·902· 工程科学学报，第38卷，第7期 表6不同龄期净浆试样中铅离子浸出质量浓度 Table6 Leaching concentration of lead ions for paste samples with different ages 成分（质量分数） P%2·质量浓度/(mgLl) 编号 矿渣 钢渣 石膏 液态（铅离子质量分数） 3d 7d 28d nsl 60% 28% 12% 0.1%氯化铅溶液 ND ND ND ns3 60% 28% 12% 0.3%氯化铅溶液 ND ND ND ns5 60% 28% 12% 0.5%氯化铅溶液 ND ND ND npl P.42.5水泥 0.1%氯化铅溶液 0.11 0.11 0.095 np3 P42.5水泥 0.3%氯化铅溶液 0.26 0.23 0.182 np5 P42.5水泥 0.5%氯化铅溶液 0.30 0.36 0.285 注：ND表示低于检出限0.005mgL1. 3.4固化体X射线衍射分析 Ca(OH),反应生成更多钙矾石，从而固化铅性能优于 图1是治金渣胶凝材料28d水化产物的X射线 水泥 衍射图，S0、S0.1、S0.3和S0.5分别对应治金渣 胶凝材料空白样、含0.1%、0.3%和0.5%铅离子的净 浆固化体.图2是水泥28d水化产物的X射线衍射 图，P0、P0.1、P0.3和P0.5分别对应水泥空白 样、含0.1%、0.3%和0.5%铅离子的净浆固化体 P-05 P-0.3 P-0.1 A思孔A是人S-05 P-0 S-0.3 20 40 60 80 100 20/ a一钙矾石：b一CS:c一羟钙石 人S-0.1 图2水泥固化体与空白样X射线衍射图 Fig.2 X-ray diffraction patters of the cement solidified bodies and blank 40 60 209 3.5固化体红外光谱分析 a一钙矾石：b一C3S:c一石膏 图3(a)为治金渣胶凝材料28d含0.5%Ph试样 图1治金渣胶凝材料固化体与空白样X射线衍射图 与空白样对比图，3(b)为水泥28d含0.5%P%试样与 Fig.1 X-tay diffraction patterns of the metallurgical slag cementing 空白样对比图.S、S、P·和P分别表示治金渣含铅试 solidified bodies and blank 样、治金渣空白样、水泥含铅试样和水泥空白样 一般认为，C一S一H凝胶和钙矾石可以通过吸附 由图3可见，矿渣一钢渣基胶凝材料和水泥28d 作用和类质同象置换作用固化重金属，如图1中椭 水化试块的红外光谱图基本一致，只是在1500cm以 圆框线所示，相对空白样而言，衍射峰的强度有所减 下存在一定的差异.其中3600cm附近的吸收带为 弱，个别衍射峰的峰形发生改变，说明生成的结晶相物 Ca(0H)2中的0一H伸缩振动峰，3400cm'附近的吸 质有所减少抑或结晶相物质的晶体正常生长受到影响 收带为结晶水0一H的伸缩振动，1600cm附近的吸 以致晶体的结晶度下降.这可能是由于铅离子的加入 收带为典型结晶水H一O一H的弯曲振动，这是晶体 抑制了胶凝材料的水化进程或者铅离子进入水化产物 水的振动吸收特征4-，说明原料水化反应生成大量 结构内部导致其晶体结构发生畸形所致. 的凝胶或者含结晶水的物质.另外，1400cm附近的 由图1和图2可知，水泥和治金渣X射线衍射图 吸收带可能是C0?~的特征峰，1100cm附近的吸收 最显著的差异在于水泥试样中存在羟钙石的特征峰， 带可能是SO}~的特征峰 而治金渣缺失羟钙石的特征峰，反而钙矾石的衍射峰 1000cm附近为Si一0(A1)的非对称伸缩振 明显多于水泥试样.这是由于治金渣胶凝材料中大量 动.结构由岛一链一层一架一二氧化硅方向变化 的脱硫石膏为体系提供了充足的S0,$0与 时，相应的强吸收带一般波数升高，化学键增强.当次工程科学学报，第 38 卷，第 7 期 表 6 不同龄期净浆试样中铅离子浸出质量浓度 Table 6 Leaching concentration of lead ions for paste samples with different ages 编号 成分( 质量分数) Pb2 + 质量浓度/( mg·L － 1 ) 矿渣 钢渣 石膏 液态( 铅离子质量分数) 3 d 7 d 28 d ns1 60% 28% 12% 0. 