【正文】 solutions[J].Journal of the American Ceramic Society， 1987，70（10）：743749．[39] 劉榮杰，郝紅，衛(wèi)志賢，等．多相反應與反應器[M]．北京：中國石化出版社，2012．[40] 蔡希高．H鍵在水泥水化中的作用[J]．廣西土木建筑，1996，1（12）：171177．[41] 聶強．不同摻和料對水泥水化熱的影響[J]．粉煤灰，2007，1（3）：35．[42] 岳漢威．緩凝高效減水荊對混凝土微觀掛能的影響[J]．商品混凝土，2008，1（5）：1216．[43] Pan Guanghua，Wang Aihua，Sun Wei et al.．Journal of Southeast University[J]，1998，1（28）：97．[44] 李大和．粉煤灰水化機理淺析[J]．礦業(yè)研究與開發(fā)，1999，19（5）：1519．[45] 嵇鷹，陳冠君，[J].硅酸鹽通報，2015，1（34）：3642．外文原文中文翻譯水泥和含有玻璃體的焚燒飛灰的水化反應Thomas. D. Dyer, Ravindra. K. Dhir英國，鄧迪大學，土木工程系摘要：治理城市固體垃圾焚燒爐飛灰（IFA）的一種有效途徑是使其玻璃化。該方法產生的材料，其金屬含量低于原灰中的含量。這種材料具有玻璃體結構，并適合替代混凝土中的水泥組分。本文研究IFA的?；瓦@種玻化物質與硅酸鹽水泥（PC）的水合反應。采用等溫傳導量熱法，粉末X射線衍射（XRD），熱重（TG）和掃描電子顯微鏡來研究該水化反應。由于飛灰?；罅蛩猁}含量降低，隨著飛灰玻化程度的增加，AFt（多硫型水化硫鋁酸鈣）含量降低，而AFm（單硫型水化硫鋁酸鈣）含量增加。水化硅酸鈣（CSH）凝膠（依據(jù)化學結合水含量推斷）在28天內含量保持不變，與?；w灰含量無關，這表明該材料控制此水化產物的形成。關鍵詞 熱處理、水合產物、抗壓強度、重金屬、焚燒飛灰由多種固體廢棄物燃燒所產生的對環(huán)境有危害的焚燒飛灰可以被最小化衍生的一種方式是?；刍牧希⒖焖倮鋮s形成玻璃體結構固體。玻璃化的過程中，由于含有有毒金屬化合物的揮發(fā)，使得有毒微量金屬元素脫除。這些金屬化合物可以在凝固過程中過濾和收集，同時有可能進一步提取有價值的金屬物質。剩余的物質可轉變成一種基本無害的固體，其可以安全地處置。考慮到剩余的物質無害性特質，可以對其進行選擇性處理，包括用于建筑材料。一種可能的應用是作為建筑材料激發(fā)劑，然而，考慮到堿性硅酸鹽與具有玻璃體結構的天然和合成激發(fā)劑的反應，用作激發(fā)劑不是理想的選擇。由物質的玻璃體結構及組分可知，當與水化水泥結合時，其具有火山灰性質與潛在的水化活性，而有研究已證實這種方法放入可行性。本文試圖通過X射線衍射（XRD）、熱分析重量法、等溫傳導量熱法測量和掃描電子顯微鏡方法研究水泥漿體與?；w灰間的反應。. 材料由于IFA中含有的高含量的鋅和鉛阻礙水泥的水化，IFA不適合與水泥直接混合，必須對其進行選擇采用X射線熒光光譜測定氧化物與微量金屬元素，XRD測定物質組成。表3中的術語“其他物質”主要指的是無定形的材料及少量不確定的晶體礦物。