利用铁尾矿制备高强结构材料的试验研究

以矽卡岩型铁尾矿、矿渣、水泥熟料和脱硫石膏为主要原料,制备掺铁尾矿胶凝材料.研究了铁尾矿掺量、水胶比和减水剂掺量对高强结构材料力学性能的影响,并利用XRD和TG-DSC对胶凝材料的水化反应机理进行了基础研究.结果表明,当铁尾矿掺量为30％、水胶比0.35、减水剂掺量0.4％时,能够制备出28 d强度达28.55 MPa...     

用某钼尾矿制备高性能混凝土的试验

将钼尾矿、矿渣、水泥熟料、石膏进行机械力粉磨,制备胶凝材料,研究了胶凝材料掺量和砂率对混凝土力学性能的影响。结果表明,随着胶凝材料掺量的增加,混凝土的坍落度和混凝土试块的抗压强度均增大;随着砂率的增大,混凝土的坍落度和混凝土试块的抗压强度均先增大后减小。当胶凝材料和骨料质量比为1∶3.0,砂率为0.35时,养护28 d的混凝土试块的抗压强度达68.7 MPa。在钼尾矿胶凝材料体系中,C-S-H凝胶、AFt及氢氧化铁凝胶等水化产物相互交织,未参与反应的微细粒填充到体系的孔隙中,促进了胶凝材料强度的增长。     

大掺量铁尾矿高强混凝土材料的制备

将首钢密云铁矿尾矿按一定方法分级,取-0.08 mm粒级与水泥熟料、脱硫石膏通过三级混磨形成胶凝材料,然后将胶凝材料与作为骨料的+0.08 mm铁尾矿中的某一粒级混合,并加入减水剂制备成高强混凝土材料。在其他条件一定的情况下,通过正交试验着重考察了骨料粒度、第三级混磨时间、减水剂用量对制品抗压强度的影响。试验结果表明：第三级混磨时间是影响制品抗压强度的主要因素;在合适的条件下,制得的铁尾矿混凝土材料28 d抗压强度高达97.63 MPa,制品中铁尾矿掺量达到70%,。     

用细粒铁尾矿制备细骨料混凝土的试验研究

将某-0.074 mm占74.5%的细粒铁尾矿按0.045 mm分级,通过热活化处理改善-0.045 mm尾矿的反应活性,并将其制备成复合胶凝材料,然后与+0.045 mm尾矿制备成细骨料混凝土。制品尾矿掺量达到70%,28 d抗压强度达到99 MPa。     

高效减水剂对铁尾矿高性能混凝土性能的影响

将北京密云铁尾矿与高炉水淬矿渣、水泥熟料、脱硫石膏通过三段混合磨矿形成胶凝材料,然后将胶凝材料与铁尾矿混合,并加入高效减水剂,制备成高性能混凝土材料,其中铁尾矿总掺量达到70%。固定其它参数与试验条件,改变高效减水剂的种类和掺量,研究高效减水剂对铁尾矿高性能混凝土性能的影响。试验结果表明：聚羧酸系高效减水剂对新拌混凝土的工作性能最有利,掺入UNF-5的硬化混凝土各龄期的抗压强度最高,28 d强度已经达到80 MPa。     

铁尾矿—磷渣—脱硫灰三元固废混凝土抗压性能研究

为实现铁尾矿固废材料的再生利用,提高工业固废利用率,以铁尾矿、磷渣、脱硫灰作为掺合料部分代替水泥制备混凝土,研究三元体系下钙相固废与铁尾矿协同作用对混凝土抗压强度的影响,测试不同水胶比、铁尾矿研磨时间、掺合料掺量及掺合料比例对混凝土抗压强度的影响。结果表明,混凝土抗压强度与水胶比呈正相关关系,机械研磨提高了铁尾矿的比表面积,有利于铁尾矿表面与自由水发生水化反应,30%掺量混凝土后期抗压强度较20%掺量下降不大,在铁尾矿比表面积为1 589.3 m²/kg,铁尾矿、磷渣、脱硫灰分别占胶凝材料的6%、16%、8%时制备的混凝土抗压强度最高,28 d抗压强度达到40.9 MPa。通过采用压汞法（MIP）和背散射电子成像技术（BSE）研究了混凝土的微观结构,结果表明,掺合料的掺入优化了混凝土的孔隙结构,促进了界面过渡区的发展。铁尾矿、磷渣、脱硫灰三元体系在30%掺量下对混凝土强度影响较小,可代替水泥制备混凝土。     

利用铁尾矿作为混凝土掺和料的基础研究

利用机械力激发矽卡岩型铁尾矿的反应活性,研究机械力作用对铁尾矿粒度分布、火山灰反应活性的影响。以铁尾矿为掺和料制备混凝土,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对胶凝材料的水化反应机理进行基础研究。结果表明,机械力活化能够提升铁尾矿的火山灰反应活性。当铁尾矿粉磨100 min,掺量为30%时,制备出28 d抗压强度达28.55 MPa的胶砂试样,胶凝材料体系中存在着多固废的协同水化反应,促进体系强度不断增加。     

