复合吸波剂增强铁尾矿水泥基吸波材料的吸波机理与制备方法

采用匹配厚度调控方法,制备出具有优良吸波性能的水泥基复合材料。 研究表明:铁尾 矿中含有的磁性组分能够显著提升水泥基材料的吸波性能;钢纤维与炭黑配置的复合吸波剂能够优化掺铁尾矿水泥 基材料的电磁损耗机制,并改善材料的阻抗匹配特性与损耗衰减特性;基于厚度调控方法,当钢纤维体积分数为 0. 25%、炭黑质量分数为 1. 5%时,制备出的 14 mm 厚度吸波材料,最小反射率达到-32. 16 dB,有效带宽占比 72. 3%。     

多壁碳纳米管-铁尾矿水泥基材料电学和力学性能研究

利用多壁碳纳米管(MWCNTs)和铁尾矿对水泥基复合材料进行改性,研究MWCNTs和铁尾矿单掺和复掺及其掺量对水泥基材料力学、电学、热学以及电磁吸波性能的影响。结果表明：0.05%掺量的MWCNTs有效增强了水泥基的力学性能;铁尾矿的掺入对水泥基材料的力学性能起到削弱作用;MWCNTs和铁尾矿的掺入都使得水泥基材料电阻率下降,相对铁尾矿来说,MWCNTs掺量变化对电阻率、升温效果的影响更大;在3～4 GHz电磁波频率范围内,MWCNTs掺量为0.05%和0.5%的材料其电磁吸波性能较好;在4～5 GHz电磁波频率范围内,铁尾矿掺量为10%和30%的材料其电磁吸波性能较好;在3～5 GHz电磁波频率范围内,MWCNTs与铁尾矿复掺的材料有较好的电磁吸波性能。     

试件厚度对铜渣-水泥基复合材料吸波性能的影响

铜渣为炼铜的工业副产品,将30%体积掺量的铜渣代替砂子,制备不同厚度的铜渣-水泥基复合材料试件,在2~18 GHz微波频段内,采用弓形反射法测试其微波反射率,同时测试其力学性能,并用扫描电子显微镜(SEM)分析其微观结构。结果表明:在2~18 GHz微波频率范围内,随着材料厚度的增加,微波反射率逐渐增加,当厚度为10 mm时,最小反射率为-22.17 d B,低于-10 d B吸收峰的累积有效带宽(吸波材料的工作频带宽度越大越好)为2.6 GHz。掺加铜渣后,水泥正常水化,复合材料力学性能无明显降低。铜渣可应用于具有吸收微波功能要求的水泥结构物。     

三维蜂窝状碳包纳米铁颗粒复合材料的制备及吸波性能的研究

用聚苯乙烯纳米球作为胶晶模板,二茂铁和聚偏氟乙烯(PVDF)作为铁核和碳源,通过固化和热解成功制备了三维蜂窝状碳包纳米铁复合材料.通过SEM和TEM观察发现,所制备的材料具有规则的蜂窝状,且Fe纳米颗粒尺寸均匀,粒径约为5nm左右.XRD,XPS和Raman表征结果表明,复合材料的物相由Fe和无定型碳组成.Nano-Fe@HcC复合材料的粉末通过与石蜡按照样品粉末质量分数为20％～50％制备环形试样,用同轴法模拟出试样在2～18 GHz频率段内对电磁波的反射损耗,得出当质量分数为40％、厚度为2 mm时制备的复合材料有最佳的反射损耗-22.4 dB,并且有效带宽为5.2 GHz,为新型的吸波材料增加了选择.     

高铁粉煤灰建筑吸波材料研究

对复合高铁粉煤灰水泥基材料的吸波性能进行了试验,结果表明：高铁粉煤灰颗粒是以介电损耗型为主的水泥基材料有效吸波剂,在民用建筑中具有实际使用价值;高铁粉煤灰水泥基材料具有明显的吸波性能,在9.5~18.0 GHz波段范围内反射率R＜-5 dB,其最小反射率超过-11 dB;高铁粉煤灰颗粒电磁特性与磁性氧化铁组分的含量具有显著相关性,可以通过磁选技术以及钢渣取代部分粉煤灰的工艺措施提高高铁粉煤灰颗粒电磁损耗。     

