冶金硅渣制备多孔陶瓷的研究

以冶金硅渣为主要原料,配以适量粉煤灰制备多孔陶瓷.研究了冶金硅渣用量、烧成温度、保温时间和成型压力对多孔陶瓷性能的影响,得到最佳工艺条件为:冶金硅渣用量70％,烧成温度1250℃,保温时间50 min,成型压力20 MPa.在此工艺条件下,多孔陶瓷样品抗压强度达7.73 MPa,气孔率为68.4％.     

铁尾矿基超轻陶粒的制备及性能研究

采用商洛铁尾矿制备堆积密度小于 300 kg/m³且抗压碎强度较高的超轻陶粒。研究原料配方、发泡剂含量、烧成温度及保温时间对铁尾矿基超轻陶粒性能的影响。结果表明,采用 80% 铁尾矿、10% 钾钠石粉和 10% 高岭土为原料,加入 0.6% 的 Si C 为发泡剂,经球磨、成型、烧成后可制备铁尾矿基超轻陶粒,堆积密度为 228 kg/m³,抗压碎强度为 1.07 MPa,筒压强度为 5.31 MPa,吸水率为 9.58%。采用该铁尾矿基超轻陶粒为轻骨料制备陶粒混凝土,抗折强度较聚苯颗粒混凝土提高 162%,抗压强度提高 400%。     

工业废渣制备多孔陶瓷及性能研究

采用粉煤灰和锰渣等工业废渣及高岭土作为主原料,制备多孔陶瓷。改变锰渣、粉煤灰及高岭土含量,讨论其对多孔陶瓷抗压强度及吸水率的影响。结果表明,多孔陶瓷抗压强度随着锰渣含量的增加而增大,随着高岭土含量的增加而先增加后减小,随着粉煤灰含量的增加而先减小后增大。多孔陶瓷吸水率随着粉煤灰含量的增加先增加后减小,随着锰渣含量的增加而增加,但是增幅不明显。综合考虑,当烧结温度为950 ℃并保温90 min,成型压力为40 MPa时,以高岭土15 g、电解锰渣14 g、粉煤灰9 g、玻璃粉4 g和钡渣3 g为原料配比,得到的多孔陶瓷的抗压强度、吸水率和显气孔率最为合适。     

利用天然原料制备钙铝黄长石多孔陶瓷

本实验以高岭土为粘结剂，石英为骨料，碳酸钙为发泡剂，制备轻质多孔陶瓷材料。通过电子显微镜（SEM）观察，表明烧结体内部含有大量不规则气孔，气孔形态及数量主要受烧成温度影响。材料气孔率，吸水率，体积密度和抗压强度因成型压力，烧成制度的不同而表现出不同的变化规律。所制得的多孔陶瓷的基本性能为：气孔率45．97％～64．82％．吸水率41．03％～68．31％，体积密度0．982～1．331g／cm^3，抗压强度为5．74～8．89MPa。     

累托石/粉煤灰复合颗粒材料制备及处理铜冶炼废水研究

研究了累托石/粉煤灰复合颗粒材料的制备工艺条件、再生方法及其处理铜冶炼废水的条件.试验结果表明:粉煤灰与累托石的比例为1:1,另加15%添加剂(IS)和50%水,焙烧温度500℃时,制成的复合颗粒材料散失率为0.9%,显气孔率为64.93%,吸水率为68.49%,体积密度为0.95 t/m3,抗压强度为2.15 MPa.在未调节废水pH值的条件下,复合颗粒材料用量为0.07g/cm3,反应时间为60min,温度为25℃(常温),Cu2 、Pb2 、Zn2 、Cd2 、Ni2 的去除率分别为98.9%、97.5%、96.7%、90.2%、79.1%,处理后重金属离子残留浓度均低于国标GB8978-1996(<污水综合排放标准>)一级标准或最高允许排放浓度.用1mol/L NaCl溶液再生吸附饱和的复合颗粒材料,经过6次再生和重复使用,处理后的废水仍能达标,其质量损失仅为2.6%,抗压强度损失为4.65%.该颗粒材料易分离、可重复使用、处理效果好,应用前景广阔.     

