.54. 工程科学学报，第41卷，第1期 bending strength of the calcium silicate board tends to increase first,and then decrease with increasing NaOH dosage.The surface of the calcium silicate board was smooth when the mass percent of NaOH was 4%and mechanical strength reached a maximum of 11.8 MPa.This proved to be the optimum amount of added NaOH.The hydration reaction of the gelling system can achieve the best stimula- ting effect when 4%NaOH is added using scanning electron microscopy analysis.Moreover,the microstructure of material billets has an important impact on the final mechanical properties.However,the mechanical strength of the pre-cured calcium silicate board is not decisive of the final mechanical properties.The internal hydration gel number,shape,and connection are linked to each other inside the calcium silicate board;this is the key factor in determining the final mechanical properties of the calcium silicate board. KEY WORDS fly ash;mixed gelling system;waste synergistic utilization;bending strength;hydrate product 硅酸钙板具有高强轻质抗冲击、隔热防腐抗变 司：粉煤灰和脱硫石膏均取自大唐托克托电厂；硅灰 形、可锯可钻易加工的优质性能.在房建领域可用 和电石渣取自鄂尔多斯电冶集团，其化学组成成分 于吊顶、地面铺设和天花板1-]，在工业领域可用于 如表1所示：矿物组成成分如图1所示.外掺的纤 发电厂锅炉、烟道、保温管道、干燥炉壁等).目前 维为由山东临沂鑫盛摩擦材料有限公司生产的岩棉 它已成为一种极具开发潜力的新型建筑材料.但硅 纤维，颜色呈暗白色，长度约为3mm,主要化学成分 酸钙板制备的传统用料均为矿物原浆，生产大批量 为Si02、Ca0和Al203· 硅酸钙板会加重如石英砂等天然优质矿物资源的损 表1原料的化学组成成分（质量分数） 耗，给生态环境和土地资源带来巨大压力，严重阻碍 Table 1 Chemical composition of raw materials 了经济与资源可持续发展的步伐.因此，寻求钙和硅 原料 Si02Al03Ca0Fe203Mg0SO3总和 元素含量丰富且价格低廉的新原料迫在眉睫.相关 硅钙渣25.0013.2046.203.702.310.8791.28 专家和学者纷纷对硅酸钙板的传统制备工艺和配方 脱硫石膏4.543.1339.730.501.4649.9099.26 进行改进刘晓婷等4以电厂粉煤灰提铝残渣为原 粉煤灰 47.6842.073.472.320.510.8696.91 料并对制备工艺优化，得到并验证了预测抗折强度的 电石渣2.122.4967.540.450.121.2073.92 数据拟合模型：梁兴荣等)探讨了不同硅藻土和木纤 硅灰 92.351.730.801.520.680.2497.32 维添加量的影响，得出样品吸水率与硅藻土添量呈线 性关系：薛俊等[6)]得到磷尾矿处理后物料制备出产品 ●CaS0.·2H0☆3Al,0,·2Si0, 抗折强度>9MPa且随保温时间延长逐渐降低，最佳 △CaCO, ★Si0 ▲Ca.Sio 女AL,0 保温时间为6h:王玉平等)采用流浆工艺及合适工 △Ca,Si0, ●Ca(OH), ● 艺参数，制得性能和不燃性达到GB5464各项要求的 脱硫石膏 产品.欧阳东与易超8-]利用高岭土下脚料和陶瓷抛 硅灰 光渣分别作填料取代石英粉制硅酸钙板，发现适量填 49 料可促进样板内晶体成长且晶体种类不变.战佳宇 硅钙渣 等10]用活化后的钼尾矿制备硅酸钙板，研究活化前后 粉煤灰 钼尾可矿对样品性能的影响.戴民等山分析不同原料用 奥良中 量、脱水压力和钙硅比对硅藻土样板性能的影响. 电石渣 25.834.443.051.660.268.877.4 利用硅钙渣、粉煤灰、脱硫石膏等煤基固废制硅 20M) 酸钙板技术的研究在我国已经取得了较多成果，为 图1原料X射线衍射图 最终实现量产奠定了良好的理论基础.本试验在总 Fig.1 XRD patterns of raw materials 结前人研究的基础上，提出利用电石渣完全替代水 1.2实验原料的粒径分布 泥，硅灰与粉煤灰以合适比例互掺的方式来制纯固 将实验原料经100±1℃烘干预处理后，选用 废硅酸钙板，并探究了样板经预养养护后获得的初 Bettersize2O00型激光粒度分析仪测定其粒径分布. 期强度与板材最终力学性能的关系. 测得原料的平均粒度组成如表2所示 1实验设计 由表2可知，原料粒径分布差异较大，粉煤灰颗 粒粒径最大，其中位径(D50)高达412.5um,而硅灰 1.1实验原料的化学成分 的中位径最小，仅为4.25m,原料的不同粒径分布 实验采用的硅钙渣选自大唐国际再生资源公 对样品最终性能具有较大的影响.