉煤灰综合利用市场相对较为成熟。
水泥和混凝土行业是最主要的应用领域，粉煤灰在其中的使用量占到总量的大部分。
除此之外，筑路材料、填充材料、造纸等行业也在逐渐增加对粉煤灰的需求。
然而，与发达国家相比，我国粉煤灰的综合利用水平仍有一定差距，仍需要进一步改进工艺和提高技术水平。
4. 粉煤灰综合利用市场的挑战和机遇粉煤灰综合利用市场面临一些挑战，如技术难题、产品质量稳定性等。
同时，市场前景依然广阔，不仅有国内市场，还有出口的机会。
随着技术的进步和政策的支持，粉煤灰综合利用市场将迎来更多的机遇。
结论2024年粉煤灰综合利用市场发展现状呈现出快速发展的趋势。
随着技术的不断进步和政策的支持，粉煤灰的综合利用水平将进一步提高。
未来，应继续加大对粉煤灰综合利用技术的研发和推广，完善相关政策法规，并加强国际合作，以促进粉煤灰综合利用市场的持续健康发展。
粉煤灰联产新型硅酸钙填料的研究进展
★本 研 究 由 国 家 自然 科 学基 金 （ 编号 ３ １ １ ７ ０ ５ ６ （ ） ） 和 陕 西 科 技 大 学研 究 生 创新 资金 资助
的 目的 ， 为 我 国造 纸工 业 的可 持续 低 碳发 展 开辟 新 的
途径 。
１ 常规 的造 纸填 料 的应 用缺 点 常 用 的填 料 有 高 岭土 、 滑石粉 、 碳酸钙 、 钛 白、 瓷 土， 填 料 用 量 和种 类 取 决 于所 生 产 的纸 种 ， 印刷 用 纸 和 书写 用 纸 的填 料 用量 较 大 。在 过 去 十 几年 的 时 间 里， 大 多数 纸 张 的填料 含量 为 １ ０ ％～ ２ ０ ％， 在实 际 生产
摘 要 ： 粉 煤灰是燃煤在锅炉燃烧过程 中产 生的固体颗粒物 ， 通过协 同作用与联产技 术利用粉煤灰 制备 新型硅 酸 盐 填料 的技 术 已 经 实现 。 本 文 主 要 综 述 了从粉 煤 灰提 取 生 产 的新 型硅 酸 盐填 料 的方 法 ， 并 对 这种 新 型填 料 的研 究进展 和发展前 景作 出了综述 。 新型硅酸钙填料是一种 多孔蜂窝状 ， 具有质软、 比表 面积 大、 沉降体积 高、 相对 密度 小、 磨耗值低和 白度稳定性好等特征 。 研 究表明 ， 在对纸 页强度损失很小的情况下新型硅 酸钙 填料的加填量能够达到 ３ ０ ％ｖ Ｘ 上。预计硅酸钙在 文化 印刷 书写纸、 低 定量轻 型化 高加 填纸 、 特种 功能性纸 张的 生产领 域具有广阔的应用前景 ， 这为综合利用 固体废弃物资源 ， 降低 生产成本开辟 了新 途径。 关键词 ： 粉煤灰 ； 新 型硅酸钙 ； 造纸 填料
胶 纸 或纸 板 的生 产 ， 在一 定 程度 上增 加 了 实际应 用 的 困难 性及 复杂性 。因此 ， 基 于 减轻 或避 免 此类 负 面效
粉煤灰农业利用的研究进展
粉煤灰农业利用的研究进展摘要:粉煤灰是火力发电厂的主要产物,世界范围内产量丰富,各国利用率参差不齐｡主要从农业利用的角度综述了粉煤灰对改善土壤理化性质的作用以及对植物生长特性和产量的影响,分析了限制粉煤灰利用以及利用过程中出现的问题,对粉煤灰的利用和将来的研究提出了建议和展望｡关键词:粉煤灰;基质理化性质;农业利用Research Progress in the Utilization of Fly Ash in AgricultureAbstract: Millions of tons of fly ash were produced in the world as the coal combustion by-products of power station. The utilization of fly ash was different in each country. The role of fly ash in soil