玲珑金矿胶结剂固结尾砂的微观实验

为探究玲珑金矿胶结剂在不同条件下对尾砂固结过程的影响,参照普通硅酸盐水泥,设 计了一系列不同灰砂比、料浆质量浓度和养护龄期的充填体试块,进行力学实验测定其单轴抗压 强度,并借助XRD、SEM对尾砂充填体物相组成和微观形貌进行分析。 结果表明:胶结剂水化反 应会产生钙矾石和C—S—H凝胶,促使尾砂充填体固结硬化;养护龄期、灰砂比会影响水化产物 中的钙矾石和C—S—H凝胶的含量及其形态的发展,养护龄期和灰砂比的增大,水化产物含量 增加,彼此搭接形成致密的网状结构,宏观上表现为强度的提高;料浆质量浓度则会影响试块的 孔隙结构,从而影响强度。     

利用铁尾矿制备硅酸盐水泥熟料

以铁尾矿、石灰石为原料制备硅酸盐水泥熟料,通过XRD、SEM对铁尾矿硅酸盐水泥熟料的烧成过程和水化产物进行分析。结果表明：熟料在1350℃液相烧结, f-CaO含量迅速降低,C3S大量生成,熟料的主要矿相为C3S、C2S、C3A和 C4AF,与硅酸盐水泥熟料的特征矿物一致。水泥浆体水化3 d时水化产物主要是钙矾石、氢氧化钙和C-S-H凝胶,随着硅酸盐矿物的不断水化,孔洞被填充水化产物,水泥浆体结构越来越致密。铁尾矿配料的硅酸盐水泥的物理性能满足42.5强度等级,表明铁尾矿可以作为原料制备硅酸盐水泥熟料。     

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。      

赤泥制备硫铝酸盐水泥熟料的物相组成及水化性能

以赤泥为主要原料，经配方设计，在1300℃条件下烧制硫铝酸盐水泥熟料。运用X粉晶衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等手段，对水泥熟料形成历程、水化产物进行分析。结果表明，水泥熟料有较好的易烧性，熟料主要矿物发育良好。水化产物以花瓣状或片状的AFm、短柱状的AFt及C-S-H等胶体为主，浆体结构致密。水泥净浆试块强度测试结果表明，1d，3d，28d龄期的抗压强度分别为42MPa，50MPa，65MPa，抗折强度分别为8．0MPa，8.5MPa，12.5MPa，早期强度较高且增进稳定。     

精炼渣基矿山充填胶凝材料制备及水化机理

精炼钢渣(精炼渣)大量堆存污染环境,利用其开发矿山充填胶凝材料,不仅可以解决精炼渣大量堆存 造成的环境污染问题,而且可以降低矿山充填成本。 以精炼渣、矿渣、脱硫石膏为原材料制备三元无水泥矿山充填用 胶凝材料,研究了精炼渣掺量对充填试块力学性能的影响,通过 XRD、TG-DTG、IR、SEM 等表征手段研究了胶凝材料 的水化过程和水化机理。 结果表明:胶凝材料配比为精炼渣占 30%、矿渣占 46%和脱硫石膏占 24%时,充填试块 28 d 龄期抗压强度为 7. 35 MPa,是同条件下水泥充填试块的 1. 52 倍;精炼渣-矿渣-脱硫石膏胶凝材料的水化产物主要为 针棒状钙矾石和 C—S—H 凝胶,随着养护龄期的延长,水化产物不断生成,使得充填体形成具有致密结构的浆体,为 硬化浆体提供强度。 利用精炼渣协同矿渣和脱硫石膏制备矿山充填胶凝材料符合低碳无废发展、保护和改善环境、 提高固废利用率的要求,具有广阔的市场应用前景。     

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。     

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。     

矿渣基胶凝材料固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

以矿渣部分或全部替代水泥，与垃圾焚烧飞灰和脱硫石膏组成胶凝材料，研究随矿渣掺量变化，胶凝材料对垃圾焚烧飞灰重金属的固化效果。结果表明：随着矿渣替代水泥量的增大，净浆试块抗压强度呈现先增大后减小的趋势；当飞灰掺量为20%、矿渣掺量为70%、脱硫石膏掺量为10%时制成的净浆试块，在温度为35 ℃、湿度为95%下养护28 d，试块的抗压强度达到47 MPa，重金属元素Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的浸出浓度均低于饮用水标准；对Pb、Cr的固化效果明显优于纯水泥胶凝体系。XRD和FT-IR检测表明：该矿渣基胶凝材料水化生成的主要产物有钙矾石、C—S—H凝胶和水铝钙石，水化产物对重金属离子有良好的包裹作用。矿渣基胶凝体系比水泥基胶凝材料体系在固化垃圾焚烧飞灰重金属方面优越性明显。     