IFA中主要氧化物和微量金屬含量總和明顯小于100，可能是因為剩余物質主要由不用于分析水和二氧化碳組成。為此，為便于與玻璃化材料進行比較，表1其氧化物（含微量金屬氧化物）均折合為100%。表1對于PC和IFA以及VIFA的氧化物分析PCIFAIFA，標準為100％（含痕量金屬）VIFACaOAl2O3SiO2K2ONa2OFe2O3MnOMgOP2O5–TiO2Cl?SO3?IFAVIFAZnOPbOSb2O3CuOSnO2Cr2O3BaOSrONiOZrO2CdO。礦物的相化學式IFAPC方解石CaCO3–無水石膏CaSO4鹽巖NaCl–鉀鹽KCl–石英SiO2–黃長石(Ca,Na)2(Al,Mg)(Si,Al)2O7–鋰長石LiAlSiO4–弗里德爾鹽Ca4Al2O6Cl210H2O–鈉長石NaAlSi3O8–C3ACa3Al2O6C4AFCa4Al2Fe2O10–C3SCa3SiO5–C2SCa2SiO4–氫氧根Ca(OH)2–鉀石膏K2Ca(SO4)2H2O–其他––將灰置于氧化鋁坩堝內，以10℃/分鐘的升溫速率在高溫爐中加熱至1500℃，1小時后，取出坩堝，將熔融灰置于不銹鋼表面，冷卻，得到黑色玻璃狀固體，然后用球磨機將其粉碎，所得粉末通過68微米的篩。在此玻璃化的同時，將10mg樣品于恒定的空氣氣氛中，以20℃/分鐘的速率的加熱至1200℃，進行熱重（TG）和差熱分析（DTA）。測定試模（尺寸4040160mm）在2，7和28天抗壓強度，制備和測試與BS196第2部分一致。將450g混合水泥組分（PC和VIFA），225g自來水放入5l攪拌器內，然后按照CEN 標準，添加并充分混合。借助振動臺，將混合物移到三個涂有少許油的模具上，放置兩層。置于20℃和95％相對濕度環(huán)境中24小時后，脫模，標記并儲存在20177。2℃氧化水箱中。制備樣品中，玻化煤灰在水泥中的質量替代率為10％，20％，30％和40％，同時還有不含?；夯业纳皾{試樣。此方法被用來研究含硅酸鹽水泥和?；夯业乃瘜W。采用等溫傳導熱量法研究?；夯襾韺λ嘣缙谒瘎恿W的影響，采用熱量分析法和XRD檢測水泥長期反應。，含10％，20％和40％的玻化飛灰僅與含硅酸鹽水泥混合制備漿體。在使用熱量分析法和X射線衍射法分析后，將其放入圓柱形聚乙烯模具（內徑25mm時，內部厚35毫米），密封24時。24小時后，在20度的環(huán)境下打開模具取出固化物。然后將其在40度以下的溫度按存放時間（2天，7天，28天，1年）進行分類，在真空下干燥，之后進行研磨并保存。利用等溫傳導熱量法來測量20度下，質量為30g、。在氮氣氣氛下，將10mg樣品置于鉑坩堝中，以2℃/min的速率升到1600℃，對其進行熱重分析。粉末X射線衍射法是利用含有CuKα線源和一個單晶石墨單色器飛利浦衍射計來測量。其角度范圍2θ為370176。，176。利用計算機程序X FIT和KOALARIET，以及全譜擬合方法對所得到的X射線的衍射來進行分析得到其晶體含量。全譜擬合僅能夠處理的結晶相和非結晶相材料，而硅酸鈣水合物[CSH]凝膠和玻璃化飛灰不能直接定量。然而，可以通過熱重分析法確定氫氧化鈣（Ca（OH）2）。