铁尾矿粉煤灰陶粒的制备与表征

以铁尾矿粉、粉煤灰作为原料,通过高温烧结过程制备出了铁尾矿陶粒.采用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了铁尾矿陶粒的晶相与微观结构,系统研究了铁尾矿含量、煅烧温度及保温时间对铁尾矿陶粒性能的影响,确定较优的铁尾矿含量、煅烧温度及保温时间.结果表明:随着铁尾矿含量、煅烧温度及保温时间的增加,铁尾矿陶粒的堆积密度、表观密度及筒压强度显著增强;较优的铁尾矿含量(质量分数)为70％,铁尾矿陶粒较优的煅烧工艺制度为1100℃、保温40 min.随着煅烧温度及保温时间增加到1100℃及40 min,铁尾矿陶粒主要由CaSiO3,Al2SiO5,MgSiO3,Ca2Fe2O5,Ca7Si2P2O16及CaAl2Si2O8晶相构成.煅烧温度低于900℃、保温时间为10 min时,陶粒由松散的微米级及亚微米级尺寸的颗粒及孔洞构成;随着煅烧温度、保温时间分别增加到1100℃、40 min,铁尾矿陶粒中存在尺寸为数百微米的致密无规则颗粒,从而使陶粒密度、筒压强度显著提高.     

利用蓝晶石尾矿制备陶粒的研究

针对传统陶粒使用大量天然优质黏土和页岩,破坏环境的问题,进行了河北某蓝晶石尾矿制备陶粒的实验研究,得出陶粒制备最佳工艺条件为:蓝晶石尾矿与黏土的质量比7:3,预热温度500℃,预热时间15 min,焙烧温度1100℃,保温时间15min。此条件下制备的陶粒表观密度为816kg/m3,颗粒强度为851N。     

利用钒尾矿制备高性能陶粒

以钒尾矿为主要硅铝原料制备陶粒,对粉煤灰和黏土的添加比例、制粒工艺参数、焙烧制度进行了系统的研究。结果表明,质量比为6∶3∶1的钒尾矿、粉煤灰、黏土混合料,在制粒水分为8%,制粒时间为20 min,生陶粒预热温度为350 ℃,预热时间为30 min,焙烧温度为1 180 ℃,焙烧时间为12 min时,制得的陶粒堆积密度为691 kg/m³,吸水率为1.4%,筒压强度为10.7 MPa。XRD和SEM分析表明,在由钒尾矿生成陶粒的过程中生成了莫来石,并产生了对陶粒强度起支撑作用的非晶态凝胶相。     

沸石颗粒吸附剂的制备及性能研究

以天然丝光沸石为原料,按一定比例将煤粉及膨润土混入其中,挤压造粒、干燥、高温煅烧,制得沸石颗粒吸附剂,并用于吸附阳离子艳红溶液。测试了样品的性能,讨论了煅烧温度、吸附时间对其吸附性能的影响。试验表明：沸石、煤粉、膨润土的比例为20∶3∶3,煅烧温度为650 ℃时,颗粒吸附剂具有较低的散失率和良好的吸附性能。样品的重复使用性能好。     

利用矿山废弃高塑性红黏土制备轻质陶粒的研究

生产上多取用农田黏土制备轻质陶粒,以红黏土为主要原料的技术还未见报道。某矿山在开采过程产生大量剥离红黏土,长期堆存无法利用。以该红黏土为主要原料,添加普通黏土、化合物L、石灰石、煤粉进行轻质陶粒制备试验,考察原料配比及焙烧制度对烧成陶粒性能的影响。结果表明,加入适量普通黏土、化合物L可有效降低陶粒烧制过程中的炸裂率,烧成陶粒强度、表观密度随普通黏土、化合物L、煤粉的添加量及焙烧温度的增加而降低,适量添加石灰石可增强烧成陶粒强度;以红黏土、普通黏土、化合物L、石灰石、煤粉质量比为85.5∶7.0∶3.5∶3.0∶1.0混合制得陶粒生球,在105℃下干燥4 h、450℃预热30 min、1 170℃焙烧12 min,可制得轻质陶粒。工业投笼试验所得成品陶粒的关键性能指标均达到GB/T 17431.1—2010中对500级陶粒的质量要求,说明该技术具有实际生产应用价值。研究成果突破了轻质陶粒对原料的严格限制,为矿山剥离高塑性红黏土的高附加值利用提供了新途径。     

低硅铁尾矿制备轻质陶粒试验研究

为解决低硅铁尾矿大量堆存且利用难度大等问题,以杨家湾尾矿库低硅铁尾矿为主要原料,掺入了某铜尾矿和市售煤粉,通过烧结法制备轻质烧结陶粒,并考察了原料配比、水料比、尾矿粒度、烧结条件等因素对陶粒性能的影响。结果表明,质量配比为m(铁尾矿)∶m(铜尾矿)∶m(煤粉)=8∶1∶1（即铁尾矿掺量80%）、水料比1∶5、烧结温度1 120 ℃、烧结时间20 min的条件下制备出堆积密度为873.2 kg/m3、筒压强度5.13 MPa、1 h吸水率为7.65%的轻质陶粒,结合陶粒形貌、物相及热重分析,陶粒烧结过程中产生了起增强强度作用且呈致密网状结构的透辉石。该研究为低硅铁尾矿的资源化利用提供了新的利用途径。      