焙烧温度对烧结加气页岩砖性能的影响

研究了不同焙烧温度对烧结加气页岩砖烧成收缩、体积密度、抗压强度以及吸水率的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了不同焙烧温度条件下所得试样的微观结构和矿物组成。结果表明,与焙烧温度为1000℃时相比,1100℃下焙烧的试样体积密度增大了5.9%、抗压强度提高43.9%、吸水率降低6.5%;该焙烧温度下,试样产生较多液相,其主要矿物组成为石英、硅灰石以及钙长石,试样密度为778 kg/m3,抗压强度可达5.9 MPa。     

粉煤灰基地聚物混凝土抗压强度及吸水率研究

采用L_(16)(4~3)田口方法设计试验,研究了水泥掺量、NaOH溶液浓度、养护温度3个因素对高钙粉煤灰基地聚物混凝土抗压强度及吸水率的影响,并对试验中各因素水平的信噪比及均值进行了分析。结果表明,当水泥掺量为20%,NaOH溶液浓度为14 mol/L,养护温度为70℃时,地聚物混凝土的抗压强度为64.21 MPa,吸水率为3.03%,此时综合性能较优;方差分析结果表明,水泥掺量对地聚物混凝土抗压强度和吸水率的影响最大,其贡献率分别为45.48%和46.42%。     

斑岩型铜尾矿制备连通孔陶瓷透水材料的试验研究

以斑岩型铜矿尾矿、高岭土、玻璃粉为主要原料,制备连通孔陶瓷透水材料。研究了骨料配比、结合料用量、成型压力和烧成制度对连通孔陶瓷透水材料抗折强度和透水系数的影响。当m(铜尾矿):m(高岭土):m(玻璃粉)为7:3:2、成型压力为1 MPa、烧成温度为1 150 ℃、保温时间为90 min时,工艺流程最佳。此时,连通孔陶瓷透水材料抗折强度为3.9 MPa,透水系数为2.7×10-2 cm/s,劈裂抗拉强度为3.7 MPa,耐磨性磨坑长度为25.2 mm,抗冻性为D50。      

水泥增强粉煤灰浆液性能的实验研究

为了满足井下充填堵漏对灌浆防灭火材料的强度要求,在水泥-粉煤灰灌浆防灭火材料的浆液固化实验基础上,结合X射线衍射分析手段,研究了水泥掺量对粉煤灰浆液的初凝时间及抗压强度的影响,并探讨了水泥增强粉煤灰浆液的强度形成机理。结果表明:当灰水比为14∶10,粉煤灰与水泥的添加比例为3∶1,井下胶凝固化剂的添加量为3%~5%时,粉煤灰水泥固化浆液快速初凝,3 d抗压强度为2.91 MPa,14 d抗压强度为7.50 MPa,28 d抗压强度为7.95MPa,完全可以满足井下充填堵漏的需要。水泥水化与粉煤灰水化过程协同相互作用,形成致密界面结构是水泥增强粉煤灰浆液的主要原因。     

高掺量废石透水砖的制备及影响因素研究

以洛南废石为骨料,添加黏结剂和助熔剂,利用压制成型法高温烧结制备废石透水砖。对透水砖透水系数和抗折强度进行测定,探究不同保温时间、烧成温度、成型压力、添加剂的添加量等因素对废石透水砖性能的影响。结果表明,废石制备透水砖最佳颗粒级配为0.85～2.00mm,烧成温度为1 170℃,保温时间为60 min,成型压力为90 t。当废石添加量为86%(质量分数)时,透水砖样品透水系数为5.3×10-2 cm/s,抗折强度为7.38 MPa,满足GB/T 25993-2010《透水路面砖和透水路面板》要求。     

掺粉煤灰的混合充填骨料配比优化实验

针对某矿山采用混合粗骨料存在充填料浆分层离析的问题,通过添加粉煤灰细骨料来优化骨料级配.首先对充填材料进行物化分析,并在此基础上开展不同粉煤灰掺量的混合骨料粒径级配分析,然后进行掺粉煤灰混合骨料充填体强度实验,实验结果表明:充填体强度随着料浆浓度与粉煤灰掺量的增加而提高,强度改善明显;掺入适量粉煤灰细骨料,能有效改善粒径级配,提高充填体强度.最后以单位充填成本为优化目标,以各龄期强度为约束条件建立优化模型对混合骨料充填配比进行优化,得出满足充填强度要求的最低成本方案,即粉煤灰掺量26％、胶凝材料添加量为286 kg/m3,料浆浓度为81.36％时充填材料成本最低,并以此进行验证实验,得到3d强度为1.56 MPa,7 d强度为2.86 MPa,28 d强度为6.9 MPa,塌落度25.6 cm,分层度3.1 cm,泌水率为5.7％,均满足矿山要求,此时充填成本为124元/m3,较原来的145元/m3降低了 14％.     

