钢渣对碱激发偏高岭土材料强度影响分析

在水玻璃激发偏高岭土胶凝体系中,加入不同掺量的磨细钢渣,考察不同钢渣掺量对碱激发偏高岭土基复合胶凝材料的7 d抗折、抗压强度的影响,并对其影响机理进行分析。结果表明:随着钢渣掺量的增大,碱激发偏高岭土基复合胶凝材料的7 d抗折、抗压强度呈先增大后减小的趋势;当钢渣掺量在5%时,复合材料的7 d抗折强度达到最大值8.59 MPa,相较于空白组提高了10.2%;当钢渣掺量在7.5%时,复合材料的7d抗压强度达到最大值54.81 MPa,相较于空白组提高了20.9%;钢渣中的游离氧化钙与水反应生成氢氧化钙,对偏高岭土有一定的激发效果,进而提高碱激发偏高岭土基复合胶凝材料的力学强度。     

钢渣—矿渣基胶凝材料特性研究

以钢渣和矿渣为主要原料,以水泥为碱性激发剂,以盐石膏为氯盐和硫酸盐复合激发剂,制备钢渣—矿渣基胶凝材料。实验结果表明,钢渣、矿渣、水泥和盐石膏的配比为40∶50∶5∶5时,其胶凝材料28 d的强度能够达到20.2 MPa。5%的水泥和5%的盐石膏足以激发钢渣—矿渣基胶凝材料。钢渣—矿渣基胶凝材料的抗压强度是随着矿渣含量的增加而增加。这种材料固废利用率95%,可用于强度要求不高的大体积充填工程。     

矿渣石膏基胶凝材料强度影响因素试验研究

为了研发可以替代水泥的无熟料胶凝材料,通过试验探索矿渣比表面积、石膏及复合激发剂掺量3个因素对胶凝材料抗压强度、抗折强度的影响,并对胶凝材料浆体进行XRD图谱和SEM图片分析。结果表明,矿渣比表面积500 kg/m2,石膏掺量10%,激发剂掺量5%,可以获得强度较高的胶凝材料;胶凝材料浆块的主要生成物是钙矾石和水化硅酸钙。     

机械力活化对钼尾矿胶凝性能的影响研究

利用机械力对钼尾矿进行活化,并掺入矿渣、熟料和脱硫石膏制备胶凝材料,并通过XRD、SEM研究机械力活化对钼尾矿胶凝性能的影响。结果表明:机械力活化能够有效改变钼尾矿颗粒粒度分布,激发钼尾矿颗粒的水化反应活性。所制备净浆试块28 d的抗折强度和抗压强度分别可以达到10.1 MPa和63.21 MPa,具有良好的胶凝活性。钼尾矿胶凝材料的水化产物主要是水化硅酸钙凝胶和钙矾石。胶凝材料中钼尾矿的总掺量达到70%,固体废弃物掺量达到87.5%,为固体废弃物的二次利用开拓了新思路。      

磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度和水化特性研究

为实现磷石膏、磷渣固废材料的再生利用,提高工业固废的利用率,以磷石膏、磷渣作为主要原料,采用水玻璃、水泥熟料和磷石膏共同激发磷渣活性制备磷石膏—磷渣基复合胶凝材料。 分别探讨磷石膏掺量、水玻璃掺量和磷渣粉磨制度对磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度的影响;并运用 SEM、XRD 分析磷石膏—磷渣基胶凝材料硬化体的微观结构及组成形貌。结果表明:磷石膏掺量低于 50%时,复合胶凝材料各龄期强度与磷石膏掺量成反比;当 m(磷石膏) ∶ m(磷渣) ∶m(熟料)= 20 ∶72 ∶8,水玻璃掺量为 1. 5%时,胶凝材料 28 d 抗压、抗折强度均达到最大值,分别为 43、6. 3 MPa; 较单独粉磨磷渣与水泥熟料而言,混合粉磨制度会产生“微介质效应”,有利于提高复合胶凝材料强度;复合胶凝材料主要水化产物为 C—S—H 凝胶与钙矾石,钙矾石与未溶解的磷石膏作为骨架被生成的 C—S—H 凝胶包裹、充填、交织在一起,形成致密结构;复合胶凝材料用于替代水泥作为矿区充填材料时推荐磷石膏掺量为 20% ~ 40%。     