铁尾矿与碱渣基核壳高强陶粒的制备与性能研究

碱渣和细铁尾矿属污染性大宗固体废弃物，为了确定以它们为主要原料制备高强环保陶粒的可能性，进行了核壳结构烧结陶粒的制备工艺条件研究，并对主要工艺条件下烧结陶粒的矿物成分进行了分析。结果表明：①铁尾矿和碱渣用量增大，煅烧温度升高，煅烧时间延长，核壳结构烧结陶粒的吸水率、膨胀率均升高，筒压强度和堆积密度总体均降低，只是在较低煅烧温度、较短煅烧时间情况下核壳结构烧结陶粒的筒压强度均较低。②铁尾矿用量为70%，碱渣用量为6%，煅烧温度为1 140 ℃，煅烧时间为90 min情况下，核壳结构烧结陶粒的吸水率为1.25%、膨胀率为1.24%、堆积密度为870.3 kg/m3、筒压强度为10.67 MPa，符合国家标准中高强陶粒的要求（吸水率＜10%、堆积密度等级＜900 kg/m³、筒压强度等级＞6.50 MPa）。③该陶粒碎磨产品（0.075~0 mm）氯离子渗出率为0.000 1%，远低于标准中I类砂≤0.01%的要求。④核壳结构烧结陶粒核芯配合料中的碱渣是促进蓝晶石形成的重要原料，蓝晶石是影响该陶粒强度的关键性矿物，升高煅烧温度和延长煅烧时间均能促进陶粒中含氯化合物的形成，防止掺加碱渣的陶粒中氯离子的渗出。     

凹凸棒石黏土的酸洗提纯工艺研究

实验以凹凸棒石黏土为主要原料,研究制定了凹凸棒石黏土的提纯工艺.分析了提纯过程中主要影响因素对提纯效果的影响,确定了凹凸棒石黏土提纯的最佳工艺参数.用FT-IR、EDX等现代测试手段对材料进行了表征,同时对凹凸棒石黏土提纯前后的表面性质进行了研究探讨.结果表明:由于煅烧后凹凸棒石黏土的比表面积会发生下降,没有采取煅烧的处理手段;通过正交实验最后确定凹凸棒石酸洗的工艺为:硫酸酸液浓度60%.酸洗时间2.5h,酸洗温度80℃,液固比5:1;凹凸棒石黏土经适当的酸洗工艺提纯后可得到SiO2含量达76%以上的凹凸棒石精土.比表面积提高,杂质元素减少.     

有色金属尾矿成分分析及制备水泥工艺条件研究

本文将尾矿与水泥生料在不同比例及煅烧温度下制备了尾矿水泥熟料。利用XRD和X荧光检测技术对未煅烧前尾矿的组分进行分析,得到尾矿的晶相结构和化学组成。在此基础上考察了不同煅烧温度下得到的尾矿的晶相结构变化;采用正交设计和单因素实验探讨了以尾矿为原料制备水泥熟料的工艺条件。研究结果表明：在不同温度条件下煅烧的尾矿相态发生相应改变,当煅烧温度达到850℃时生成硅酸盐且随温度升高含量增多;结合正交设计及单因素实验中水泥标准稠度和凝结时间的评判标准,得出尾矿煅烧的最佳工艺条件为：尾矿和水泥生料配比为2:1,煅烧条件为1200℃/30min。     

利用铁尾矿烧制硅酸盐水泥熟料

为了利用各类尾矿替代黏土或含铁物料烧制性能较好的硅酸盐水泥熟料,以某铁矿为替代原料,进行了水泥生料配比、煅烧时间、煅烧温度的优化试验研究。试验研究得出:在尾矿细磨至-0.08 mm粒级与石灰粉、钢渣按照质量百分比为17%∶70%∶13%的配比,控制煅烧温度为1 400℃、煅烧时间为25 min,得到了性能较好的硅酸盐水泥熟料;在最佳的试验条件下煅烧得到的硅酸盐水泥熟料样品基本化学性能符合《硅酸盐水泥熟料》(GB/T 21372—2008)要求,该尾矿可作为黏土替代原料加以开发利用。     

钨尾砂生物陶粒的制备及性能研究

以江西大余下垄钨矿的尾砂为原料,炉渣、粉煤灰、粘土为辅料,采用焙烧法进行了制备多孔生物陶粒滤料的试验研究。结果表明,在钨尾砂、炉渣、粉煤灰、粘土的体积比为4∶1.5∶1.5∶1,焙烧温度为1 100 ℃条件下,制备出的生物陶粒粒子密度为1.61 g/cm³、堆积密度为1.10 g/cm³、比表面积为9.7 m²/g、酸可溶率为0.17%、碱可溶率为0.33%、筒压强度为8.1 MPa。用该生物陶粒处理COD_Cr为817 mg/L的实际污水,挂膜速度快,微生物附着量大,易反冲洗,20 d COD_Cr下降率达到93%以上。     