赤泥和脱硫石膏制备高贝利特硫铝酸盐水泥熟料

以赤泥、脱硫石膏和石灰石等为原料,通过添加一定量的砂岩和高铝石,烧制了以硅酸二钙(C2S)、无水硫铝酸钙(C4A3S)和铁铝酸四钙(C4AF)等为主要矿物的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。研究了煅烧温度、煅烧时间以及原料配比等因素对熟料性能的影响,确定了最佳的煅烧温度为1 280℃,煅烧时间为30 min,低于普通硫铝酸盐水泥熟料100℃左右;并将烧成熟料按标准方法成型,水化至一定龄期后进行力学性能测试,其具有较好的早期强度,高贝利特的矿物组成(40%~60%)保证了后期强度的稳定增长,且C2S含量为45%~50%、C4A3S含量为25%~30%时具有较好的抗压强度,28 d强度可达48.2 MPa;其水化产物主要为钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶,还含有少量的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)和铝胶(AH3)。     

承德钼尾矿免烧砖的制备与着色

为了实现尾矿的大宗利用,以承德钼尾矿为主要原料,采用压制成型工艺,进行了免烧砖制备及着色试验。结果表明:(1)以68%的钼尾矿、12%的水泥、15%的石屑和5%的粉煤灰为原料制得尺寸为200 mm×100 mm×50mm的免烧砖,经1 d静停、27 d标准养护后,抗压强度达17.4 MPa,满足MU15B级混凝土实心砖的性能要求。(2)钼尾矿免烧砖试块养护后的矿相以石英为主,并有少量的斜微长石和透长石;水化过程中形成的C—S—H凝胶和钙矾石晶体是试块力学强度的主要来源。(3)在原料中添加颜料可使免烧砖着色,并能提高试块早期强度,但对后期强度有不利影响。     

三山岛金矿盐卤水对胶结充填体早期强度的影响

以往的研究表明,水中盐卤成分较高时,将对尾砂胶结充填体的强度有负面影响,而有时为提高胶结充填体的早期强度,会添加少量的早强剂如硫酸钠、氯化钠等。为了解三山岛金矿盐卤水对尾砂胶结充填体强度的影响,研究了分别拌合盐卤水和普通自来水的尾砂胶结试块和水泥净浆试块的强度,并对2种拌合水的水泥净浆试块进行了XRD分析。结果表明,三山岛金矿的盐卤水可提高尾砂胶结试块和水泥净浆试块的早期强度。其原因是拌合水成分不同,试块内部的水化反应也不同,盐卤水水泥净浆试块中生成的氢氧钙石和C-S-H凝胶更多;对试件强度有负面影响的钙矾石的量虽然也有所增加,但就早期强度而言,C-S-H凝胶和氢氧钙石的积极影响更明显。该盐卤水对尾砂胶结充填体长期强度的影响将有待后期试验研究。     

利用钼尾矿制备胶凝材料的水化反应机理研究

以钼尾矿为主要原料,辅以高炉渣、石膏等原料,制备多固废胶凝材料,研究了钼尾矿掺量、养护工艺对净浆试样力学性能的影响,并利用XRD、DTA-TG和SEM等方法对钼尾矿胶凝材料的水化反应机理开展了基础研究。结果表明,当m(钼尾矿)∶m(矿渣)∶m(熟料)∶m(石膏)为30∶50∶10∶10时,60 ℃养护试样的性能相对较好,28 d抗压强度可以达到48.4 MPa。钼尾矿废渣胶凝材料的水化产物主要是AFt和C-S-H凝胶,随着龄期的增加,其水化产物也逐渐增多。多种水化产物相互交织、穿插和填充,促进试样强度的不断增长。      