amendment, and the influence of fly ash on plant growth and yield were reviewed. Problems limiting the use of fly ash were analyzed; and prospects of fly ash utilization were put forward.Key words: fly ash; physicochemical properties of substrate; agricultural utilization煤是当今世界范围内应用最广泛的重要能源物质,而且人类对煤的依赖还会持续下去｡如今,美国有接近52%的发电厂依靠煤的燃烧来提供能源,1997年煤的燃烧副产物超过了1 000万t,预计到2020年还会增长36%｡煤的燃烧副产物主要包括粉煤灰､底灰和炉渣3种,其中粉煤灰含量最高,也是最难处理的部分｡1 粉煤灰的生产及利用现状世界各国对煤的燃烧副产物利用率不同,其中德国的利用率高达85%,丹麦达73%,英国和法国达60%,波兰达50%,美国达32%,中国达25%,印度达15%[1]｡我国也是粉煤灰产量大国,1992年粉煤灰产量约1 000万t,1995年约1 400万t,2000年为1 800万t;总的利用率也是逐年上升,从1990年的22%上升到1997年的30%,2000年到达60%[2]｡国内外对粉煤灰的利用领域也基本相同,都是主要用于建筑工程､道路建设以及农业土壤改良[3]｡粉煤灰是一种晶体和非晶体的混合物,被称为硅铝铁合金矿物质,含有大量的Al､Ca､Fe､K､Na和Si[4,5],随着粉煤灰的粒径变小,As､Cd､Cu､Mo､Pb､S､Se､Tl､Zn的含量逐渐增加[6,7]｡由于不同粉煤灰的组成成分不同,导致其性质差异很大[8]｡不同国家粉煤灰的产量和利用率参差不齐,而且利用范围小,仅限于建筑和公路建设等几个方面,加之粉煤灰高额的处理费用,急需开展更多的相关研究,开辟新的利用途径,以提高粉煤灰的利用率｡2 粉煤灰对土壤改良的作用2.1 改善土壤的理化性质粉煤灰一般由很细的颗粒组成,平均粒径小于10μm,具有低容重､高比表面积和质轻等特点[6]｡粉煤灰的密度大多在2.1~2.6 g/mL[9]｡容重主要在1.0~1.8 g/mL,粉煤灰独特的理化性质能够改变土壤的结构､容重､保水能力和颗粒组成等物理性质,特别是在0~15 cm土层的效果较好[10-12]｡研究表明,当加入粉煤灰的比例超过25%,土壤的保水能力会随之增加[10]｡Pathan等[13]证明,植物的有效含水量随着粉煤灰的加入而逐渐增加｡Adriano等[14]证明,粉煤灰的加入能降低土壤的容重｡Chang等[10]认为,加入少量的粉煤灰会增加土壤的渗透率,但是随着粉煤灰加入量的增大,土壤的渗透率会显著下降｡粉煤灰的比表面积影响着土壤中的养分离子和土壤溶液之间的存在状态,阳离子交换量和营养吸收量都与比表面积有着重要的关系[15]｡粉煤灰的化学性质是决定其利用价值的重要指标,主要包括pH､电导率(EC)､化学元素的组成和含量等,这些指标在土壤改良中起着重要作用｡粉煤灰pH的变化范围为4.5~12.0,主要取决于煤中硫的含量以及燃烧对粉煤灰中硫含量的影响[12]｡Adriano等[16]的研究结果表明,随着粉煤灰的加入,0~30 cm深度土壤的pH不断升高｡pH还影响着土壤中某些元素的含量和存在方式,Kukier等[17]研究证明,高pH 会降低苜蓿(Medicago sativa)中Zn的含量,从而导致产量下降,速效B会随着土壤pH的下降而增加[18]｡Phung等[19]的研究证明,微量元素的溶解性随着pH的下降而增加,酸性土壤中加入碱性粉煤灰可以降低Fe､Mn､Ni和Pb的溶解性｡