1% 氯化铅溶液 ND ND ND ns3 60% 28% 12% 0. 3% 氯化铅溶液 ND ND ND ns5 60% 28% 12% 0. 5% 氯化铅溶液 ND ND ND np1 P·I42. 5 水泥 0. 1% 氯化铅溶液 0. 11 0. 11 0. 095 np3 P·I42. 5 水泥 0. 3% 氯化铅溶液 0. 26 0. 23 0. 182 np5 P·I42. 5 水泥 0. 5% 氯化铅溶液 0. 30 0. 36 0. 285 注: ND 表示低于检出限 0. 005 mg·L － 1 ． 3. 4 固化体 X 射线衍射分析 图 1 是冶金渣胶凝材料 28 d 水化产物的 X 射线 衍射图，S--0、S--0. 1、S--0. 3 和 S--0. 5 分别对应冶金渣 胶凝材料空白样、含 0. 1% 、0. 3% 和 0. 5% 铅离子的净 浆固化体． 图 2 是水泥 28 d 水化产物的 X 射线衍射 图，P--0、P--0. 1、P--0. 3 和 P--0. 5 分别对应水泥空白 样、含 0. 1% 、0. 3% 和 0. 5% 铅离子的净浆固化体． a—钙矾石; b—C3 S; c—石膏 图 1 冶金渣胶凝材料固化体与空白样 X 射线衍射图 Fig． 1 X-ray diffraction patterns of the metallurgical slag cementing solidified bodies and blank 一般认为，C—S—H 凝胶和钙矾石可以通过吸附 作用和类质同象置换作用固化重金属［13］． 如图 1 中椭 圆框线所示，相对空白样而言，衍射峰的强度有所减 弱，个别衍射峰的峰形发生改变，说明生成的结晶相物 质有所减少抑或结晶相物质的晶体正常生长受到影响 以致晶体的结晶度下降． 这可能是由于铅离子的加入 抑制了胶凝材料的水化进程或者铅离子进入水化产物 结构内部导致其晶体结构发生畸形所致． 由图 1 和图 2 可知，水泥和冶金渣 X 射线衍射图 最显著的差异在于水泥试样中存在羟钙石的特征峰， 而冶金渣缺失羟钙石的特征峰，反而钙矾石的衍射峰 明显多于水泥试样． 这是由于冶金渣胶凝材料中大量 的脱 硫 石 膏 为 体 系 提 供 了 充 足 的 SO2 － 4 ，SO2 － 4 与 Ca( OH) 2反应生成更多钙矾石，从而固化铅性能优于 水泥． a—钙矾石; b—C3 S; c—羟钙石 图 2 水泥固化体与空白样 X 射线衍射图 Fig． 2 X-ray diffraction patterns of the cement solidified bodies and blank 3. 5 固化体红外光谱分析 图 3( a) 为冶金渣胶凝材料 28 d 含 0. 5% Pb 试样 与空白样对比图，3( b) 为水泥 28 d 含 0. 5% Pb 试样与 空白样对比图． S + 、S、P + 和 P 分别表示冶金渣含铅试 样、冶金渣空白样、水泥含铅试样和水泥空白样． 由图 3 可见，矿渣--钢渣基胶凝材料和水泥 28 d 水化试块的红外光谱图基本一致，只是在 1500 cm － 1以 下存在一定的差异． 其中 3600 cm － 1 附近的吸收带为 Ca( OH) 2中的 O—H 伸缩振动峰，3400 cm － 1附近的吸 收带为结晶水 O—H 的伸缩振动，1600 cm － 1附近的吸 收带为典型结晶水 H—O—H 的弯曲振动，这是晶体 水的振动吸收特征［14--15］，说明原料水化反应生成大量 的凝胶或者含结晶水的物质． 另外，1400 cm － 1附近的 吸收带可能是 CO2 － 3 的特征峰，1100 cm － 1附近的吸收 带可能是 SO2 － 4 的特征峰． 1000 cm － 1 附 近 为 Si—O ( Al) 的 非 对 称 伸 缩 振 动［16］． 结构由岛—链—层—架—二氧化 硅 方 向 变 化 时，相应的强吸收带一般波数升高，化学键增强． 当次 · 209 ·