工程科学学报,第 41 卷,第 1 期 bending strength of the calcium silicate board tends to increase first, and then decrease with increasing NaOH dosage. The surface of the calcium silicate board was smooth when the mass percent of NaOH was 4% and mechanical strength reached a maximum of 11郾 8 MPa. This proved to be the optimum amount of added NaOH. The hydration reaction of the gelling system can achieve the best stimula鄄 ting effect when 4% NaOH is added using scanning electron microscopy analysis. Moreover, the microstructure of material billets has an important impact on the final mechanical properties. However, the mechanical strength of the pre鄄cured calcium silicate board is not decisive of the final mechanical properties. The internal hydration gel number, shape, and connection are linked to each other inside the calcium silicate board; this is the key factor in determining the final mechanical properties of the calcium silicate board. KEY WORDS fly ash; mixed gelling system; waste synergistic utilization; bending strength; hydrate product 硅酸钙板具有高强轻质抗冲击、隔热防腐抗变 形、可锯可钻易加工的优质性能. 在房建领域可用 于吊顶、地面铺设和天花板[1鄄鄄2] ,在工业领域可用于 发电厂锅炉、烟道、保温管道、干燥炉壁等[3] . 目前 它已成为一种极具开发潜力的新型建筑材料. 但硅 酸钙板制备的传统用料均为矿物原浆,生产大批量 硅酸钙板会加重如石英砂等天然优质矿物资源的损 耗,给生态环境和土地资源带来巨大压力,严重阻碍 了经济与资源可持续发展的步伐. 因此,寻求钙和硅 元素含量丰富且价格低廉的新原料迫在眉睫. 相关 专家和学者纷纷对硅酸钙板的传统制备工艺和配方 进行改进. 刘晓婷等[4] 以电厂粉煤灰提铝残渣为原 料并对制备工艺优化,得到并验证了预测抗折强度的 数据拟合模型;梁兴荣等[5]探讨了不同硅藻土和木纤 维添加量的影响,得出样品吸水率与硅藻土添量呈线 性关系;薛俊等[6]得到磷尾矿处理后物料制备出产品 抗折强度 >9 MPa 且随保温时间延长逐渐降低,最佳 保温时间为 6 h;王玉平等[7] 采用流浆工艺及合适工 艺参数,制得性能和不燃性达到 GB5464 各项要求的 产品. 欧阳东与易超[8鄄鄄9]利用高岭土下脚料和陶瓷抛 光渣分别作填料取代石英粉制硅酸钙板,发现适量填 料可促进样板内晶体成长且晶体种类不变. 战佳宇 等[10]用活化后的钼尾矿制备硅酸钙板, 研究活化前后 钼尾矿对样品性能的影响. 戴民等[11]分析不同原料用 量、脱水压力和钙硅比对硅藻土样板性能的影响. 利用硅钙渣、粉煤灰、脱硫石膏等煤基固废制硅 酸钙板技术的研究在我国已经取得了较多成果,为 最终实现量产奠定了良好的理论基础. 本试验在总 结前人研究的基础上,提出利用电石渣完全替代水 泥,硅灰与粉煤灰以合适比例互掺的方式来制纯固 废硅酸钙板,并探究了样板经预养养护后获得的初 期强度与板材最终力学性能的关系. 1 实验设计 1郾 1 实验原料的化学成分 实验采用的硅钙渣选自大唐国际再生资源公 司;粉煤灰和脱硫石膏均取自大唐托克托电厂;硅灰 和电石渣取自鄂尔多斯电冶集团,其化学组成成分 如表 1 所示;矿物组成成分如图 1 所示. 外掺的纤 维为由山东临沂鑫盛摩擦材料有限公司生产的岩棉 纤维,颜色呈暗白色,长度约为 3 mm,主要化学成分 为 SiO2 、CaO 和 Al 2O3 . 表 1 原料的化学组成成分(质量分数) Table 1 Chemical composition of raw materials % 原料 SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO SO3 总和 硅钙渣 25郾 00 13郾 20 46郾 20 3郾 70 2郾 31 0郾 87 91郾 28 脱硫石膏 4郾 54 3郾 13 39郾 73 0郾 50 1郾 46 49郾 90 99郾 26 粉煤灰 47郾 68 42郾 07 3郾 47 2郾 32 0郾 51 0郾 86 96郾 91 电石渣 2郾 12 2郾 49 67郾 54 0郾 45 0郾 12 1郾 20 73郾 92 硅灰 92郾 35 1郾 73 0郾 80 1郾 52 0郾 68 0郾 24 97郾 32 图 1 原料 X 射线衍射图 Fig. 1 XRD patterns of raw materials 1郾 2 实验原料的粒径分布 将实验原料经 100 依 1 益 烘干预处理后,选用 Bettersize2000 型激光粒度分析仪测定其粒径分布. 测得原料的平均粒度组成如表 2 所示. 由表 2 可知,原料粒径分布差异较大,粉煤灰颗 粒粒径最大,其中位径(D50)高达 412郾 5 滋m,而硅灰 的中位径最小,仅为 4郾 25 滋m,原料的不同粒径分布 对样品最终性能具有较大的影响. ·54·