粉煤灰综合利用 FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION 2016 NO.6 专题研究 水泥-粉煤灰-砷渣三元体系水化动力学研究 Hydration Kinetics of Cement-fly ash-arsenic Containing Wastes Ternary Cementitious Materials 施惠生"²，魏雪²，吴凯²，李少林” （1.同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海201804； 2.同济大学材料科学与工程学院土木工程材料系，上海201804； 3.同济大学环境科学与工程学院，上海200092） 摘要：通过水化热和水化动力学模拟，研究了含砷废渣对水泥-粉煤灰复合体系早期水化进程的影响机制。
结果 表明，与基准试样相比，含砷废渣的掺人显著延长了复合体系的诱导期，降低了复合体系加速期水化速率，并延长了加速 成核与晶体生长控制，减速期由相边界反应和扩散过程共同控制，稳定期由扩散速率控制反应进程。
含砷废渣的掺人增 大反应阻力，且反应阻力随含砷废渣掺量的增加而增大。
关键词：含砷废渣；水泥；粉煤灰；水化热；水化动力学 中图分类号：TQ172 文献标识码：A文章编号：1005-8249(2016)06-0003-05 砷是一种类金属元素，广泛存在于自然界中。
砷 暴露风险，达到含砷废渣无害化处理的目标[3]。
目 的有机、无机化合物均有不同程度的毒性，对人体危害 前，关于水泥基材料固化/稳定化含砷废渣已有大量研 很大。
美国环保局将砷列为A级致癌物。
研究表 究[-",但很少有文献从水化动力学的角度去研究其 明，全球每年由于人类活动排放砷含量约为120万t， 水化历程及机理。
研究水化动力学不仅有助于深人理 其中，有色冶炼行业产生的含砷废水、废渣是其中的重 解相关反应机理，而且对预测和改进体系的性能具有 要来源2。
长期以来，含砷废渣大多采用简单堆放或 重要意义。
基于此，本文深人研究了含砷废渣对水泥 填埋进行处置，其中砷及其他毒害物质会以浸出、风化 基材料早期水化进程影响及反应机制。
或粉尘等形式进行扩散，造成严重的二次污染和次生 1试验 灾害[3]。
从20世纪70年代起，国内外常用固化/稳定化技 1.1原材料 术处理有毒有害废弃物。
近年来，采用硅酸盐水 表1原材料化学成分组成/% 泥、粉煤灰等水泥基材料来固化/稳定化危险废弃物， SiOCaOAlO,FeO,SO,NaOMgOAsPtLO1 因具有费用低、处理工艺简单和效果好等特点而得到 C18.73 63.12 4.943.993.07-1.02--2.12 FA48.709.4622.407.34-0.450.83--1.72 广泛应用5.6。
利用水泥基材料与含砷废渣混合，经 神渣0.2659.600.080.1126.400.990.392.120.05 水化反应后形成坚硬的水泥石，一方面改变含砷废渣 流动性、压缩性和强度等，降低危险成分的浸出”；另 一方面可通过自身水化产物实现化学键合、物理吸附 有害离子，进一步达到稳定化目的。
此外，砷酸根 能与水泥中常见钙、铁、镁等形成较稳定化合物。
采用 水泥基材料不仅可阻断其进入微生物有机代谢历程、 0t020304050607080 降低生物有效性，还可通过化学键和，双重减少砷环境 (a) (b) 收稿日期：2016-09-08 图1粉煤灰（a）和含砷废渣（b)的XRD图谱 3 万方数据
粉煤灰综合利用 2016 NO.6 FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION 专题研究 水泥（C)为P.ⅡI型52.5普通硅酸盐水泥，比表面铝酸三钙（C,A)与石膏反应生成三硫型水化硫铝酸钙 积为353m²/kg，密度3.29g/cm²；粉煤灰（FA）为取自（AFt）引起。
由于AFt的形成使CA水化速率减慢， 某电厂的Ⅱ级干排粉煤灰，密度为2.19g/cm；含砷废 水泥水化进人诱导期。
渣取自大冶公司，密度为2.72g/cm”，砷的含量约为 诱导期，这一阶段反应速率较为缓慢，也是胶凝材 2%；试验用原材料化学成分如表1所示。
粉煤灰的主 料保持塑性的原因，可根据诱导期结束时间判断初凝 要矿物相为石英、莫来石、赤铁矿和磁铁矿，在为15°～ 时间。
由图2中不难发现，含砷废渣的加入明显延长 35°的20范围内弥散峰为CFA中玻璃相的特征峰；含 了胶凝材料的诱导期，且含砷废渣掺量越大，诱导期越 砷废渣的矿物组成主要为石膏和氢氧化钙，其含量分长，即含砷废渣具有较强的缓凝作用。
这是由于一方 别为53%、38%，粉煤灰与砷渣矿物组成如图1所示。
面，含砷废渣中存在大量的石膏与CA发生反应，在 1.2试验方法 未水化熟料...