EC能反映土壤的缓冲能力,也代表了土壤的盐分状态,Tanji[20]认为过高的EC 会阻碍大部分草本植物的生长,经过风干处理的粉煤灰EC都要比未经过处理的低,原因是未经过处理的粉煤灰中含有较高的可溶性盐,混入土壤中会造成盐碱化,使EC升高,阻碍植物生长｡化学元素组成是粉煤灰最重要的性质之一,它对改善土壤养分状况起到了重要的作用,大部分粉煤灰主要由Si､Al､Fe､Ca､Mg､Na､K组成,其中Si和Al是主要成分,不同粉煤灰之间元素的种类和含量有所不同,在某些细颗粒的粉煤灰中富含As､B､Mo､S､Se､Ag､Be､Cd､Cr､Ni､Pb､Ba､Hg､Co等元素[5,21]｡2.2 改善土壤的营养状况粉煤灰中含有植物生长必需的大量营养元素和丰富的微量元素,如Na､K､Ca､P ､S､Mg､Mn､Mo､Se､Zn等,能很好地改善土壤营养状况｡试验证明,粉煤灰中含有丰富的营养元素和微量元素,其中高含量的速效K､Ca､Mg､B､Na为植物根系提供了丰富的营养,但是较高的B含量会导致植物中毒[16]｡碱性粉煤灰可以中和土壤的酸性来提高土壤中钙离子和镁离子的有效含量,阻止铝离子和锰离子以及其他金属离子的毒害作用,从而实现作物增产[22]｡Adriano等[16]研究表明,在0~15 cm土层中,速效Al､Be､Ca､Mo随着粉煤灰的增加而增加;土壤中速效Mg的含量也随粉煤灰的增加而增加,但在植物中却逐渐减少;土壤中速效Mn随着粉煤灰的增加而减少,并且与植物中的含量变化趋势相同;速效K､Cu､Fe､Cd､Cr､Ni和Al也随着粉煤灰的增加而增加,但在植物中并没有变化｡Ahmed等[23]的研究表明,土壤中加入1%~2%的粉煤灰可以改善土壤中S的不足,将含硫0.4%(质量分数,下同)的粉煤灰和石膏(CaSO4·2H2O)经换算后加入同等量的硫,结果两个处理的植物产量和植物中S含量均有相同程度的提高,说明粉煤灰和石膏中的S有效性相同｡Doran等[24]证明粉煤灰中Mo的有效性与Na2MoO4·2H2O基本相同｡3 粉煤灰对植物生长特性和产量的影响3.1 对植物营养元素吸收的影响粉煤灰之所以能应用于农业生产,就是因为其含有大量植物所需的元素,如K､Ca､Mg､S､P等｡Furr等[25]证明,高粱(Sorghum bicolor)､粟米(Echinochloa crusgalli)､胡萝卜(Daucas carota)､洋葱(Allium cepa)､大豆(Phaseolusvulgaris)､马铃薯(Solanum tuberosum)和番茄(Lycopersicon esculentum)均能在微酸性粉煤灰改良的土壤中生长,而且植物中有较高含量的As､B､Mg､Se[26]｡温室试验表明,土壤中加入2%~4%的粉煤灰可显著提高水稻(Oryza sativa)中的N､S､Na､Ca､Fe的含量[27]｡植物对元素的吸收受多种因素的影响,如基质的理化性质､降雨以及植物类别等,研究证明植物对K､Ca､Mg的吸收取决于这些元素在根系周围的土壤溶液中以及在植物内部的相互作用,粉煤灰处理的土壤中,Ca和Mg的存在会抑制植物对K的吸收[28]｡Yunusa等[29]的研究表明,粉煤灰的加入增加了加拿大油菜(Brasica napus)对P 的吸收,有助于幼苗健壮生长和增加种子产量｡粉煤灰的加入对种子中Mo的吸收也有促进作用,但元素的积累主要集中在叶片中｡3.2 对植物生理作用和产量的影响粉煤灰中富含植物所需的大量营养元素,对促进植物生长､增加产量起着非常重要的作用｡许多研究证明,粉煤灰的加入可以通过改变土壤理化性质来增加多种植物的产量,如大麦(Hordeum vulgare)､狗牙根(Cynodon dactylon)､白三叶(Trifolium repens)[30-32]､玫瑰草(Cymbopogon martini)､香茅(Cymbopogon nardus)[33,34];､茄子(Solanum melongena)､番茄(Lycopexsicon esculentum)向日葵(Helianthus sp.)