基于响应面法的碳酸钠活化铜尾矿胶凝性能机制研究

为了有效激发铜尾矿活性制备性能良好的胶凝材料,以铜尾矿为主要原材料,水玻璃和NaOH为碱激发剂,采用响应面优化法开展胶凝材料配比优化实验,并通过方差分析以及三维曲图研究自变量及其交互作用对28d抗压强度的影响；利用XRD、SEM、FT-IR、TG-DTG等对试样的矿相成分、微观形貌等特征进行分析。结果表明：通过优化实验获得最优配比为碳酸钠掺量50%、氢氧化钠掺量1%、水玻璃掺量22g/100g,此参数下铜尾矿胶凝材料28d抗压强度为30.41MPa。经过机械球磨40min后,碳酸钠在适当的碱性环境下使铜尾矿的活性激发到较佳状态,铜尾矿经水化反应生成了大量结晶度较高的C-S-H凝胶与棱柱状钙钒石等水化产物,彼此相互连接构成网状结构,使胶凝材料保持较高的强度性能。     

利用工业废渣制备充填胶凝材料的研究

为了降低矿山充填成本,以钢渣、矿渣等工业废渣为主要胶凝组分制备充填胶凝材料,研究了电石渣对其性能的影响。借助XRD、SEM测试手段分析了胶凝材料化产物的矿物组成和微观形貌。实验结果表明向充填胶凝材料中单掺15%的电石渣时,充填胶凝材料3、28 d抗压强度分别达到了16.3、38.6 MPa,与未掺电石渣的试样相比,3、28 d抗压强度分别提高了34.7%、26.3%;用25%的矿渣等量取代钢渣时,充填胶凝材料3、28 d抗压强度分别达到了26.4、48.3 MPa,与未掺矿渣的试样相比,3、28 d抗压强度分别提高了63.9%、28.5%,凝结时间缩短。     

水泥在石膏复合胶凝材料体系中的作用

石膏复合胶凝材料是由石膏与矿渣或粉煤灰、水泥等原材料配制而成的新型胶凝材料,水泥对其性能有很大影响,掺量过少不能有效激发矿渣活性,掺量过多易引起安定性不良。通过pH值测定和水化产物的XRD图谱并结合宏观试验结果,分析了水泥在石膏复合胶凝材料水化过程中的作用及机理。结果表明,水泥除自身水化外,主要为石膏复合胶凝材料体系提供钙离子和矿渣水化需要的碱性环境,能够加快矿渣活性的激发速度,缩短石膏复合胶凝材料的凝结时间;水泥掺量少,自身水化产物少且对矿渣激发不充分,不足以形成致密的网状结构,掺量过多,钙矾石生成量大,会因膨胀而破坏已形成的结构,导致强度和耐水性能降低;水泥的最佳掺量范围为7%~10%。     

钼尾矿复合胶凝材料的制备及其水化机理研究

为了促进固体废弃物的资源化利用，解决尾矿堆积带来的环境、安全问题，并提供相应的理论依据，以钼尾矿为主要原料制备复合胶凝材料，通过粒度分析、力学性能测试、X射线衍射（XRD）和扫描电镜 （SEM）等测试手段，研究了钼尾矿磨矿时间和掺量对胶凝材料性能的影响及复合胶凝材料的水化机理。结果表明：①当钼尾矿粉磨时间为80 min，比表面积为500 m2/kg，其28 d活性指数接近1.2；钼尾矿掺量为40% ，胶砂比为1∶3，水胶比为0.5时，所制备的复合胶凝材料胶砂块28 d抗压强度为52 MPa。②复合胶凝材料水化反应初期，主要生成水化硅酸钙和钙矾石，为胶砂块提供了早期强度，水化反应后期主要产物为C—S—H 凝胶、水化铝酸钙及钙矾石（AFt），尾矿残余颗粒及水化产物的凝聚效应为胶砂块强度提供了保障。     