因此，各結晶相的量可以通過全譜擬合來確定，從而推導出總的無定形的材料含量。掃描電子顯微鏡法使用的是Jeol35顯微鏡。將樣品置于黃金鍍邊的雙面膠碳盤子上。為了確保電荷從水泥漿樣品表面有效地析出，其兩側連有銀色的烤漆。玻璃化灰分（使用X射線熒光光譜獲得），其產物主要有含鈣，鋁，硅，鐵，鎂，錳，磷和鈦的化合物。由于原始材料中氯化物和硫酸鹽化合物的揮發(fā)，使其所得物質中有一定的鈉和鉀。圖1是通過熱重量分析法和微分熱重分析法得到將灰加熱到1200℃的曲線?？梢钥吹皆?00℃上有一定的質量損失，這是由于灰中的成分的揮發(fā)。由于在玻璃化中灰的化學組分的變化，其存在的礦物質在不同的溫度下發(fā)生不同的變化，主要有：氯化鉀和氯化鈉分別在773℃和804℃下發(fā)生熔化。這兩種化合物在熔化后不久就揮發(fā)。方解石在約899℃下熱分解，得到固體氧化鈣和二氧化碳氣體。硬石膏在約1060℃下熱分解圖1. IFA的TG和DTG曲線，確定化合物在灰中熔化和分解的溫度應當指出的是，在這些物質熔化和分解時，由于實驗條件和其它化合物的影響，使它們不太可能在精確的溫度下發(fā)生以上反應，尤其是對IFA這種復雜的礦物質，同時由于物質反應的溫度彼此間都比較接近，即使這種差異存在，也不能確定其準確數(shù)據(jù)。在圖2中可以看出灰與?；业腃aOSiO2Al2O3的位置。此外圖中還顯示出了硬性潛在水材料的區(qū)域。研磨的粒狀礦渣有如下關系CaO/SiO2，Al2O3/SiO2?？梢钥闯龌椅挥谶@個區(qū)域內。通過對原始灰和玻化灰進行金屬含量分析。?；抑懈缓\，銻和錫。?；抑袆t有鉛、銅以及難以揮發(fā)的鎘和鋇的揮發(fā)。通過玻化材料的X射線衍射分析即圖3。其沒有任何衍射峰，從而可以確定是一種沒有定形的材料。圖4則是通過掃描電子顯微鏡法觀察?；蟮念w粒，可以看到其研磨后的爐渣表面無斷裂。圖5是將含有玻化飛灰的水泥與只含有硫酸鹽的水泥進行比較。隨著水泥中灰的含量的增高，其對應的強度也隨之降低。然而，通過28天的抗壓強度的實驗，當?；w灰含量含量在水泥中占有重要比例，其強度低于對照組水泥。圖6顯示出了硅酸鹽水泥的水化動力學在玻化材料的作用下僅有稍許改變，當加入10%和20%的?；业牟牧蠒r，出現(xiàn)阻礙水化現(xiàn)象?？梢悦黠@看出，當加入40%?；視r，不會產生阻礙作用。圖7顯示的是隨著水泥中硅酸鹽的水化，在不含?；业臐{體中，氫氧化鈣的含量增加。早期，在含?；业臐{體中，氫氧化鈣的含量增加。但是，在后期，氫氧化鈣的含量降低，這表明，氫氧化鈣的與玻化灰之間發(fā)生反應，而且隨著?；液康脑黾?，氫氧化鈣含量降低越明顯。(OH)的含量氫氧化鈣與?；曳磻漠a物是水合硅酸鈣和水合鋁酸鈣，其含量會影響強度和其他性質。不可能僅通過XRD或者是熱分析來來確定水合硅酸鈣含量，因為X射線衍射不易區(qū)分不同非晶材料（如凝膠和?；遥?。但是，凝膠結合水含量可以通過由TG確定的總的結合水含量減去由全譜擬合確定的結晶水化產物的水含量來得到。圖8顯示的是如果凝膠完全是惰性，則是可以預期的。除凝膠束縛水的下降年齡2到7天之間，其凝膠結合水作為制劑隨時間的增加而整體增加。