､落花生(Arachis hypogaea)､日本薄荷(Mentha arvensis)和香根草(Vetiver zizanoides)等[35-37]｡对大麦的研究中,加入粉煤灰的量达到6.3%会推迟大麦的出苗时间,但是在小于25%的范围内不会减少出苗数量,加入粉煤灰的量达6.3%和12.5%能增加作物的株高和产量,大于6.3%则会出现B中毒现象[28]｡Pathan等[38]证明,加入粉煤灰后的土壤可使草坪草地下生物量成倍增长｡Kuchanwar等[39]研究表明,土壤中加入粉煤灰对花生有一定的增产效果｡大量研究中用来反映粉煤灰增产效果的主要为干物质重量､根系长度等生物量层面的指标,Yunusa等[40]提出了利用光合色素含量､光合速率等植物生理指标来说明粉煤灰对促进植物生长的作用,理论基础为光合色素是对重金属最敏感的色素,Cu､Mn､Pb和Zn能取代叶绿素分子中的Mg[41,42]｡Mishra等[43]研究证明,加入15 t/hm2风干碱性粉煤灰不会显著影响玉米叶片中叶绿素a和类胡萝卜素的含量,但是叶绿素b的含量会随着粉煤灰的增加而增加｡Yunusa等[29]对加拿大油菜的研究表明,加入25 t/hm2粉煤灰能提高CO2同化率以及开花之前的生长量,增加21%的种子产量,但是当加入量超过25 t/hm2时,光和色素的含量就开始下降,如果再增加粉煤灰量时,将对CO2同化率､光合色素含量､植物的生长以及产量均产生抑制作用｡4 结论粉煤灰作为煤燃烧的主要产物,在全球范围内产量大,资源丰富,各国利用率差别很大,增加粉煤灰的利用率能带来极大的经济效益｡粉煤灰特有的理化性质能有效地改良土壤,改善退化土壤的结构以及营养状况,粉煤灰富含的大量元素能为植物提供充足的养分,加入适当比例的粉煤灰能提高植物的产量｡但是在粉煤灰的利用过程中还存在许多问题,使用量过大会大大提高土壤的pH,使土壤含盐量过高,造成植物中毒,抑制植物生长,重金属含量超标等等,所以对粉煤灰的研究还需要继续深入,以降低粉煤灰处理时的高额费用,降低粉煤灰中不利于土壤改良和植物生长的物质,从而提高粉煤灰的利用效率｡参考文献:[1] SINHA K S, BASU K. 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地聚物研究进展
地聚物研究进展作者：秦潇亮来源：《企业科技与发展》2020年第11期【摘要】地聚物是新出现的一种新型非水泥基绿色无机胶泥材料，它的原材料为工业废弃物（如矿渣、粉煤灰等），符合国家绿色建筑发展的原则。
地聚物具有快硬早强、耐高温效果好及耐腐蚀性能强等优点。
文章总结了近年来国内外学者关于地聚物力学性能的研究成果，为地聚物在土木工程中的应用提供参考。
【关键词】地聚物;耐高温;耐腐蚀;力学性能【中图分类号】TQ323.41 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）11-0079-040 引言地质聚合物（Geopolymer，简称地聚物），是近年来研究热点中新出现的一种新型非水泥基绿色无机胶泥材料，它被视作是最有前景的水泥替代品之一[1]。
地聚物这一概念最早在1978年由法国教授Joseph Davidovits提出[2]，它是由富含硅、铝酸盐类的天然矿物或工业废弃物（如偏高岭土、矿渣、粉煤灰等）在碱性激发剂（如NaOH、硅酸钠、碳酸钠等）作用下经化学反应制备而成，因此地聚物又称碱激发胶凝材料。
地聚物对于建筑业实现可持续发展与绿色建造具有重要意义。