钢渣——脱硫灰基全固废胶凝材料及其砂浆界面过渡区的研究

为提高冶金行业伴生固废的资源化利用率,将钢渣粉与烧结烟气脱硫灰复配组成全固废胶凝材料,添加粉煤灰调整其硅铝矿相组成,取三异丙醇胺（Triisopropanolamine,TIPA）作为激发剂,首先对净浆的力学性能、水化产物组成、水化产物微形貌和孔结构以及水化放热表征分析,探究矿相调整与化学激发对钢渣—脱硫灰基全固废胶凝材料水化硬化过程的影响规律。然后采用铁尾矿砂与上述胶凝材料制备全固废砂浆,考察砂浆力学性能发展规律,并探究全固废胶凝材料与固废骨料之间界面过渡区的特征。结果表明:单掺20%的粉煤灰明显促进水化硅酸钙（C—S—H）生成,使净浆14 d抗压强度提升1.86倍,但粉煤灰掺量增大至50%则对3、7 d的强度不利;单独使用TIPA激发则可帮助净浆3 d抗压强度从0.52 MPa提升至11.44 MPa,借助TIPA对铁离子的络合作用,可促进高掺量（50%）粉煤灰的全固废胶凝材料的水化,3 d抗压强度可达3.69 MPa;钢渣—脱硫灰全固废砂浆界面过渡区内Ca（OH）₂生长在C—S—H骨架中而不与骨料直接接触,矿相调整后界面过渡区出现了垂直生长在骨料表面的钙矾石...     

基于响应面法的超细矿渣粉-水泥胶凝材料开发及配比优化研究

针对某金矿超细尾砂胶结充填采用水泥胶凝材料经济效益低、充填效果差、充填体无法接顶等问题,利用当地成本低廉的粉煤灰、矿渣、脱硫石膏等工业固废开发低成本矿山充填胶凝材料。首先,在分析原材料物理化学性质的基础上,基于响应曲面法为依据的Box-Behnken试验设计,开展17组配比优化试验;其次,构建以充填体28 d抗压强度为响应目标的二次多项式预测模型,结合方差分析和响应曲面考察各试验因素对响应目标的影响主次关系,以优化胶凝材料最优配比;最后,借助X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、扫描电镜分析(SEM)等微观检测手段,阐明复合胶凝体系中水化产物的类型及强度发展规律。试验结果表明：充填体抗压强度不仅受单一因素的影响,而且受多因素交互作用的影响。水泥与粉煤灰的交互作用影响显著,水泥与脱硫石膏的交互作用影响次之, 粉煤灰与脱硫石膏的交互作用影响不显著。胶凝材料最优配比为水泥添加量27%,粉煤灰添加量48%,矿渣添加量23%,脱硫石膏添加量2%,水玻璃添加量3.5%,芒硝添加量为1.5%,此条件下,充填体28 d抗压强度为3.58 MPa,满足矿山充填采矿要求。复合胶凝体系主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,随着水化反应的进行,二者交错黏结构筑成稳固的空间网络体系,使充填体保持较高的强度性能。     

尾矿渣复合胶凝材料制备研究

以铁尾矿和铜矿渣为原料,成功制备了尾矿渣复合胶凝材料。通过分析球磨时间、胶砂比、料浆浓度、矿渣用量、碱激发剂、水泥熟料、养护条件与胶凝材料力学性能的关系,探讨矿渣胶凝体系制备过程影响因素,确定矿渣胶凝材料制备工艺条件。当矿渣胶凝体系配比为铜矿渣∶石灰∶石膏=80%∶4%∶16%、矿渣胶凝体系球磨时间25min,充填体中矿渣胶凝体系∶水泥熟料∶氢氧化钠∶铁尾矿=20%∶5%∶0.5%∶74.5%、料浆浓度为75%时为充填材料的最好配比,在此条件下,5%水泥填料,试块28d抗压强度为3.62MPa。试验中尾矿渣复合胶凝材料制备研究满足矿山充填胶凝材料的需求。     

温压法制备碱矿渣复合摩擦材料性能研究

以硅酸钠碱激发矿渣为黏结剂,粉碎处理的钢纤维为增强纤维,石墨作为减摩材料,采用温压法制备碱矿渣复合摩擦材料。使用AG-10万能材料试验机、定速摩擦试验机、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)等对碱矿渣复合摩擦材料的力学性能与摩擦性能进行研究。结果表明,当钢纤维体积掺量为3%时,碱矿渣摩擦材料的力学性能提高效果最佳,抗压强度提升至119.25 MPa,抗折强度提升至35.75 MPa,抗压强度、抗折强度分别提升400%和95%;加入石墨有效降低了碱矿渣复合摩擦材料的摩擦因数及磨损率,使摩擦材料符合GB/T 5763-2008中FF级陶瓷前片要求。     

