老挝固体钾盐尾矿低成本胶凝固化材料研究

为解决钾盐尾矿尾盐与老卤难固结以及固结成本高等难题,开展了传统常规胶凝材料与尾盐的强度配比试验,分析尾盐的固结特性,根据尾盐的特性,研发了两种新型胶凝材料,并探究了新型胶凝材料在不同灰砂比和质量浓度下与尾盐的固结强度。研究结果表明,以氧化钙作为胶凝材料,当灰砂比较大时,其与尾盐混合后的固结效果差,试块抗压强度低,而随着灰砂比的降低,试块的最佳强度可达到1.20 MPa;氧化镁可以显著提升尾盐充填体的强度,试块28 d强度最高可达22.06 MPa;粉煤灰和钢渣作为胶凝材料时,尾盐和老卤无法实现固结,不宜作为尾盐的胶凝材料。1~#新型胶凝材料与尾盐混合固结后试块的强度偏低,最高强度仅达到1.20 MPa,不能满足充填体的强度要求,但其能降低充填体表面的粗糙程度;2~#新型胶凝材料在灰砂比为1∶8且料浆质量浓度为72%时,试块的28 d强度可以达到3.17 MPa;与氧化镁相比,当试块强度达到2.00～3.00 MPa时,胶凝材料的充填成本降低了50%以上。     

流态胶凝材料胶结铁尾矿的充填性能研究

为实现用原状固废(钛石膏)的流态胶凝材料替代粉末胶凝材料进行铁尾矿胶结充填,简化胶凝材料制作流程,降低充填成本,采用流动度试验、强度试验和吸水率试验研究了两种胶凝材料胶结铁尾矿试样的宏观物理性能,并利用XRD和SEM对其胶结铁尾矿的固化机理进行了分析。研究结果表明:在尾矿固含量为70%、胶尾比为1∶10时,粉末胶凝材料胶结试样的3 d抗压强度(0.87 MPa)比流态胶凝材料约高出0.3 MPa,但两种胶凝材料胶结试样的7 d抗压强度差别在减小,28 d抗压强度并无明显差别。加入流态胶凝材料的充填尾矿流动度较加入粉末胶凝材料的充填尾矿提高了7.4%,既有利于泵送充填又不影响试样28 d的尾矿胶结体力学性能。XRD和SEM分析表明,流态胶凝材料的水化反应更有利于胶结体中钙矾石的生长。     

钢渣——矿渣复合胶凝材料的制备及胶凝活性激发试验研究

为了提高钢渣和矿渣的高附加值利用率以及钢渣在胶凝材料中的掺量,研究了钢渣与矿渣掺量、质量比和胶凝活性激发方式对复合胶凝材料抗折、抗压强度的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜和热重分析等检测手段探究了钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化机理。结果表明:钢渣矿渣掺量为80%、钢渣矿渣质量比为5∶5、钢渣粉磨时间为80 min(比表面积为509 m²/kg)时,钢渣—矿渣复合胶凝材料的28 d抗折强度为7.3 MPa、抗压强度为31.3MPa;选取Na OH、Na₂CO₃、Na₂SO₄和水玻璃为激发剂对胶凝材料活性进行激发,只有水玻璃提高了复合胶凝材料的活性,且当水玻璃模数为2、Na₂O当量为4%时,其28 d抗折强度为8.4 MPa、抗压强度为43.0 MPa。分析水玻璃激发胶凝材料的水化产物发现:其微观形貌紧实致密,生成的C—S—H凝胶、Ca(OH)₂和Aft相互交织,提高了胶凝材料的强度。     

