不同铝校正料作用下低活性高硅尾矿基矿物聚合材料的热稳定性

为实现尾矿整体资源化利用和水泥工业节能减排的目的,将某低活性高硅尾矿作为硅铝原料(基质)进行活化预处理,再分别与四种不同的铝校正料复合以调整硅铝比例,制备矿物聚合材料,并将它们的热稳定性与普通硅酸盐水泥砂浆试样进行比较.结果表明:在1000℃下煅烧以偏高岭土为铝校正料制备的矿物聚合材料试样,或在800℃下煅烧以铝酸盐水泥为铝校正料制备的矿物聚合材料试样,在宏观上造成它们的抗压强度较未煅烧试样的抗压强度更高;在微观上通过TG-DSC、SEM和FTIR分析共同说明这两种煅烧后的矿物聚合材料试样的结构更加致密,且其中对强度起主要支撑作用的“-SiO4-AlO4-”三维网络结构未受到严重破坏,这造成它们的热稳定性优于普通硅酸盐水泥砂浆试样.本研究证实以所选取的尾矿为硅铝原料(基质)制备热稳定性优良的矿物聚合材料产品具备可行性.     

抑制矿物聚合材料泛霜行为的试验研究

将某低活性高硅尾矿作为硅铝原料先进行活化预处理,再与铝校正料(铝酸钠)复合,制备矿物聚合材料;提出抑制矿物聚合材料泛霜行为的两种方式,并对抑制效果进行研究,通过SEM、FTIR和XRD对相关机理进行分析.结果表明:对试样在一定温度下进行煅烧预处理后可提高其结构致密化程度,降低试样结构中过剩Na+的迁移速率;对试样进行蒸压养护后可促进矿物聚合反应的进一步进行,形成的更为稳定的三维网络结构可对过剩Na+进行更好地束缚;利用这两种方式都能达到有效抑制矿物聚合材料试样泛霜行为的目的.     

钨尾矿预处理制备矿物聚合材料

按照"摇床重选→机械球磨→碱熔融"的步骤对钨尾矿进行逐级预处理,将各级预处理所得的钨尾矿分别与铝校正料偏高岭土复合后在碱激发剂作用下制备矿物聚合材料.通过正交实验对原料配方进行优化,研究各因素对抗压强度指标的影响规律,探索制备矿物聚合材料的优化原料配方及主要影响因素,并借助XRD和ESEM-EDS对优选矿物聚合材料试样的微观结构进行表征.结果表明:随着对钨尾矿的逐级预处理,其反应活性逐级增加,经三级预处理之后所得钨尾矿制备的矿物聚合材料试样7d龄期最高抗压强度可达到48.45 MPa;对于以各级预处理所得钨尾矿制备的矿物聚合材料,正交设计中的因素对它们抗压强度指标的影响规律多数不一样,对抗压强度影响程度最大的因素也各不相同;ESEM分析表明优选试样内部形成了对其强度起支撑作用的致密结构,EDS分析表明所选区域凝胶相的Si/Al比例与实验设计的Si/Al比例不一致.     

低活性铝硅质尾矿基矿物聚合材料的抗化学侵蚀性能研究

以某低活性铝硅质尾矿作为硅铝原料(基质),分别与四种不同的铝校正料复合,在碱硅酸盐溶液激发作用下制备矿物聚合材料;同时将该尾矿与硅灰以及钙质原料(包括矿渣和钢渣)复合制备“免配碱激发剂溶液型”矿物聚合材料.对各试样的抗化学侵蚀性能进行测试,并与普通硅酸盐水泥砂浆试样进行对比;在微观上借助SEM和FTIR对代表性试样进行表征.结果表明,以铝酸盐水泥为铝校正料制备的矿物聚合材料试样经H2 SO4溶液侵蚀后有较多沸石相生成,其抗化学侵蚀性能较为良好;普通硅酸盐水泥砂浆试样经硫酸盐侵蚀后其初期强度有所提高,但后期强度可能会因钙矾石的增多而降低.     