地聚物来源广、获取成本低并且实现工业废弃物（如粉煤灰、高炉矿渣粉等）的循环利用，因此不需要大量消耗矿产资源。
地聚物生产工艺简单，不需要高温煅烧，因而能耗大幅度降低。
地聚物生产的碳排放量约为水泥的20%，而且几乎不产生有害气体，基本上实现污染物零排放。
1 地聚物力学性能的研究1.1 快硬早强性能的研究Li Q等人[3]进行了以龄期、碱激发剂类型为主要试验参数研究地聚物的抗压强度。
试验表明，以水玻璃作为碱激发剂的碱激发混凝土快速凝结且早期强度高，而且强度迅速发展。
1 d抗压强度可以达到68 MPa，3 d后抗压强度就能够迅速提高到96 MPa，2 d抗压强度增幅达到30%左右。
常利等人[4]研究了地聚物和10%的普通硅酸盐水泥混合并在激发剂为10%的复合碱作用下，制备而成地聚物水泥混凝土，它的8 h抗压强度及抗折强度分别达到30.5 MPa及3.1 MPa，同时强度随着龄期的增加都不断增长，它的28 d抗压强度达到50.1 MPa且抗折强度为5.1 MPa。
地质聚合物的研究现状
摘要近年来，人们相比之前更重视环境上的问题，普通硅酸盐水泥逐渐已经满足不了环保要求，它们优良的品质受到很多学者的重视。
地质聚合物是一种新型环保材料，广泛应用于建筑材料中。
与传统水泥相比，其生产工艺具有低能耗、低碳排放的优点，可以成为水泥的良好的代替品，它是材料领域的研究热点之一。
地质聚合物在早期阶段具有强度高、快速硬化、耐高温、耐酸碱性腐蚀等性能，其原料广泛应用于偏高岭土、粉煤灰、矿渣、污泥等工业废弃物的原料，其原材料来源比较广泛，制备工艺简单。
地质聚合物还应用在许多方面，比如可以作为水泥路面上的修补材料、处理有毒废渣，还可以作为新型陶瓷材料的开发。
总结不同原材料制成的地质聚合物的特性与应用，展望地质聚合物的行业发展现状。
关键词：地质聚合物碱激发偏高岭土矿渣基粉煤灰第一章地质聚合物的概述1.1课题的背景和意义自从改革开放以来，从我国经济建设快速发展的角度，建筑业的能源消耗占总能源消耗的35%左右，而且这一比例每年都在增加，因此，建筑业的能源消耗是阻碍我国经济发展的主要因素。
根据“十二五”计划提出的建设资源节约型社会的要求，国家出台了一系列节能政策。
未来节能建材必将主导国内新型建材市场。
因此，高性能、环保型轻质保温建筑材料的应用在近几十年来越来越受到人们的青睐，并且成为人们共同关注的焦点。
地质聚合物是符合国家“十二五”规划标准的节约性材料。
它是一种新型的环保材料，可以替代水泥材料。
它不只可以缓解当前的能源危机，减少温室气体的排放，而且可以减少中国的能源消耗问题，改善人类的生活环境具有及其长远的意义。
与传统水泥相比，地质聚合物生产工艺具有能耗低、碳排放低等优点。
它可以成为水泥的优良代替品，是材料领域的研究热点之一。
近年来，人们对环境问题越来越重视，普通硅酸盐水泥已逐渐难以满足环保要求，而地质聚合物以其优异的性能越来越受到研究者的关注。
研究的意义在于利用大量的固体废料可以变废为宝，化害为利，有利于可持续发展，提高经济效益、社会效益和环境效益。
新型胶凝材料地质聚合物的研究进展解读
新型胶凝材料??地质聚合物的研究进展 【摘 要】地质聚合物是一类新发展起来的，兼有有机物、陶瓷、水泥的特点，又具有独特优异性能的新型胶凝材料。本文介绍了地质聚合物的反应机理、研究进展及开发应用。 【关键词】胶凝材料 地质聚合物 碱激活 反应机理 地质聚合物（Geopolymer）是近年来国际上研究非常活跃的非金属材料之一。它是以粘土、工业废渣或矿渣为主要原料，经适当的工艺处理，在较低温度条件下通过化学反应得到的一类新型无机聚合物材料。 地质聚合物具有强度高、硬化快、耐酸碱腐蚀等优于普通硅酸盐水泥的独特性能，同时具有材料丰富、工艺简单、价格低廉、节约能源等优点引起了国内外材料专家的极大兴趣。 1 地质聚合物的反应机理 法国J. Davidovits提出的“解聚?