高钙粉煤灰地质聚合物的制备及耐久性研究

以新疆某电厂高钙粉煤灰为原料,水玻璃为碱激发剂制备了高钙粉煤灰地质聚合物胶凝材料。研究了水玻璃掺量、水胶比、水玻璃模数等对高钙粉煤灰地质聚合物抗压强度的影响,并对制备的聚合物材料进行了耐久性研究。结果表明,以高钙粉煤灰为原料,水玻璃（模数为1.1）掺量为8%、水胶比0.37、标准养护条件下,制备的高钙粉煤灰地质聚合物3 d、7 d和28 d抗压强度值分别为23.0 MPa、33.3 MPa与51.7 MPa。对所制备的地质聚合物进行耐久性研究表明,高钙粉煤灰地质聚合物所有龄期抗压强度均优于42.5水泥胶砂的强度,同时120 d龄期时能够到达83.3 MPa的高强度。      

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。     

铅锌冶炼废渣和尾矿制备地聚合物的研究

以铅锌冶炼废渣、尾矿为主要硅铝原料制备了地聚合物,首先对冶炼废渣和尾矿进行预粉磨,以提高其活性,再与复合激发剂水玻璃和脱硫石膏混合后粉磨,通过压制成型工艺制得地聚合物试样。实验结果表明:当水玻璃掺量为14%,脱硫石膏掺量为8%时,所制得的地聚合物胶凝材料3d、7d和28d龄期抗压强度均最高,分别达到24.67MPa、27.69MPa、32.81MPa。SEM、XRD和FT-IR分析表明:以铅锌冶炼废渣和尾矿制得的地聚合物,其微观结构致密性好,无定形的凝胶与未反应的原料颗粒界面黏结牢固,并有针状钙矾石穿插其中,从而有助于强度的提高。     

煤矸石-粉煤灰用作井下充填材料实验研究

黄金矿山由于尾矿氰化物含量较高无法用于井下采空区充填,但随着井下采空区逐渐扩大,亟需充填材料用于回填,实验研究利用煤矸石-粉煤灰用作骨料与水泥混合充填至采空区。岩质煤矸石的普氏硬度为2.74,易于破碎加工。电厂干排粉煤灰,测得细度为18.6%,颗粒较细。将煤矸石破碎至20mm以下用作粗骨料,粉煤灰为细骨料,当煤矸石-粉煤灰比为7:3时,混合骨料级配与Fuller理论曲线接近,级配良好。以水泥为胶凝材料配制1:7、1:9两种灰砂比的充填材料,混合料浆浓度为83%时,均能满足采空区管道高浓度输送的流动度要求。测定不同养护龄期下充填材料的单轴抗压强度,两种灰砂比材料在浓度为83%、82%下,28d的强度均超过4MPa,最高可达6.03MPa,可满足采空区顶底部或中心部位的充填强度要求。     

几种工业废渣的碱激发效果研究

研究了几种碱性激发剂对水淬高炉矿渣、钢渣和粉煤灰三种固体废弃物的激发效果。实验表明,低模数水玻璃对三种废渣的激发效果最好。其中采用水淬高炉矿渣与低模数水玻璃制成的胶凝材料砂浆试块28d抗压强度最高可达到102.26MPa。钢渣与粉煤灰复合制成的胶凝材料比单独使用一种废渣的强度高,显示出明显的叠加效应。     

基于均匀试验与智能算法的全固废充填胶凝材料制备

为了制备满足矿山要求的超细尾砂全固废充填胶凝材料, 基于均匀设计方案, 开展了全固废充填胶凝材料激发剂配比的胶结体强度试验, 结果表明, 矿渣粉配比量为全尾砂胶结充填体7 d及28 d抗压强度的主要影响因素, 脱硫石膏配比量对充填体7 d抗压强度影响较大, 而钢渣配比量影响28 d抗压强度。建立了胶凝材料配比优化模型, 利用智能算法的全局寻优, 获得低成本全固废充填胶凝材料最优配比为: 脱硫石膏20%、钢渣微粉33%、粉煤灰25%、矿渣微粉22%, 材料成本为34.92元/m³;根据该配比进行了室内制备试验, 结果显示, 充填体7 d和28 d抗压强度分别达到1.38 MPa和3.56 MPa, 并且随着反应龄期增加, 该材料体系中C-S-H凝胶和钙矾石的质量损失从3.64%增加到8.7%, 充填体强度呈增加趋势。采用该方法制备的胶凝材料能满足矿山要求。     