不同骨料掺量与级配下白钨尾矿-偏高岭土基地聚合物的制备及其早期强度

将富含Si、Ca的白钨尾矿和富含Si、Al的偏高岭土复合作为硅铝原料(基质),在水玻璃激发作用下制备地聚合物砂浆,以调整骨料掺量与级配的方式去优化试样的早期抗压强度;并借助XRD和SEM-EDS对优选试样的微结构进行表征.结果表明:当骨料掺量为50％时,产生高强度砂浆试样的个数最多;当骨料掺量为40％,且细、中、粗骨料在总骨料中分别占10％、60％、30％时,试样的早期抗压强度获得最高值26.7 MPa;在对硅铝原料进行的活化预处理和水玻璃激发以及对砂浆试样进行的蒸压养护之后,硅铝原料中的Si、Al、Ca等元素得以部分溶出,参与形成地聚合物凝胶体,赋予砂浆试样良好的早期强度性能.     

煤矸石热活化及相变分析

系统研究了不同温度下热处理活化煤矸石的物相组成和活性组分溶出的变化规律.用差热分析、X射线衍射、红外光谱、核磁共振、电感耦合等离子原子发射光谱和扫描电镜等仪器测试分析煤矸石原矿和不同煅烧温度制备的样品的矿物组成、分子结构、29Si和27Al化学位移、活性Si4 和Al3 溶出量及微观结构.结果表明:煤矸石的活化程度随不同温度下矿物相组成及铝配位情况的变化而改变.连续性的相转变与活性硅、铝的溶出量相对应.     

准格尔煤田高铝煤矸石矿物特征及热活性研究

对准格尔煤田煤矸石试样进行化学成分、矿物组成及微观形貌的研究表明,该煤矸石试样结构比较致密,主要成分为高岭石,Al2O3含量为48.41%,属于高铝煤矸石;进一步采用高温煅烧活化工艺对煤矸石试样进行了热活性研究,以试样活性铝溶出测定结果为参考,确定激发煤矸石试样最佳热活性条件为煅烧温度750℃,保温时间1 h。     

石煤提钒尾渣制备地聚合物的试验研究

石煤提钒尾渣的主要化学成分为SiO2和Al2O3,主要矿物为石英、钙长石、钠长石、斜长石等硅酸盐、铝硅酸盐矿物,属于硅酸盐类尾矿.在研究石煤提钒尾渣的特性基础上,以石煤提钒尾渣为主要原料,偏高岭土为辅助原料,以NaOH为碱激发剂,制备了石煤提钒尾渣地聚合物.考察了硅铝基质原料的配比,碱激发剂掺量,成型水固比以及成型压力对材料抗压强度的影响.试验结果表明:最佳基质原料配比尾渣/偏高岭土为7∶3,碱激发剂最佳掺量为13％,成型水固比为0.16,成型压力为15 MPa时,试样28 d抗压强度可以达到17.4 MPa.XRD和SEM分析表明:石煤提钒尾渣地聚合物的主要产物为无定型硅铝凝胶,还有少量的类沸石矿物(CaAl2 Si2 O8·4H2O)以及钙沸石CaAl2Si3O10· 3H2O.     

硅铝原料预处理对地聚合物早期水化反应行为的影响

采用低活性高硅尾矿预处理后作为硅铝原料(基质)与铝校正料偏高岭土复合,在碱硅酸盐溶液激发作用下制备地聚合物.通过ESEM和ATR-FTIR表征地聚合物净浆的早期水化反应机理,并对地聚合物砂浆试样后期的抗压强度及微观形貌进一步分析.结果表明:通过碱熔融与机械研磨复合的方式对尾矿进行预处理,可以有效促进地聚合物体系的早期水化反应进程,有利于铝硅酸盐凝胶相的形成,进而改善地聚合物后期的微结构及强度性能.本研究说明有可能通过改变硅铝原料性质的方式对地聚合物早期水化反应行为进行控制,从而调整地聚合物的后期性能(如强度性能、施工性能等),使其满足特定的工程应用需求.     

从气化渣中提取稀土的高值化利用研究

用Na₂CO₃作为活化剂,将气化渣与1∶1比例(Si、Al含量之和与活化剂的摩尔比)的Na₂CO₃混合均匀后,放入马弗炉,800℃焙烧活化60 min。研磨、粉碎,水洗、碱溶分离Si、Al元素,用稀盐酸浸取稀土元素,稀土浸出率达90%以上。在酸浸前对活化样品进行水洗、碱溶,显著减少了样品中的硅铝成分,既能回收部分硅铝资源,同时也能减少酸耗,实现气化渣资源的高值化利用。     

