钙系磷酸盐化学键合材料的制备及其固化重金属研究

刘守庆^1,2，郝旭涛³，周新涛³，贾庆明³

1. 昆明理工大学环境科学与工程学院2. 西南林业大学理学院3. 昆明理工大学化学工程学院

摘 要：利用富含氧化钙的铬铁渣（FS）和磷酸二氢钾（P）反应制备钙系磷酸盐化学键合材料,并用其作为固化重金属离子(Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺)基体材料。研究了原料配比、缓凝剂及重金属掺量对胶凝材料初凝时间和抗压强度的影响。结果表明:当P/FS（质量比,下同）为1/4及硼砂掺量为2%时,材料性能最好,自然养护28d和常压蒸汽养护24h抗压强度分别可达25.65 MPa和36.86 MPa。随着重金属掺量的增加,材料抗压强度逐渐降低,掺量为3%时,自然养护28d和蒸汽养护24h试块抗压强度均大于10 MPa,满足建筑材料要求。固化体重金属毒性浸出试验表明:磷酸盐化学键合材料对重金属离子(Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺)均具有很好的固化效果,浸出浓度远低于相应的鉴别标准。通过XRD、SEM和FTIR分析,钙系磷酸盐化学键合材料固化重金属的机理是通过水化产物的化学键合、吸附以及物理包裹作用将Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺固化在材料中。

关键词：铬铁渣;磷酸盐化学键合材料;固化;重金属毒性浸出;