基于Box-Behnken響應面法優化赤泥地聚合物的配比

劉承偉，吳春芬

（1.廣西交通職業技術學院，廣西 南寧 530000；2.廣西安盛建設工程檢測咨詢有限公司，廣西 南寧 530006）

地聚物（Geopolymers）由法國人J·Davidovist 于1978 年提出，是指固體鋁硅酸鹽在堿性溶液環境中被激發而得到的無定形鋁硅酸鹽類膠凝材[1]，這是一種低碳建筑材料，其生產過程可以消耗大量的工業固體廢棄物（粉煤灰、飛灰/底灰、污泥焚燒殘渣、高爐礦渣等），且無CO2的直接排放，近年來成為研究熱點[2-5]。

赤泥是氧化鋁生產過程中產生的工業廢渣，每生產1t 氧化鋁將產生1～2.5t 的赤泥，目前全球赤泥的堆存量超過40 億t[6]。拜耳法赤泥具有粒度細、比表面積大、堿度高等特點[7]，綜合利用十分困難。但拜耳法赤泥中的高硅鋁氧化物含量及高堿度，為制備地聚物材料提供了有利條件。將赤泥摻入礦渣中，利用兩者間的協同效應，可制備出性能優異的地聚物材料。

目前對赤泥地聚合物制備條件的優化，通常采用單因素多水平的優化[8-10]，未考慮到各因素間的交互作用，因此較難得到非常優化的制備條件。響應面法是一種建立在正交設計原理基礎上的數學統計方法，能建立多個因素與響應值之間的數學模型，分析各因素的交互作用對響應值的影響，并確定與實際結果關聯度較高的最佳制備條件。

本文采用Box-Behnken 響應面法，設計了赤泥地聚物的實驗配比，建立了地聚物的抗壓強度與赤泥摻量、水玻璃模數、水玻璃摻量的數學回歸模型，分析了各因素對抗壓強度的影響，采用Design-Expert 12 軟件優化了赤泥地聚合物的最佳制備參數。……