高硅铁尾矿制备陶粒工艺试验研究

以铁尾矿为原料,粉煤灰为成分校正剂制备高强轻质陶粒。利用热分析仪（TG-DSC）和X射线衍射仪（XRD）分析了原料的热反应过程,确定陶粒烧制温度范围。设计正交试验研究了成分配比、烧制温度、高温区升温速率和保温时间对陶粒堆积密度、表观密度、吸水率和筒压强度的影响,优化陶粒制备工艺。结果显示,陶粒的原料配比对堆积密度和表观密度影响较大,而烧制温度对吸水率和筒压强度影响较大。料球中Al₂O₃含量为17%,以10℃/min的速度升温至1 000℃,再以25℃/min的速度升温至1 210℃,保温30 min,所制备陶粒堆积密度888.20 kg/m3,表观密度为1 907.14 kg/m3,筒压强度为8.34 MPa,1 h吸水率为5.04%,满足国标GB/T 17431.1—2010中规定的900级轻质高强陶粒性能要求,为高硅铁尾矿的综合利用提供了一条新途径。      

用粉煤灰制备多孔陶瓷过滤材料的研究

以工业废弃物粉煤灰为原料, 制备多孔陶瓷过滤材料, 为优化配方和工艺参数, 采用正交试验研究了混合料水分、成型压力、粘结剂用量、造孔剂用量和烧结温度对多孔陶瓷性能的影响。研究结果表明:烧结温度和造孔剂用量对多孔陶瓷性能的影响最大, 粘结剂用量和成型压力次之, 混合料水分最小。在混合料水分24%、成型压力10.2 MPa、粘结剂用量4%、造孔剂用量35%、烧结温度1 180 ℃的条件下, 可获得以莫来石和石英为主要晶相的多孔陶瓷过滤材料, 其气孔率、抗弯强度、吸水率、体积密度和耐酸碱值分别为41.52%、9.37 MPa、36.38%、1.14g/cm³、96.15%和94.77%。SEM照片显示多孔陶瓷具有发达的气孔和很高的比表面积。     

利用粉煤灰制作墙体材料的研究

以粉煤灰为主要原料,同时添加水泥、石膏和生石灰等辅助原料,以十二烷基苯磺酸钠为发泡剂,采用浇注成型工艺制备了轻质墙体建筑材料。试验表明:随着粉煤灰含量的增加,试样抗压强度呈下降趋势,当粉煤灰掺量为40%时,试样的抗压强度最高,为14.4MPa;随着水泥含量的增加,试样抗压强度逐渐增加。     

高钙粉煤灰地质聚合物的制备及耐久性研究

以新疆某电厂高钙粉煤灰为原料,水玻璃为碱激发剂制备了高钙粉煤灰地质聚合物胶凝材料。研究了水玻璃掺量、水胶比、水玻璃模数等对高钙粉煤灰地质聚合物抗压强度的影响,并对制备的聚合物材料进行了耐久性研究。结果表明,以高钙粉煤灰为原料,水玻璃（模数为1.1）掺量为8%、水胶比0.37、标准养护条件下,制备的高钙粉煤灰地质聚合物3 d、7 d和28 d抗压强度值分别为23.0 MPa、33.3 MPa与51.7 MPa。对所制备的地质聚合物进行耐久性研究表明,高钙粉煤灰地质聚合物所有龄期抗压强度均优于42.5水泥胶砂的强度,同时120 d龄期时能够到达83.3 MPa的高强度。      

镍渣—粉煤灰基地质聚合物力学性能及耐久性能的研究

作为新型胶凝材料,地质聚合物应用前景广阔,而利用镍渣制备地质聚合物对实现固废综合利用有重要意义。通过硅酸钠和氢氧化钠复合碱溶液活化制备了镍渣—粉煤灰基地质聚合物,探讨了粉煤灰掺量对地质聚合物力学性能、抗冻性能、抗海水侵蚀性能的影响,并结合XRD、SEM及孔结构分析等手段阐明变化规律。结果表明:(1)粉煤灰的引入,提高了地质聚合物的强度;当粉煤灰掺量为10%时,力学性能最优,7、28 d抗压强度分别为37.2、42.5 MPa,相比空白组试样分别提高了21.97%和17.40%。(2)适量粉煤灰的掺入能够进一步降低地质聚合物在冻融循环、干湿循环中的抗压强度损失及质量损失。当掺入10%粉煤灰时,50次冻融循环后试样的抗压强度损失率、质量损失率分别为24.7%、14.9%,50次干湿循环后的抗压强度损失率为21.5%。(3)粉煤灰对碱激发的反应有益,增加了反应产物;同时,粉煤灰更小的颗粒粒径,对地质聚合物提供了更好的填充效应。研究结果可为镍渣—粉煤灰基地质聚合物的开发及相关耐久性能问题的探索提供参考。     

