碱浸铅锌渣地聚物的制备及其力学性能研究

碱浸铅锌渣是铅锌矿渣中提炼锌粉后产生的碱性废渣.经活化及碱激发处理,可制备地聚物材料,这为碱浸铅锌渣的综合利用提供了新的思路.以碱浸铅锌渣和偏高岭土为原料,以硅酸钠溶液和氢氧化钠为激发剂制备出碱浸铅锌渣地聚物并分析其力学性能.通过正交试验方法考察了碱浸铅锌渣掺量、激发剂模数以及激发剂掺量对碱浸铅锌渣地聚物的力学性能的影响,并采用SEM和XRD技术分析其制备机理.试验结果表明:当液固比为0.5的条件下,碱激发剂模数为1.2,碱激发剂掺量为65％,碱浸铅锌渣掺量为45％时,制备出碱浸铅锌渣地聚物的28 d抗压强度能达到49.6 MPa,且碱激发剂掺量为影响其抗压强度的第一要素;分析原料与产物XRD测试结果,碱浸铅锌渣地聚物发生聚合反应,且生成了Na2 Al2 Si3 O10·2H2 O及Na6 Si8 O19等符合地聚物材料结构特征的物质.     

磷渣对偏高岭土-矿渣地聚合物性能的影响

通过测定不同磷渣掺量时偏高岭土-矿渣地聚合物标准稠度用水量、凝结时间和抗压强度,研究磷渣对地聚合物性能的影响,并利用SEM、XRD分析碱激发地聚合物水化产物。结果表明：磷渣对复合地聚合物标准稠度用水量影响较小,当磷渣掺量由0增至50%,标准稠度用水量由0.34降至0.32;凝结时间随磷渣掺量增大而延长,磷渣掺量50%的试样初凝时间达84min;抗压强度随磷渣掺量增加先增大后减小,当磷渣掺量为25%时,28d抗压强度达到峰值65.5MPa。掺磷渣后地聚合物碱激发产物为无定形玻璃体,片层状产物与C-S-H凝胶交织在一起形成致密的结构。     

碱磷渣水泥的力学性能及微观结构

研究了以硅酸钠作为激发剂制备的碱磷渣水泥的特点及硅酸钠的模数、掺量和磷渣的比表面积对碱磷渣水泥性能的影响.结果表明:硅酸钠模数为1.2～1.5时碱磷渣水泥的抗压强度最高,并且其抗压强度随着硅酸钠掺量和磷渣比表面积的增加而增大,其后期强度稳定增长.碱磷渣水泥的主要水化产物是水化硅酸钙、方沸石、水化硅铝酸钙.     

碱激发镁渣胶凝材料的研究

通过改变碱掺量,碱激发剂种类,水玻璃的模数,研究了碱激发剂对镁渣复合胶凝材料性能的影响。表明加入一定的激发剂能显著提高了镁渣的活性,也提高了镁渣胶凝材料的性能;凝结时间随着碱掺量增加而变短,水玻璃的激发效果要优于KOH,NaOH;模数为1.2水玻璃在掺量为10%的激发作用最好,胶凝材料力学性能也最强。     

基于铅锌冶炼渣碱激发材料固化铬渣的研究

利用铅锌冶炼渣(LZSS)制备碱激发材料并固化铬渣(COPR)来实现废物共处理。通过单因素试验和正交试验探讨了碱含量、水玻璃模数、液固比和初始养护温度对碱激发LZSS强度的影响。基于上述试验,利用碱激发LZSS固化铬渣,并通过抗压强度和重金属浸出评价铬渣固化体的性能。结果表明:碱含量为2.5%(质量分数,下同),水玻璃模数为1.5,液固比为0.19,初始养护温度为35 ℃时,碱激发LZSS的最高抗压强度达到84.49 MPa;随着铬渣掺量的增加,铬渣固化体的抗压强度逐渐下降;铬渣掺量为40%(质量分数)时固化体强度降低至1.42 MPa;铬渣固化体(掺量0%~40%)中重金属Zn和Cr的浸出浓度远低于相应标准限值(美国EPA方法1311和中国GB 5085.3—2007),且环境扫描电镜(配备能谱仪)、X射线衍射和傅里叶红外光谱表征结果证明Zn和Cr可以通过化学和物理手段被有效固定。     