用电解锰渣制备免烧砖的试验研究

研究了电解锰渣-粉煤灰-石灰-水泥胶凝材料,掺入一定的骨料,经压制成型生产电解锰渣免烧砖,自然条件下洒水养护28d抗压强度在10MPa以上,并对影响强度的胶砂比和成型压力进行了分析。试验结果表明,配合料成型过程中的加压,为砖的强度的形成和发展奠定了基础,水泥、粉煤灰、石灰和电解锰渣等胶凝材料水化产生的胶凝物质使电解锰渣免烧砖的强度逐步增强;各原料的最佳配比总结为:电解锰渣50%、粉煤灰30%、生石灰10%、水泥10%,胶凝材料:砂=1.0∶0.9、水固比0.14、成型压力25MPa。     

镍渣—粉煤灰基地质聚合物力学性能及耐久性能的研究

作为新型胶凝材料,地质聚合物应用前景广阔,而利用镍渣制备地质聚合物对实现固废综合利用有重要意义。通过硅酸钠和氢氧化钠复合碱溶液活化制备了镍渣—粉煤灰基地质聚合物,探讨了粉煤灰掺量对地质聚合物力学性能、抗冻性能、抗海水侵蚀性能的影响,并结合XRD、SEM及孔结构分析等手段阐明变化规律。结果表明:(1)粉煤灰的引入,提高了地质聚合物的强度;当粉煤灰掺量为10%时,力学性能最优,7、28 d抗压强度分别为37.2、42.5 MPa,相比空白组试样分别提高了21.97%和17.40%。(2)适量粉煤灰的掺入能够进一步降低地质聚合物在冻融循环、干湿循环中的抗压强度损失及质量损失。当掺入10%粉煤灰时,50次冻融循环后试样的抗压强度损失率、质量损失率分别为24.7%、14.9%,50次干湿循环后的抗压强度损失率为21.5%。(3)粉煤灰对碱激发的反应有益,增加了反应产物;同时,粉煤灰更小的颗粒粒径,对地质聚合物提供了更好的填充效应。研究结果可为镍渣—粉煤灰基地质聚合物的开发及相关耐久性能问题的探索提供参考。     

利用矿渣和粉煤灰制备地聚物胶凝材料的正交试验研究

为研究矿渣和粉煤灰在地聚物制备中的应用,将不同配比的矿渣和粉煤灰混合后作为硅铝原料,经机械粉磨和激发剂激活后制备地聚物胶凝材料。正交试验研究了矿渣和粉煤灰的配比、水灰比和水玻璃模数3个因素对地聚物抗压强度的影响,并采用XRD、SEM对地聚物的微观结构进行分析。结果表明：当矿渣和粉煤灰配比为1:1、水灰比为0.4、水玻璃模数为1.2时,所制得地聚物28d龄期的抗压强度最高,达到68.45MPa。XRD和SEM分析表明：随着试样养护龄期的增长,生成更多的硅铝酸盐凝胶体,并且原料中部分晶相逐渐转化为非晶相,非晶相凝胶将未反应完的原料颗粒紧紧黏结在一起,使试样结构更致密,从而有利于抗压强度的提高。     

河北某地铁尾矿综合利用试验研究

针对铁尾矿中铁、钛、磷元素含量较高的特点,通过一粗三精重选-再磨-一粗四精三扫浮选联合流程,回收其中有用元素。而后利用铁尾矿选别后的尾矿(简称ZXW)制备矿物聚合材料,结果表明,用尾矿代替细砂制备建筑砌块,在粉煤灰用量4.5%,矿渣25.5%,ZXW用量70%,液固比为0.22的条件下,可得到制品3天抗压强度为10.2MPa,28天抗压强度为43.4MPa,达到了国家标准中对矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥425#对抗压强度的要求。     

