利用磷尾矿制备植被混凝土的研究

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磷资源的开发带来大量磷尾矿,对生态环境有潜在的威胁。磷尾矿经过一定的处理后具备一定胶凝性,且含有植被生长所需磷元素。本研究以磷尾矿为主要原料,以硅灰、磷渣、磷石膏等固体废弃物为辅助原料制备植被混凝土。实验中先对磷尾矿进行了煅烧、蒸养等改性处理,再采用煅烧磷尾矿和蒸养改性磷尾矿为主要成分制备了植生基材、植被混凝土以及矿山复垦用隔水营养层,并分别进行了植被种植试验。实验结果表明磷尾矿中主要成分为白云石,在900℃下煅烧1.5h后,白云石分解为CaO、MgO,而且样品有效磷的释放含量增加,可作为植被生长的营养成分。将煅烧磷尾矿与硅灰以质量比为8∶1进行混合后,在175℃、0.88MPa下蒸养8h,形成了水化硅酸钙,得到蒸养改性磷尾矿。用煅烧磷尾矿和蒸养改性磷尾矿与磷渣、磷石膏、膨胀珍珠岩、土壤等分别配制成植生基材。标准养护7d后,在水量相当于1320mm/h的降雨强度下,添加煅烧磷尾矿的样品,抵抗冲刷时间由50min增加到145min,且样品碱度随着时间的增加逐渐下降。而添加蒸养改性磷尾矿的样品,抵抗冲刷的时间由3min下降到0.5min,其碱度随时间的增加变化很小。将植生基材用于植被种植时,高羊茅的发芽率在60%~75%之间,植株高度在8~11cm之间,而且添加了煅烧磷尾矿的植生基材更适合高羊茅生长。采用粒径为16.0~19.0mm和19.0~26.5mm的骨料制备多孔混凝土,孔隙率在28%左右,抗压强度在3~5MPa之间。采用矿渣和沸石取代水泥用量的30%和50%后,样品的抗压强度略有下降。用植生基材与多孔混凝土组合制备的植被混凝土也适于高羊茅的生长。以煅烧磷尾矿、磷渣、磷石膏、膨胀珍珠岩以及沸石制备了矿山复垦用隔水层,高羊茅的根系能够扎入其中、生长较好。本文以磷尾矿为主要原料,以硅灰、磷渣、磷石膏等固体废弃物为辅助原料制备植被混凝土,可用于边坡防护以及矿山复垦,对环境治理以及发展循环经济具有一定的价值。
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