赤泥透水砖的制备及性能研究

以山东铝业公司赤泥为主要原料制备透水砖,并对制品性能的主要影响因素进行了考察。试验结果表明：透水砖骨料的合适配方为赤泥55%,粉煤灰35%,膨润土10%;骨料的烧结温度以1 150 ℃为宜。用该条件下所得骨料制备透水砖的适宜条件为：砖的固体原料中骨料占82%,膨润土占8%,玻璃粉占10%;水玻璃按固体原料的8%添加;砖坯成型压力40 MPa;烧结温度1 080 ℃,烧结时间60 min。制得的赤泥透水砖抗压强度为35.32 MPa,透水系数为0.028 cm/s,磨坑长度为27.35 mm。     

不同粒径组合对煤矸石基充填材料性能的影响

为解决胶结充填成本高、煤矸石和低品质粉煤灰等固废堆存占用大量土地及污染环境等问题,在充分利用煤矿固体废弃物、满足工程实际需求的前提下,制备了煤矸石基充填材料。根据不同胶凝材料的水化特性,研究了高活性辅助胶凝材料和低活性辅助胶凝材料的颗粒级配。通过组分筛选、配比优化、性能测试分析,获得了材料抗压强度、泌水率和流动度3项性能指标;利用XRD、SEM和压汞研究了不同粒径组合对充填材料性能的影响机理。研究表明:水泥熟料30%、煤矸石40%、粉煤灰20%、脱硫石膏10%为最优配比,此时早期强度发展较快,3 d强度达到0.83 MPa,后期强度最高,28 d强度达到9.92 MPa;煤矸石粒径变化对材料性能起主要作用,粉煤灰和脱硫石膏粒径变化起次要作用,并且存在最优的粒径组合,即煤矸石粒径0.075~0.106 mm、粉煤灰和脱硫石膏粒径0.053~0.075 mm的组合性能最优,材料的3 d抗压强度为0.78 MPa,28 d抗压强度达到12.1 MPa,流动度大于320mm,泌水率低。     

胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰固化机理研究

为确定低成本、安全、高效处置危废城市垃圾焚烧飞灰(MSWI)的方法,以钢渣微粉、矿渣粉、脱硫石膏、垃圾焚烧飞灰和尾砂为充填材料,进行了砂浆流动性能和胶结充填料强度试验,根据胶结充填料强度确定了胶凝材料的最优配比,并通过X射线衍射(XRD),红外(FTIR)和扫描电镜(SEM)分析了净浆试块的微观结构和水化产物。试验结果表明,当垃圾焚烧飞灰掺量为15%、钢渣微粉掺量为4%、脱硫石膏掺量为14%、矿渣粉掺量为67%时,料浆的流动度为260 mm,满足自流型胶结充填的流动性需求,充填料试块28 d的抗压强度为24.54 MPa,满足矿山充填强度要求;充填料试块养护28 d重金属离子浸出浓度全部低于饮水标准;冶金渣-垃圾焚烧飞灰胶凝材料水化产物主要有钙矾石、C—S—H凝胶和Friedel盐。     

Adsorption of Pb(II), Zn(II) and Cr(III) on coal fly ash porous pellets

In the present work the application of fly ash porous pellets as adsorbent of lead(II), zinc(II) and chromium(III) ions from aqueous solution was studied. Experiments were carried out using porous pellets developed from fly ash derived from Megalopolis, Greece coal-burning power plant. The material was shaped into spherical agglomerates, after wetting and tumbling in a laboratory scale granulator. The adsorption of heavy metals on fly ash pellets was studied as a function of the initial metal concentration, solution pH and temperature. Kinetic studies indicated that sorption follows a pseudo-second-order model. Adsorption isotherms of lead, zinc and chromium were determined for agglomerated material using the Langmuir equation. The adsorption capacity of fly ash pellets reached at 0.22 mmol Pb/g pellet, 0.27 mmol Zn/g pellet and 0.44 mmol Cr/g pellet. Furthermore adsorption from bimetallic solutions (Cr–Zn, Cr–Pb and Pb–Zn) took place in order to study presumable antagonistic effects on adsorption of heavy metals. Finally, the stabilization of metal saturated pellets was studied. The stabilization procedure took place in structures made of concrete, where 75% of cement was replaced by raw fly ash. The evaluation of the procedure through leaching tests showed excellent heavy metals stabilization in concrete blocks.