硅铝质尾矿基地聚合物水泥粉料的制备及其砂浆强度性能

以富含Si、Al的尾矿作为硅铝原料(基质),以硅灰和钙质掺和料(矿渣和钢渣)作为辅助材料,在低温煅烧条件下制备地聚合物水泥粉料.以向粉料中"直接加水"形成的砂浆试样的7d抗压强度作为考察指标,通过正交实验得出最优的原料配方和烧制温度,并通过SEM、XRD、TG-DSC和FTIR对代表性试样的微观结构进行表征.结果表明:"钙质掺合料与尾矿的质量比例"这一因素对砂浆试样的抗压强度影响最大;以矿渣和钢渣为钙质掺合料在最优方案下制备的砂浆试样的7d抗压强度分别达到12.5 MPa和8.5 MPa,对它们进行蒸压养护可使其抗压强度有所提升;微观结构分析共同验证了由钙质掺合料生成的水化硅酸钙(CSH)未对地聚合物的主体凝胶相产生负面影响,反而有利于改善试样的微结构,提高试样的强度性能.     

活化煤矸石地质聚合物的制备与性能研究

对原状煤矸石进行了定性和定量双重分析,优化了煤矸石活化的煅烧温度,探究了钠铝比(n(Na)/n(Al)=0.52、0.57、0.62)和激发剂模数(M=0.66、0.69、1.32、1.65)对活化煤矸石地质聚合物抗压强度和微观结构的影响。利用XRD、FT-IR和SEM对活化煤矸石地质聚合物的微观结构进行了分析表征。结果表明,高温活化煤矸石有助于激发煤矸石中的活性组分,在煅烧温度为600 ℃时,高岭岩相完全消失,“鼓包峰”面积相对较大,可用于制备活化煤矸石地质聚合物。n(Na)/n(Al)的提高促进了地质聚合反应的进行,抗压强度也随之提高,同时随着激发剂模数的增加,抗压强度也随之增加。当n(Na)/n(Al)为0.62,激发剂模数为1.65时,试样7 d的抗压强度可达到52 MPa。活化煤矸石地质聚合物的聚合产物主要为水化硅铝酸钠(N-A-S-H)凝胶,水化产物致密,性能优良。     

一种从硫铁矿尾矿中综合回收铝、硅、钛的方法

本发明公开了一种从硫铁矿尾矿中综合回收铝、硅、钛的方法。硫铁矿浮选尾矿经氧化煅烧,采用氢氧化钠溶液搅拌溶出尾矿焙砂中的二氧化硅,固液分离后的固体产物为氧化铝精矿,液体产物为含硅碱溶液;以氧化铝精矿为原料,采用拜耳法工艺提取氧化铝,拜耳法白泥除杂后制取富钛料;含硅碱溶液中加入活性生石灰,控制硅酸钠与氧化钙的合成     

煤矸石的机械-热复合活化研究

采用直接煅烧(单纯热活化)和球磨后煅烧(机械-热复合活化)两种方式活化太原西山煤矿预处理的煤矸石,考察了球磨时间、煅烧温度对煤矸石硅铝溶出量的影响。结果表明,机械-热复合活化效果明显优于单纯热活化,太原煤矸石的机械-热复合活化的最佳工艺条件为球磨20 min,650℃煅烧2 h。此时硅溶出量68.46 mg/g,铝溶出量为131.69 mg/g。     

增钙煅烧煤矸石的活性评价及其作用机理

采用增钙煅烧方式活化煤矸石,添加石膏和萤石作矿化剂。对各试样进行游离氧化钙、X射线衍射和核磁共振分析,进一步探讨煅烧过程中矿物组分与微观结构的变化。结果表明：掺加的氧化钙被大量吸收。在一定温度范围内,煅烧煤矸石的硅氧四面体聚合状态发生明显变化,同时生成多种硅酸钙盐矿物。随温度升高,硅氧四面体结构从高聚态向低聚态转变,并伴随生成大量玻璃态和无定型物质,这些物质均有利于改善煤矸石的胶凝活性。     