铁尾矿陶粒的制备及对生活污水的处理

以铁尾矿为主要原料,加入少量粉煤灰、煤矸石、石灰石及生物外加剂,制备铁尾矿陶粒滤料,并考察其对生活污水COD的去除效果。结果表明：在铁尾矿、粉煤灰、煤矸石、石灰石、生物外加剂分别占总物料量的86%、6%、4%、3%、1%,陶粒粒径为3～5 mm,焙烧温度为1 100 ℃时,烧制的陶粒滤料对生活污水COD的去除率可达80%。XRD和SEM分析表明,焙烧过程中产生的钠长石提高了陶粒的强度,同时陶粒表面粗糙、内部多孔、比表面积增大,因此具有良好的吸附性能,有利于生活污水中污染物的去除。     

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。      

粉煤灰-煤矸石质多孔陶粒的制备研究

以粉煤灰和煤矸石为主要原料,采用添加造孔剂法烧制出粉煤灰多孔陶粒,研究了原料中粉煤灰与煤矸石的配比、烧结温度对多孔陶粒的烧结外观、气孔率、抗压碎强度、晶相组成和微观结构的影响。实验结果表明,随着煤矸石添加量和烧结温度升高,气孔率下降,抗压碎强度增大;当成孔剂添加量30%、粉煤灰与煤矸石质量比46.2∶19.8、烧结温度1 120 ℃、保温时间30 min时,所得多孔陶粒晶相组成稳定,抗压碎强度较高,内部孔隙发达,且多为三维贯通的通孔结构。     

煤矸石与铁尾矿制备加气混凝土的试验研究

为综合利用固体废弃物煤矿石与铁尾矿,以煤矸石和铁尾矿为主要原料制备加气混凝土,用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X-射线能谱(EDX)分析制品的水化产物和微观形貌,研究了煤矸石的最佳热活化温度以及各原料组分对加气混凝土物理力学性能的影响。结果表明,煤矸石最佳煅烧温度为600℃,制备出绝干密度为608 kg/m3、抗压强度为3.64 MPa的制品,符号《蒸压加气混凝土砌块》(GB 11968—2006)规定的A3.5,B06级加气混凝土合格品的要求;蒸压前水化产物中出现钙矾石,蒸压后制品中主要的水化产物为托贝莫来石、C-S-H凝胶和葡萄状水钙铝榴石。     

脱硫石膏在铁尾矿制备陶粒中的应用

以烧结厂脱硫所产生的脱硫石膏和选铁后的铁尾矿为主要原料,对铁尾矿陶粒的配方和焙烧制度进行了研究。结果表明：尾矿、脱硫石膏、粉煤灰和煤粉的最佳质量配比为57.2%∶16.8%∶22.5%∶3.5%,在预热温度300℃,焙烧温度1110℃,焙烧时间30 min,冷却温度500℃的焙烧制度下烧制陶粒,性能满足 GB/T 17431.1-2010的质量要求。     

酸浸钒渣制备高强陶粒工艺

为了提高酸浸钒渣的利用效率,以商洛千家坪钒渣为主要原料,添加黏土和粉煤灰制备建筑用烧结陶粒。对陶粒制备过程中各物料的配比、制粒工艺参数、预热和焙烧制度进行了系统研究。结果表明,物料配比为钒渣∶粘土∶粉煤灰=6∶1∶3、制粒用水量为18%、制粒时间为15 min、预热温度为400℃、预热时间为30 min、焙烧温度为1160℃、焙烧时间为20 min的条件下,可制得筒压强度为11.58 MPa,堆积密度为1014.7 kg/m3,吸水率为5.61%的高强陶粒。SEM和XRD分析结果表明,钒渣在烧结成陶粒的过程中主要产生了石英、斜长石和钾长石相,形成了结构致密、孔骨架良好的矿物集合体,因此提高了陶粒的强度。      

用离子型稀土尾矿制备多孔免烧陶粒

为实现离子型稀土尾矿的综合利用,减少离子型稀土尾矿对生态环境的影响,以赣南足洞离子型稀土尾矿为主要原料制备多孔免烧陶粒,考察了胶凝材料、激发剂、发泡剂的用量对陶粒性能的影响,并运用扫描电镜（SEM）对所制陶粒的微观形貌进行了表征。试验结果表明：用该离子型稀土尾矿制备多孔免烧陶粒的适宜固体原料配方为稀土尾矿占76%、水泥占10%、生石灰占8%、石膏占4%、铝粉占2%。按此配方制备的陶粒吸水率为30.28%、显气孔率为49.96%、真密度为1.65 g/cm³、抗压强度为3.17 MPa,且含泥量、盐酸可溶率和孔隙率均符合有关标准要求,可用作水处理滤料。SEM分析结果显示,所制陶粒内部孔隙发达,颗粒表面有水化硅酸钙生成。以上研究成果证明,以离子型稀土尾矿为主要原料制备多孔免烧陶粒是可行的。