全尾矿废石骨料高强混凝土的试验研究

从资源再生、生态环境保护和循环经济的角度出发,以重新级配后的密云地区铁矿废石为粗骨料、密云地区铁尾矿为细骨料,将铁尾矿与矿渣、水泥熟料、脱硫石膏通过梯级混磨得到混合料,与单独磨细的钢渣粉混合为胶凝材料,加入减水剂和水后制备成高强混凝土材料,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段进行微观结构与物相组成的变化研究,进而分析反应机理。所制备的混凝土的固废总比例达到91%,使用废石代替天然石子,铁尾矿代替天然砂子,其天然砂石替代率达到100%,制得的混凝土试块28 d抗压强度达到75.92 MPa。     

用铁尾矿烧制胶凝材料的试验研究

通过配料和烧制试验研究,成功地完成了掺加铁尾矿烧制胶凝材料的试验研究并取得突破。与GB/175-2007通用硅酸盐水泥标准对照,铁尾矿掺量为6%的胶凝材料强度达到了52.5硅酸盐水泥标准;铁尾矿掺量为10%的胶凝材料的强度达到了42.5R硅酸盐水泥标准;铁尾矿掺量为15%的胶凝材料强度达到了32.5硅酸盐类水泥的标准。对试样的XRD,SEM和能谱分析研究结果表明,利用铁尾矿烧制的胶凝材料具有与普通硅酸盐水泥熟料相似的矿物组成。     

水胶比和细度对矿渣粉煤灰胶凝材料性能的影响

利用XRD、SEM等方法,研究了不同比表面积的矿渣和不同水胶比制备的矿渣粉煤灰胶凝材料的水化产物,对其力学性能、物相组成、微观结构及形貌特征进行了探讨。结果表明,随着矿渣比表面积的增加,矿渣粉煤灰胶凝材料强度呈上升趋势;随着水胶比的增大,胶凝材料强度先增大后减小。当矿渣比表面积为500 m²/kg,水胶比为0.44时,矿渣粉煤灰胶凝材料可获得较好抗压强度和抗折强度。     

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。     

基于正交试验的水泥-全尾砂料浆沉降特性试验

尾矿固结排放工艺已成为我国尾矿处理的新的技术途径。以安徽某铁矿水泥-全尾砂料浆为试验材料,采用正交试验方案和极差分析方法,对比研究了不同质量浓度、灰砂比和胶凝材料对料浆沉降特性的影响。结果表明：在质量浓度、灰砂比和胶凝材料3个影响因素中,影响顺序为质量浓度>胶凝材料>灰砂比,即质量浓度对料浆沉降特性的影响比较显著;浓度为78%、灰砂比为8%、胶凝材料为TC-Ⅱ时,水泥-全尾砂料浆的沉降量最小、沉降速度最慢;最终推荐料浆配比为浓度75%~78%,灰砂比8%,胶凝材料为TC-Ⅱ。     

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。     

铁尾砂基胶结剂制备及其性能研究

针对充填采矿法存在充填体强度较低,充填成本过高的问题,采用鞍钢某选矿厂铁尾砂作为原料,开展了新型铁尾砂基充填胶凝材料的研究。通过测定不同养护龄期、灰砂比和料浆浓度条件下的充填体抗压强度和料浆的流动性,对比分析P·S 32.5水泥和新型胶凝材料的充填体力学强度和流动性。结果表明：在相同条件下新型胶凝材料充填体强度略高于水泥,且在灰砂比和料浆浓度一定的条件下,铁尾砂基胶结剂料浆流动性高于水泥。同时利用SEM从微观层面对两种胶凝材料进行了对比分析,结果显示新型胶凝材料密实度更高。得出结论：采用鞍钢选矿尾砂制备的新型胶凝材料,其力学强度和流动性均满足矿山充填要求,可以替代水泥用于矿山充填,降低矿山充填成本。     

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。     

用南岐铁尾矿制备加气混凝土

以山西灵丘县南岐铁矿尾矿为硅质材料、水泥和石灰为钙质材料制备尾矿加气混凝土,着重通过正交试验对尾矿加气混凝土制品的配方进行了优化,并借助XRD、SEM等测试方法对制品的矿物组成和微观结构进行了分析。结果表明：按照铁尾矿质量分数为61%、水泥质量分数为10%、石灰质量分数为23%、石膏质量分数为6%、铝粉与4种原料的质量比为0.55‰、水料比为0.57%的优化配方,制备出的尾矿加气混凝土制品的抗压强度为4.83 MPa、干密度为596 kg/m3,达到A3.5、B06级加气混凝土合格品要求;制品中的主要水化产物为托贝莫来石和CSH凝胶,此外还有石膏和尾矿中残留的石英等。