矿物聚合材料中碱激发剂与钾长石和石英的作用机理研究

矿物聚合材料作为一种新型碱激发绿色材料,可替代普通硅酸盐水泥应用于建筑材料领域.本文以偏高岭土为主要活性原料,水玻璃和氢氧化钠溶液配制碱激发剂,钾长石和石英作为骨料制备了不同碱激发剂模数和不同钾长石含量的矿物聚合材料.在对制备矿物聚合材料的抗压强度、吸水率、物相和形貌等进行分析表征的基础上,分析了碱激发剂和骨料配比对矿物聚合材料性能的影响及其在矿物聚合材料形成过程中的作用机理.研究结果表明,不同的碱激发剂模数和钾长石/石英质量比对矿物聚合材料强度性能均有影响.碱激发剂模数为1.30,钾长石/石英质量比为0.50时矿物聚合材料28 d抗压强度达到54.3 MPa,但不同碱激发剂模数对抗压强度的影响范围为18.75％ ～ 19.97％,而不同的钾长石/石英质量比对抗压强度影响范围为3.02％ ～ 5.07％;钾长石和石英在碱性环境中会部分发生反应,生成的硅铝基质和K+促进矿物聚合反应的发生;不同的碱激发剂模数和钾长石用量对矿物聚合材料吸水率影响均较小.     

页岩提钒尾渣基地聚合物的制备及其性能

为将页岩提钒尾渣资源化,利用页岩提钒尾渣作为主要原料,偏高岭土为铝质辅料制备地聚合物。考察了成型方式、硅铝原料配比、碱激发剂种类、碱激发剂用量和成型压力对地聚合物试样抗压强度的影响。结果表明,地聚合物制备最佳条件为:原料的质量配比(尾渣/偏高岭土)为11:9,NaOH碱激发剂质量分数为10%,水固比为0.18,成型压力为20 MPa,试样14 d抗压强度可达58.25 MPa。通过XRD、FTIR、TG-DSC、SEM和孔径分析对地聚合物试样进行检测表征,分析表明,地聚合反应的主要产物为无定形硅铝凝胶和少量钠沸石,无定形硅铝凝胶可以改善试样的孔结构,增强试样微观结构致密度,宏观表现为试样抗压强度增大。     

掺铝校正料制备高硅尾矿基地聚合物

将某低活性高硅尾矿经活化预处理后,分别掺入铝酸钠(SA)、偏高岭土(MK)、粉煤灰(FA)和铝酸盐水泥(AC)作为铝校正料,在碱激发剂作用下制备地聚合物;以试样的7d抗压强度为考察指标,通过正交实验对各种铝校正料对应的反应体系的原料配比进行优化;为进一步提升试样的强度性能,将在优选配比下所制备的试样进行蒸压养护;通过SEM和27Al MAS-NMR对试样的微观形貌和所含Al的空间配位状态进行表征.结果表明:未做蒸压养护时,掺MK作铝校正料所制备的优选试样的7d抗压强度最高(即为27.5 MPa),掺不同铝校正料所得优选试样对应的最佳因素水平组合各不相同,各因素对G-SA、G-MK、G-FA和G-AC体系中试样抗压强度指标的影响规律多数不一致;试样经蒸压养护后,其强度性能和微结构均有改善,且掺SA对应的优选试样的强度增长率最高;掺不同铝校正料形成的试样在微观形貌上存在差异,但都形成了稳定的具有地聚合物基本特征的三维空间网络结构.     

油页岩灰渣酸法制备聚合氯化铝煅烧及聚合工艺研究

以油页岩灰渣为原料,采用酸溶法制备聚合氯化铝。由于煅烧破坏灰渣的晶体结构,将低活性晶体物质Al_2O_3转化成高活性的γ-Al_2O_3,从而影响到铝浸出率及盐基度;聚合温度影响了OH-与氯化铝的聚合度,从而影响到盐基度。试验考察了煅烧及聚合条件对铝浸出率与盐基度的影响,结果表明,在煅烧温度为750℃,煅烧时间为2 h,聚合温度为90℃的最佳条件下,铝浸出率为73.65%,盐基度为68.73%。     

机械-化学耦合活化对铜尾矿火山灰活性的影响

为了提高铜尾矿的水化活性,采用机械与化学活化方式激发铜尾矿的火山灰活性.结果表明:随着粉磨时间延长,铜尾矿粒度分布变窄,颗粒粒径变小,比表面积逐渐增大.粉磨后的铜尾矿对复合胶凝体系硬化浆体试样发挥了物理填充和活性填充作用,延长粉磨时间有利于提高试样的力学性能.当CaO掺量在3％(质量分数)以内、Na2 SiO3掺量在2％(质量分数)以内时,对试样抗压强度具有一定促进作用.铜尾矿复合胶凝体系的XRD谱中检测出石英和水化硅铝酸钙等产物,石英晶相为铜尾矿直接带入,水化硅铝酸钙为铜尾矿活性物质水化产物之一.