改性煤气化渣用于矿山充填的试验研究

针对煤气化渣应用于矿山充填中强度低的问题,研究激发剂对煤气化渣活性的影响,并将其部分替代粉煤灰用于矿山充填.初选三种激发剂,确定单掺激发剂时最优掺量;随后,采取正交试验对三组分激发剂进行优化设计,确定复合激发剂最优掺量.结果 表明,单掺激发剂时,最优激发剂及其掺量为:0.5％氢氧化钙、2.5％硫酸钙、2.0％聚合盐,对比未激发组其3d抗压强度比分别为116.9％、113.9％、117.0％.复掺激发剂时,最优激发剂掺量组合为:0.125％氢氧化钙、0.625％硫酸钙、1.000％聚合盐,对比未激发组其3d抗压强度比可达到127.4％.试验表明,改性后的煤气化渣充填体强度可以满足矿山充填强度要求.     

碱活性磷渣掺量对水泥浆体性能和结构的影响

本文研究了经混合碱激发活性的磷渣,以不同比例取代水泥制得碱激发矿渣水泥浆体的凝结性能和抗压强度,并用扫描电子显微镜观察其硬化浆体的微观结构。研究表明:随着碱活性磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,各龄期抗压强度均下降,其中早期强度降低幅度较大,后期强度降低不明显。当碱活性磷渣掺量为30%时,浆体28d强度和纯水泥浆体的最接近。碱活性磷渣的掺入能有效地改善硬化浆体水化后期的微观结构,主要起到活化作用。     

氢氧化钾-钠水玻璃激发剂对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响

采用氢氧化钾调节钠水玻璃模数制备复合碱激发剂,以钠水玻璃模数、碱掺量为变量,分析氢氧化钾对钠水玻璃激发矿渣胶凝材料性能的影响,研究氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料在流动度、凝结时间及抗压强度等方面的变化规律。结果表明,氢氧化钾-钠水玻璃复合激发剂的激发效果优于单一钠水玻璃激发剂。当钠水玻璃模数为1.2、碱掺量为8%(质量分数)时,氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料流动度可达240 mm,7 d、28 d抗压强度可达98.88 MPa和104.59 MPa,比同等条件下的钠水玻璃激发矿渣胶凝材料7 d、28 d抗压强度分别提高了16.7%和22.9%。     

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.     

页岩提钒尾渣基地聚合物一体化制备研究

以页岩提钒尾渣为主要原料,采用与碱激发剂混合焙烧的方式提高其反应活性,然后加入偏高岭土校正硅铝比后制备成只需直接加水即可得到地聚合物的粉体胶凝材料,免去碱溶液激发过程,实现尾渣基地聚合物的一体化制备.采用正交实验考察碱激发剂用量、焙烧温度以及焙烧时间对地聚合物强度的影响.探究了偏高岭土掺量以及液固比对地聚合物强度的影响.结果表明,在碱激发剂用量为25％,焙烧温度550℃,焙烧时间1 h的条件下,得到的尾渣活性最高.在偏高岭土掺量为30％,液固比为0.35时制得的地聚合物产品抗压强度最高,达到40.41 MPa.尾渣经过与碱激发剂混合焙烧处理后,低活性石英消失,生成了多种可溶性硅铝酸盐,尾渣反应活性大幅提升.粉体胶凝材料加水后,活化尾渣及偏高岭土中的活性硅铝溶出而后发生聚合反应,形成无定形结构的地聚合物胶凝体,从而使最终产品具有较高的力学强度.