【摘 要】
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近年来,国家大力开展基础设施建设,水泥的需求量居于较高水平,但持续的开采造成高品位原材料的大量消耗,环境负荷难以为继。低品位矿物及工业固废等原材料在水泥工业中的规模化利用,有助于减轻环境负荷,提高资源利用效率。然而,部分低品位原料六价铬溶出量超标、易磨性差,不仅危害人体健康和生态环境,而且大幅提高了水泥生产过程的能源消耗。因此,水泥工业急需研制性能稳定的兼具降铬与助磨功能的外加助剂。基于此,本研究
【基金项目】
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四川省自然科学基金2022NSFSC1135; 宁波市科技计划项目—科技创新2025重大专项(2022T0003);
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近年来,国家大力开展基础设施建设,水泥的需求量居于较高水平,但持续的开采造成高品位原材料的大量消耗,环境负荷难以为继。低品位矿物及工业固废等原材料在水泥工业中的规模化利用,有助于减轻环境负荷,提高资源利用效率。然而,部分低品位原料六价铬溶出量超标、易磨性差,不仅危害人体健康和生态环境,而且大幅提高了水泥生产过程的能源消耗。因此,水泥工业急需研制性能稳定的兼具降铬与助磨功能的外加助剂。基于此,本研究提出利用广泛应用的醇胺作为助磨组分,与优质还原组分以复配、合成的方式制备助磨型还原剂,实现助磨与降铬多功能集成,开展其性能与应用研究,解决低品位原料六价铬和易磨性问题,以期为低品位原料在水泥行业中的广泛利用提供技术保障,助力水泥工业绿色、健康、可持续发展。研究结果表明:某金属盐ROA对六价铬的还原能力强,与醇胺复配可获得助磨型还原剂,其还原性能和助磨性能分别受Rn+和醇胺的含量影响,比例1:2(醇胺:ROA)复配的助磨型还原剂在掺量为水泥质量的0.8‰时,水泥中残余六价铬为0.1mg/kg,比表面积增加5.6%,80μm筛余下降4.0%,高温稳定性和长期存放稳定性良好。醇胺、某有机酸(OA)和R氧化物在温和环境下,可合成助磨型还原剂,升高反应温度和增大醇胺:OA比例均可在一定范围内增加还原组分含量,提高还原性能,而助磨性能随反应程度的增大而先增大后减小;当醇胺:OA酸=1:1,100℃下反应2h制备的合成助磨还原剂性能最佳,其中还原离子含量为16.2%,在0.3‰掺量下可完全消除六价铬,并且获得最佳的助磨效果,提高比表面积12.8%,增加3~30μm范围的水泥颗粒含量,热稳定性良好,90天后的还原率依然保持在83%。复配和合成助磨还原剂均可缩短水泥凝结时间,增加水泥流动性;复配和合成的助剂在1.0‰掺量内不会对水泥的基本性能造成显著影响,且利用磨后水泥配制的混凝土的工作性、力学性能和耐久性未见明显变化;铬在酸性环境下比碱性环境更容易浸出,且六价铬被还原成三价铬后铬离子浸出浓度减小。
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