粉煤灰粒径对地质聚合物孔结构及性能的影响

对原状粉煤灰进行分级处理,获得3种不同粒径特征(D50=5.02μm、D50=15.74μm、D50=35.32μm)的粉煤灰颗粒,并利用其制备地质聚合物,研究粉煤灰颗粒粒径对地质聚合物孔隙率、孔径分布、显微结构、抗压强度的影响,探讨了影响抗压强度的关键因素,建立了该体系抗压强度与孔隙率的关系式。结果表明:细化粉煤灰粒径可制备具有高强度、低孔隙率地质聚合物。利用粉煤灰细灰取代粗灰,促进了致密凝胶相的产生,凝胶孔孔隙率明显减小,试样总孔隙率由18.72%降至11.04%;细灰颗粒与铝硅酸盐凝胶结合良好,试样早期强度基本无变化,28 d强度提升明显,达到62.6 MPa。地质聚合物的抗压强度与孔隙率符合y=80.53e~(-2.32x)的指数关系。     

山东某金矿细粒尾矿胶结性能试验#br#

为了解决山东某金矿细粒级尾矿难处理、难利用的问题,采用单因素试验对新型胶固粉的配比、尾矿浓度和灰砂比进行了研究。通过对胶结充填体的强度分析,得出了自制新型胶固粉最佳配比为60∶30∶10（矿渣∶熟料∶脱硫石膏）。使用自制新型胶固粉,在尾矿浓度为72%、灰砂比为1∶10时,28 d胶结充填体抗压强度为5.30 MPa,满足下向进路充填采矿法假顶28 d强度（≥4 MPa）的要求;在灰砂比为1∶20的条件下,28 d胶结充填体抗压强度为1.82 MPa,可以满足上向充填采矿法和下向进路充填采矿法假顶以外的充填体28 d强度（≥1 MPa）的要求。相同浓度、相同灰砂比条件下,采用自制新型胶固粉的胶结充填体抗压强度高于42.5普通硅酸盐水泥184%,成本较42.5普通硅酸盐水泥降低28.8%,效果效益显著。     

垃圾焚烧飞灰-矿渣基胶凝体系和固镉研究

本研究以城市垃圾焚烧飞灰、矿渣及脱硫石膏作为胶凝材料,以尾矿砂为骨料制取高性能胶结充填材料对飞灰中的重金属镉进行固化处理。在满足矿山充填要求及环境无害的前提下,探索飞灰-矿渣基胶凝体系制成的充填材料中飞灰的极限掺量、（胶凝材料之间的配比、飞灰-矿渣基胶凝体系的最佳料浆浓度及）矿渣的最佳比表面积,并运用X射线衍射（XRD）对制成的净浆试块进行分析。此研究为解决飞灰中有色金属镉的污染问题提供解决思路和方案,为含镉地下充填体的长期稳定性提供理论参考。     

机械活化对石煤提钒尾渣制备地聚物性能的影响

以石煤提钒尾渣为主要原料制备地聚物,不仅能减轻尾渣堆积造成的环境污染,还可以实现尾渣的二次利用,且与传统地聚物制备工艺相比,能耗大幅降低。对湖北某石煤提钒尾渣进行机械活化后制备地聚物试验,结果表明:随着尾渣粒度的减小,尾渣比表面积增大,尾渣中活性硅+铝浸出浓度提高;随着尾渣活化时间的延长,所制备的地聚物抗压强度逐渐提高;降低尾渣的粒径,有利于提高地聚物的物理性能和改善地聚物的微观结构;当尾渣与偏高岭土的质量比为7∶3,NaOH和Na_2SiO_3的掺量均为13%、胶砂比为1∶1、液固比为0.15时,尾渣活化420 s所制备的地聚物28 d抗压强度达到25 MPa。试验结果为以石煤提钒尾渣为原料绿色高效制备地聚物提供了依据。