缩聚”机理，他认为地质聚合物的形成过程为：铝硅酸盐聚合反应是一个放热脱水的过程，反应以水为传质，在碱性催化剂的作用下铝硅酸盐矿物的的硅氧键和铝氧键断裂，发生断裂?重组反应；形成一系列的低聚硅（铝）四面体单元，聚合后又将大部分水排除，少量水则以结构水的形式取代[SiO??4?]中一个O的位置，最终生成Si?O?Al的网络结构。聚合作用过程即各种铝硅酸盐（Al??3+?呈Ⅳ或Ⅴ次配位）与强碱性硅酸盐溶液之间的化学反应。 以上聚合反应表明，任何硅铝物质都可作为制备人造矿物聚合物材料的原料。 现在大多数的研究者的理论都以J. Davidovits的理论作为地质聚合物反应机理的基础。这些理论的共同点在于地质聚合物的形成是铝硅酸盐在碱性条件下生成水合物后，水合物在进行缩水聚合生成聚合物。当地质聚合物的添加成分较复杂时，则添加成分的离子在硅铝网络结构中所占据的位置不同而得到不同性质的地质聚合物。 2 地质聚合物研究进展 20世纪30年代，美国的Purdon在研究了波特兰水泥（普通硅酸盐水泥）的硬化机理时发现，少量的NaOH在水泥硬化过程当中可以起催化剂的作用，使得水泥中的硅、铝化合物比较容易溶解而形成硅酸钠和偏铝酸钠，再进一步与Ca(OH)??2?反应形成硅酸钙和铝酸钙矿物，使水泥硬化并且重新生成Na(OH)再催化下一轮反应，因此他提出了所谓的“碱激活”理论。 在这以后，前苏联投入了大量的人力、物力对碱激活材料进行了系统的研究。他们发现除了氢氧化钠以外，碱金属的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氟化物、硅酸盐和铝硅酸盐等都可以作为反应的激活剂。到了1972年，法国的J.Davidovits教授申请了地聚合物历史上的第一篇关于用高岭土通过碱激活反应制备建筑板材的专利。之后世界许多国家的专门机构都在致力于地质聚合物材料内部结构和反应机理的研究，并对其优异性能的应用前景进行了乐观的预测。20世纪90年代后期，Van Jaarsveld和Van Deventer等致力于由粉煤灰等工业固体废物制备地质聚合物及其应用的研究，包括固化有毒金属及化合物等。他们也对16种天然硅酸盐矿物制备地质聚合物进行了研究，结果表明：架状和岛状结构的硅酸盐，并且钙含量较高者形成的地质聚合物抗压强度最大。且以粉煤灰为原料合成了7d抗压强度达58.6MPa的地质聚合物，并证明了粉煤灰中较高的CaO含量和含有部分超细颗粒是合成高强度地质聚合物的有利条件。国内对人造矿物聚合物材料的研究起步较晚。3 地质聚合物的应用领域 3.1汽车及航空工业 地质聚合物复合材料因高温性能优良，且不会燃烧或在高温下释放有毒气体及烟雾。因此，被应用于航空飞行器的驾驶室或机舱等关键部位，提高飞行器的安全系数。 3.2非铁铸造及冶金 地质聚合物材料能经受1000-1200??o?C的高温而保持较好的结构性能，所以能广泛应用于非铁铸造及冶金行业，J.Davidovits教授成功的利用人造矿物聚合物材料制作浇铸了铝制品。 3.3土木工程 地质聚合物是目前胶凝材料中快硬早强性能最为突出的一类材料，用于土木工程能缩短脱模时间，加快模板周转，提高施工速度。地质聚合物具备的优良耐久性也为土木建筑带来了巨大的社会及经济效益。 3.4交通及抢修工程 地质聚合物快硬早强，20??o?C条件下4h强度能达15-20MPa，由地质聚合物抢修的公路或机场等，1h即可步行，4h即可通车，6h即可供飞机起飞或降落。 3.5塑料工业 地质聚合物材料可制作塑料成型的模具，由人造矿物聚合物材料制作的模具耐酸碱及各种侵蚀性介质，且具有较高的精度和表面光滑度，能满足高精度加工的要求。 3.6环保领域 地质聚合物材料聚合后的终产物具有牢笼型的结构，能有效的固定几乎所有重金属离子；人造矿物聚合物材料因具备优良的耐水热性能，在核废料的水热作用下能长期保持优良的结构性能，因而能长期的固定核废料。