钒钛矿渣制备全固废胶凝材料的初步研究

为大宗利用钒钛冶金渣，减少废弃物堆存及资源浪费。现利用承德钒钛矿渣、钢渣和脱硫石膏制备全固废胶凝材料，研究不同钒钛矿渣掺量、不同养护温度对胶砂试块抗压强度的影响，阐述钒钛矿渣-钢渣基胶凝材料的水化机理。结果表明：当水胶比为0.38，钒钛矿渣、钢渣、脱硫石膏分别占胶凝材料的58%、30%、12%时，制备的胶砂试块抗压强度最高。养护温度对胶砂试块早期抗压强度有明显影响，养护温度30 ℃时胶砂试块3 d抗压强度为养护温度45 ℃时3 d抗压强度的1.85倍。XRD、SEM、IR等分析表明：水化产物主要为钙矾石（AFt）和C-S-H凝胶；随着水化反应的进行，水化产物不断增多，C-S-H凝胶与AFt交错生长，结构致密，从而保证了胶砂试块抗压强度的增长。     

酸性矿渣粉活性激发剂配方试验研究

采用工业废弃物——酸性矿渣粉取代水泥作为胶凝材料,以激发酸性矿渣粉活性、提高砂浆综合性能、降低矿山充填成本为目的而进行试验研究,以抗压强度为指标,通过单一激发剂、复合激发剂激发酸性矿渣粉制成胶凝材料的试验,确定了激发酸性矿渣粉活性较好的激发剂,然后选取了4种激发剂进行正交试验,得出了3个不同龄期的最优激发配方。解决了酸性矿渣粉难被激发利用的问题。     

Zn-BTC改性水泥基复合材料的微观结构及力学性能

利用Zn-BTC对传统水泥基材料进行改性,制备具有规整结构的Zn-BTC改性水泥基复合材料,通过傅里叶红外光谱(FTIR)仪、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)仪进行结构表征,并对抗折强度、抗压强度等性能进行测试。结果表明,当Zn-BTC的质量分数为2.0%时,改性水泥基复合材料28 d抗压强度和抗折强度分别为57.5 MPa和11.6 MPa,较未改性水泥基材料分别提高38.55%和75.75%。利用Zn-BTC改性后,水泥基材料水化产物构成未发生变化,Zn-BTC含有的活性-COOH能够诱导水化产物形成生长位点,水化产物以Zn-BTC生长过程为模板,形成具有大面积规整花簇状结构的微观形貌。Zn-BTC能对水泥基材料的微观结构进行模板化调控,并改善其力学性能。     

聚苯颗粒/水泥复合材料的制备及性能

以普通42.5水泥为胶凝材料,添加废旧聚苯颗粒调节水泥性能,制备聚苯颗粒/水泥复合保温材料。研究聚苯颗粒添加量对复合材料干密度、吸水率、抗折强度、抗压强度等性能的影响,采用X射线衍射仪、红外光谱仪对聚苯颗粒/水泥复合材料制品物相结构进行表征。结果表明,复合材料主要水化产物为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和水化硫铝酸钙(钙钒石)及少量碳酸钙和石膏。当聚苯颗粒添加量为0.4%时,复合材料28 d抗折强度和抗压强度分别为2.9 MPa和8.2 MPa,干密度为1210 kg/m³,吸水率为7.2%,综合性能较佳,有望作为一种外墙用轻质保温材料。     

不同无机早强剂对钢渣胶凝材料早期强度的影响

研究了不同无机早强剂对新余钢铁公司热泼钢渣早期强度的影响。结果表明:硫酸盐激发剂、碱激发剂均能提高钢渣胶凝材料的早期强度;复掺激发剂比单掺激发剂效果更好;碱激发和硫酸盐激发共同作用时,比单独的碱激发或硫酸盐激发更能提高钢渣胶凝材料的早期强度。效果最好的是CaSO4.1/2H2O和NaOH以1%∶0.4%的比例复掺,使钢渣胶凝材料的3d抗压强度比不掺早强剂时提高54.5%,7d强度提高15.2%。