赤泥作矿渣基胶凝材料调整剂的研究

以赤泥作为调整剂加入到矿渣、石膏、水泥熟料组成的矿渣基胶凝材料中,考察其掺量对胶凝材料抗压强度的影响,并对胶凝材料的微观形貌进行SEM分析。结果表明：随着赤泥掺量的增加,胶凝材料的抗压强度先增大后减小;在赤泥掺量为6%时（矿渣、石膏、熟料用量分别为74%、10%、10%,PC减水剂用量为各原料总量的0.3%）效果最优,胶凝材料的3、7、28 d抗压强度分别达到61.93、70.53、81.02 MPa。胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石;随着反应龄期的增长,C-S-H凝胶的覆盖面积不断增大,钙矾石晶体也紧密交织,水化过程趋于完全。     

钢渣粉掺入对高强尾矿混凝土性能的影响

为了研究钢渣粉掺入对高强尾矿混凝土性能的影响,以比表面积为5 950 cm2/g的钢渣粉等量替代比表面积为5 137 cm2/g的基础胶凝材料(铁尾矿、矿渣、水泥熟料、天然石膏的梯级磨矿产品,各对应成分的质量比为40∶26∶26∶8)进行了胶砂流动度试验,并以等质量的原始粒级铁尾矿为骨料,进行了混凝土试件强度试验。结果表明:钢渣粉的掺入在一定程度上提高了体系的流动度;钢渣粉的掺入对混凝土早期强度有明显的负面影响;钢渣粉水化作用的缓慢、持久释放,使掺钢渣粉的混凝土后期强度显著增长,但钢渣粉的掺量不宜超过20%。试验产品的SEM分析表明,无论是否掺加钢渣粉,尾矿混凝土水化产物均为钙矾石和C-S-H凝胶;在反应的中后期,体系中C-S-H凝胶和钙矾石的协同生成能够促进体系强度的增长。     

矿渣基胶凝材料固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

以矿渣部分或全部替代水泥，与垃圾焚烧飞灰和脱硫石膏组成胶凝材料，研究随矿渣掺量变化，胶凝材料对垃圾焚烧飞灰重金属的固化效果。结果表明：随着矿渣替代水泥量的增大，净浆试块抗压强度呈现先增大后减小的趋势；当飞灰掺量为20%、矿渣掺量为70%、脱硫石膏掺量为10%时制成的净浆试块，在温度为35 ℃、湿度为95%下养护28 d，试块的抗压强度达到47 MPa，重金属元素Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的浸出浓度均低于饮用水标准；对Pb、Cr的固化效果明显优于纯水泥胶凝体系。XRD和FT-IR检测表明：该矿渣基胶凝材料水化生成的主要产物有钙矾石、C-S-H凝胶和水铝钙石，水化产物对重金属离子有良好的包裹作用。矿渣基胶凝体系比水泥基胶凝材料体系在固化垃圾焚烧飞灰重金属方面优越性明显。     

大掺量矿渣全尾砂固结剂早强性能与机理研究

为测试大掺量矿渣全尾砂固结剂的早强性能和探究其早强机理,以矿渣水泥为对照,设计实施了胶砂实验和胶凝材料净浆实验,进行了单轴抗压强度测试、扫描电镜和X射线衍射分析。结果表明:全尾砂固结剂比矿渣水泥具有更高的早强性能;与矿渣水泥相比,以全尾砂固结剂制备的试块内存在更多的钙矾石、硅铝酸钙和水合硅酸钙凝胶;全尾砂固结剂配制的料浆中相对较高的碱环境、硫酸根的存在提高了矿渣的火山灰活性是全尾砂固结剂具有早强性能的主要原因。     

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。     

不同养护条件对铁尾矿混凝土性能的影响

以未磨的鞍钢齐大山铁尾矿为骨料,以铁尾矿、高炉矿渣、水泥熟料和天然石膏3级梯级混磨产品为胶凝材料制成铁尾矿混凝土试块,对直接标准养护、先56 ℃蒸汽养护再标准养护、先90 ℃蒸汽养护再标准养护的混凝土试块进行了强度、水化产物及微观结构分析。结果表明：与直接标准养护比较,先56 ℃蒸汽养护可以提高试块不同龄期的强度,但先90 ℃蒸汽养护仅能提高试块的早期强度、对后期强度有负面影响;不同养护方式都形成由石英,未水化的C₃S和C₂S,水化产物CH、钙矾石和C-S-H凝胶组成的致密的铁尾矿高强结构材料,但对铁尾矿混凝土的水化硬化过程有重要影响。