利用鉻渣、鋇渣生產混凝土
2006-04-30 00:00
摘要：用鉻渣、鋇渣代替部分天然砂制作強度等級為C15 的普通混凝土，取代率為50 %時，混凝土的抗壓強度達到18. 9MPa ，比混凝土的設計強度提高26 % ，所做混凝土試塊的收縮率小于1. 5 ×10 - 4 ；對混凝土碎粒作毒性鑒別試驗，Cr6 + 和Ba2 + 都遠小于國家規定的標準值。
關鍵詞：混凝土；鉻渣；鋇渣；無毒化處理P – Rating
鉻渣、鋇渣均是有毒有害的化學工業固體廢棄物。對鉻渣、鋇渣的處理，目前的方法均是分別進行的[125 ] 。混凝土是一大宗建筑材料，生產混凝土須用去大量的天然砂(或人工砂) 。鉻渣、鋇渣按一定比例混合，首先實現無毒化處理，然后代替部分天然砂生產混凝土，是一條合理利用礦產開發所產生的廢渣，走可持續發展道路的有效途徑。
1 實驗原理
1. 1 鉻渣、鋇渣解毒的穩定性原理
鉻渣中的鉻酸根與鋇渣中的鋇離子反應生成鉻酸鋇，化學反應方程式為：
Ba + CrO4 = BACrO4 ↓
1. 2 鉻渣、鋇渣解毒的原料比例
鉻渣、鋇渣按一定比例混合，實現無毒化處理，代替部分天然砂生產混凝土是否解毒徹底，關鍵是鉻渣、鋇渣的比例。對我國不同工藝生產的鉻渣、鋇渣經過多次混合試驗[6 ] ，采用同一粒徑的鉻渣、鋇渣，質量比為1 ∶1. 8 時可實現徹底解毒。
2 實驗方法
首先將鉻渣、鋇渣破碎為粒徑小于4. 75mm 的顆粒，按質量比為1 ∶1. 8 的比例均勻混合，放置28 天使其徹底解毒。取不同的替代率代替天然砂(或人工砂) ，配制C15 混凝土，標準養護28天，測量其浸出液毒性、抗壓強度及收縮率后，選擇最佳方案。
3 實驗儀器、原材料和分析測試標準
3. 1 實驗儀器
千分表：722 型分光光度計；AG- 25TA 電子萬能材料試驗機。
3. 2 原材料
天然砂：洛河中砂，細度摸數2. 7 ，含泥量2 %。
石子：洛陽中興碎卵石，公稱粒徑20mm。
水：飲用自來水。
3. 3 分析測試與試驗標準
浸出液制備方法按照GB/ 15555. 0 - 1995《固體廢物 總汞的測定 原子吸收分光光度法》中附錄B 進行；
浸出液中六價鉻的測定方法按照GB/ 5085. 3 - 1996《危險廢物鑒別標準- 浸出液毒性鑒別》中所列GB/ T15555. 4 - 1995 進行；
浸出液中鋇離子的測定方法按照GB/ 5085. 3 - 1996《危險廢物鑒別標準- 浸出液毒性鑒別》中所列GB/ T1467 進行；
混凝土抗壓強度GBJ18 - 85《普通混凝土力學性能試驗方法》[7 ]進行；混凝土體積收縮率按GBJ82 - 85《普通混凝土長期性和耐久性試驗方法》[7 ]進行。
4 試驗結果與分析
(1) 鉻渣、鋇渣取不同的替代率代替天然砂，配制C15 混凝土，原料配比見表3 。
由表4 可知，抗壓強度與鉻、鋇渣的替代率關系密切。當鉻渣、鋇渣代替天然砂的比率低于50 %時，混凝土的抗壓強度隨替代率的增加而增加；當鉻渣、鋇渣代替天然砂的比率等于50 %(3 # 混凝土) 時，混凝土的抗壓強度達到18. 9MPa ，比混凝土的設計強度提高26 %；當鉻渣、鋇渣代替天然砂的比率超過50 %時，混凝土的抗壓強度隨替代率的增加而降低。
(2) 對混凝土試塊標準養護40 天進行收縮量測試，測試結果見表5 。所做混凝土試塊的收縮率均小于國家標準(1. 5 ×10 - 4 ) ，說明鉻渣、鋇渣取代天然砂生產的混凝土滿足耐久性要求。
(3)對混凝土試塊自然養護3 天、7 天和28 天，破碎后取出部分碎粒分別加入640mL 自來水作毒性鑒別試驗，測試結果見表6。
混凝土試塊自然養護28 天，破碎后取出部分碎粒用模擬酸水作毒性鑒別試驗，未檢出鋇離子。說明鉻渣、鋇渣取代天然砂生產混凝土，實現了無毒化處理。
5 結論
(1) 用PO32. 5 普通硅酸鹽水泥，鉻渣、鋇渣取代50 %天然砂時，可以制作C15 普通混凝土， 混凝土(3 # ) 的抗壓強度達到18. 9MPa ，比混凝土的設計強度提高26 % ，所做混凝土試塊的收縮率小于1. 5 ×10 - 4 ，鉻渣、鋇渣取代天然砂生產的混締造土，未檢出鉻、鋇離子，實現了無毒化處理。
(2) 用鉻渣、鋇渣取代天然砂制作混凝土，既可以節約天然砂，又可以保護環境，為鉻渣、鋇渣的資源化利用提供了一條可行之路[8 ] 。
(3) 不同的有毒有害化學工業固體廢棄物可以采用不同的混合比例，實現無毒化處理，然后作為建筑材料的一種組分，在確定滿足工作性、耐久性和強度要求的條件下，均可以開發出相應的建筑材料新品種。
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