地聚合物可以用在处理矿山尾矿的领域中。它可用于矿山的表面盖层和基底垫层，包括刚性、半刚性和柔性高强度低渗透性盖（垫）层，以及垂直阻挡障，包括地下截流墙、土坝内高强度低渗透心墙。 地质聚合物的研究越来越受到人们的重视。人们将对其形成机理继续进行更系统的研究，同时人们也在致力于通过改变原料的配比、制备工艺以获取性能更优性能的地质聚合物材料，这必将使地质聚合物具有更广泛的应用前景。 参考文献： [1]J. Davidovits, Geopolymers and Geopolymeric Materials. Journal of ThermalAnalysis. 1989,(35): 429-441. [2]郑娟荣,覃维祖.地聚物材料的研究进展.新型建筑材料, 2002,(4): 11-12. [3]李海宏.地质聚合物的制备及机理研究.西安建筑科技大学, 2007: 11-12. [4]H.Xu, J.S.J.Van Devevter. The Geopolymerization of Alu-mino-silicate Minerals. Int J Miner Process, 2000,(59): 247-266. [5]J.G.S.Van Jaarsveld, J.S.J.Van Devevter, L. Lorenzen. The Potential Use of Geopolymeric Materials to Immobolise Toxic Metals: Part I. Theory and Applications. Mi ner Eng, 1997,(10): 659-669. [6]A.O.Purdn. Soc. Chem. Ind. 1940,(59): 191-202. [7]Glukovski, V.D. Pashkov. Gidroteknicheskve Strotel, 1967: 14-16. [8]J. Davidovits, Patent ZA 7308380-740808, FR72138746. [9]陆秋艳.偏高岭土在我国的开发和使用前景.矿业快报，2004，(7)：7-9.
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粉煤灰基地聚合物材料的研究进展论文
近年来，随着物质和能源的需求逐渐增加，合成材料在人类建筑中的应用也日益增多。
其中，粉煤灰基地聚合物材料是把粉煤灰作为基料，加上水泥、硅酸盐等材料，制成的一种新型聚合物材料。
这种新型的聚合物材料在建筑材料领域有着重要的意义。
粉煤灰基地聚合物材料的研究已取得了一定的进展，从以往的研究中可以看出，它具有较强的耐久性、耐酸碱性、耐高温性、低成本等优点，可以拓宽建筑材料使用的范围。
首先，粉煤灰基地聚合物材料的隔热性能良好，可以有效减少能源消耗。
此外，这种材料的流变性良好，可以提高加工速度，大大提高工作效率。
此外，粉煤灰基地聚合物材料具有较强的耐久性，可以避免对环境的不良影响。
虽然粉煤灰基地聚合物材料具有上述优点，但其也存在一些不足之处。
例如，它的强度低、抗碱性弱，在高温高压条件下不能很好地保持稳定性，并且其制备过程也较复杂，具有一定的成本问题。
为了克服这些问题，针对粉煤灰基地聚合物材料的研究还在进行中，结合最新的科技进步和发展趋势，修改加工参数、优化成型工艺，以及开发新型增强剂，都有可能提高它的耐久性和强度。
综上所述，粉煤灰基地聚合物材料在建筑材料领域已经取得了
一定的进展，具有良好的隔热性能、流变性和耐久性，但其仍存在一些不足，仍有待进一步完善。
未来，将继续发挥科技进步在此领域的作用，改进其强度、耐久性和抗碱性，并将粉煤灰基地聚合物材料应用到更多的建筑中去。