在所有情況下，凝膠結合的水量高于那些預期完全惰性的硅酸鹽水泥，這表明硅酸鈣水化物凝膠通過反應生成了玻璃化材料。凝膠結合水含有率上升與?；矣嘘P，其與第一年的制劑存在的數(shù)量相同。，虛線為對應的凝結水的曲線圖9示出含有40％玻化灰膏獲得衍射的圖。二鋁酸鈣水合物被確定存在于相鈣礬石（C6A?3H32）和硫酸化物AFM階段（C4A?H12）。這兩個階段中的每一個反應物中的在不同時間的2,7和28天到1年的數(shù)量示于圖10中。在所有制劑中，這些相的形成遵循水合的硅酸鹽水泥中遇到的圖像。最初，鈣礬石大批量的形成，但可溶性硫酸鹽耗盡，鋁酸鹽則同時在水泥和玻璃化材料進一步反應導致鈣礬石向單硫酸鹽的轉化。普遍提高單硫酸鹽含量使其?；业乃教岣撸瑥亩蛊溻}礬石水平有所降低，由于玻璃狀材料中的相對低的硫酸根含量。有一個在總數(shù)量AFM，而后其階段的陶瓷灰分含量增加略有上升，表明該材料對它們的形成有一定的影響。%VIFA的物質的不同時間的XRD的圖。E =鈣礬石，M =單硫酸，C =方解石，P =氫氧化鈣，C4AF=鐵鋁酸四，C2S=硅酸二鈣，C3S=硅酸三鈣。圖11中顯示的是1年期的含玻化灰的水泥顆粒表面有由于發(fā)生膠凝反應而出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象。值得注意的是，在表面上的某些點處，蝕刻現(xiàn)象較嚴重，這表面，玻化飛灰并非分布在整個表面，同時，其中含有的兩種或者是多種玻璃相。\c)在水泥膏表面的VIFA顆粒。b\d)粒子蝕刻表面的細節(jié)圖12顯示在斷裂面，?；业念w粒被析出，同時對這些微粒的表面附近所形成的水合產物的性質的分析，并且可能反應部分玻化灰。硅酸鈣水合物凝膠和任一單硫酸鹽或氫氧的六方晶體都清晰可見。然而，一個顯著若干大體像球狀的粒子，可以看出，比其它的略微遜色。因為使用X射線衍射法鑒定的其唯一水化產物為鈣礬石，硫酸化物和氫氧化物，而使用剩下的水化產物是無定形的，這些顆?？赡軆H僅是三個結晶水合物的相，即硅酸鈣水合物凝膠的另一種非結晶相。))水化產物的細微影像這些顆粒極有可能是水合硅酸鈣凝膠，盡管他們的形態(tài)不一致，同時還可能含有除鈣和硅以外的元素?；业牟；M行研磨是可行的。但是需要結合經濟可行性（如熔化和研磨的能耗問題）和環(huán)境問題（如殘留在物質中的微量金屬元素的浸取）進行多方面的慎重考慮。為了防止在?；^程揮發(fā)的物質釋放到空氣中，需要進行收集和冷凝，決定這一過程的可行性是物質的可用性。在實驗室條件下，飛灰中揮發(fā)的微量金屬含量較低。然而，當飛灰量較多，就會揮發(fā)出更多有價值的物質，這樣就可以從揮發(fā)出的物質中提取金屬，從而降低?；馁M用。飛灰在高溫下?；瘯]發(fā)出一些微量元素如鈉、鉀、氯、硫、鉛、銅及其它物質。玻璃化飛灰可以和硅酸鹽水泥的形成水化硅酸鈣凝膠。其實驗結果是，在28天抗壓強度實驗中，?；w灰含量為20％時，其抗壓強度與僅含有硅酸鹽水泥的砂漿相近。含?；w灰的漿體中形成的結晶水化物含量與僅含硅酸鹽水泥的相同，但其中的水合鋁酸鈣含量稍高。玻化灰與水泥漿體會發(fā)生反應，在顆粒的表面上，可以看見球形水化產物，但其具體性質尚不清楚。參考文獻見原文致 謝61