超细化铁尾矿—钢渣水泥基复合材料的制备及其性能研究

尾矿资源及冶金固废大量堆存,未能高效利用,从而造成了空气、土 壤污染等重大环保问题。 针对低活 性的铁尾矿、钢渣固废材料,对铁尾矿进行超细化处理,并以经济简单的方 式处理钢渣,用以制备复合胶凝材料。 通过 固定铁尾矿、钢渣复合体系的总掺量,研究了不同比例超细化铁尾矿、钢渣 对复合胶凝材料体系力学性能与抗侵蚀性 能的影响;利用扫描电镜(SEM)和 X 射线衍射仪(XRD)等微观手段,开展了 铁尾矿—钢渣—水泥基三元复合胶凝材 料的侵蚀机理及水化机理研究。 研究表明:120 min 的研磨时间可制得中 值粒径为 0. 89 μm 的超细化铁尾矿;当超细 铁尾矿 ∶钢渣为 1 ∶3 时,所制备的复合体系 3 d、28 d 抗压强度为 9. 7 MPa、29. 8 MPa;钢渣的碱度有利于激发超细化铁 尾矿中硅铝相的活性,所产生的协同效应有利于促进复合体系中水化产物的 生成,提升结构性能。 出于对材料力学 与耐久性能的综合考虑,超细化铁尾矿 ∶钢渣 ∶水泥的掺入比例建议为 1 ∶3 ∶6。 若对所制备材料的抗侵蚀性能要求较 高,可以适当提升超细化铁尾矿的掺入比例,但不宜超过胶凝材料总量的 20%。     

抗电磁辐射碳纤维复合吸波材料优化设计与制备

基于Maxwell-Garnett模型,计算出短切碳纤维/基体复合材料的等效介电常数;利用传输线理论并采用遗传算法进行短切碳纤维/基体复合吸波材料的优化设计。结果表明:碳纤维长度为1.02 mm,碳纤维体积分数为30.80%,材料厚度为2.46 mm时,复合吸波材料在2~18 GHz的带宽(小于-10 dB)可达7.11 GHz;基于优化参数制备的短切碳纤维/环氧树脂胶复合吸波材料的实验测量结果与优化设计计算结果基本相符;短切碳纤维复合材料能实现介电损耗与电磁波干涉相消的协同作用,在8~18 GHz频段具有良好的吸波性能和应用前景。     

多晶铁纤维表面原位氧化及其微波吸收性能

利用气氛退火炉对多晶铁纤维进行表面原位氧化改性, 获得了表面包覆铁氧化物的多晶铁纤维复合结构。采用扫描电镜、X射线衍射仪观察和表征多晶铁纤维表面氧化前后的形貌和物相, 用微波矢量网络分析仪测试样品在8～18 GHz波段的电磁参数。分别以表面氧化改性前后的多晶铁纤维为吸收剂, 制备厚度为1 mm的吸波涂层, 采用弓形法测试涂层在8～18 GHz波段的反射损耗值。结果表明: 多晶铁纤维经表面原位氧化改性后在表面形成较均匀的铁氧化物, 从而能有效降低其复介电常数, 而复磁导率实部与虚部仍保持较高值。表面包覆铁氧化物的多晶铁纤维以20%填充量制得的吸波涂层, 在8～18 GHz频段的反射损耗优于-10 dB的吸收带宽可达4.5 GHz, 峰值达-25.38 dB。     

钢渣与矿粉复掺固化铁尾矿的力学特性及机理研究

为探究钢渣与矿粉替代部分水泥固化铁尾矿的力学特性及固化机理,通过宏观强度试验和微观试验手 段,得到钢渣与矿粉复掺固化铁尾矿形成复合材料的强度发展规律及微观特征。 结果表明:水泥掺量>5%的情况下, 通过添加钢渣与矿粉用来固化铁尾矿的效果有明显改良。 水泥-钢渣-矿粉固化铁尾矿较单掺水泥固化铁尾矿提高了 强度,失稳破坏后仍具有较高的承载强度。 较活性较差的钢渣,增加水泥或矿粉的掺量能够提高复合材料的强度,而 钢渣的增加具有抑制作用;水泥-钢渣-矿粉固化铁尾矿的结构更为致密,水泥水化反应激活了矿粉的潜在水化活性, 致使强度较低的 Ca(OH) 2 晶体完全参与水化反应生成 C—S—H 和部分 C3S、C2S,其中钢渣主要起骨架作用。     

La_(1-x)Ce_xMnO_3微波吸收特性

用溶胶-凝胶法制备了La1-xCexMnO3(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)样品,用微波矢量网络分析仪测试了该样品在2～18 GHz微波频率范围的复介电常数、复磁导率,根据测量数据计算了电磁损耗角正切及微波反射率与频率的关系.结果表明,在x=0.4时,样品微波吸收效果最好.当样品厚度为2.20 mm、x=0.4时,吸收峰值为27 dB,10 dB以上频带宽度达3.2 GHz.初步探讨了该材料的电磁损耗机理,发现损耗吸收来自磁损耗和介电损耗的共同作用,吸收峰所在频率介于介电损耗角正切最大值与磁损耗角正切最大值对应的频率之间,即在13.2 GHz附近.对样品的电阻率测试表明,其室温范围内电导在半导体范围内,有利于降低微波在样品表面的反射率.     

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。     

改性钢渣制备水泥的基础性能研究

摘要:以钢渣、铁尾矿为主要原料,将钢渣掺加三种铁尾矿并在高温下熔融,熔融后得到的改性钢渣用于制备钢渣水泥。研究钢渣掺加三种铁尾矿制备的钢渣水泥的凝结时间、安定性、抗折抗压强度等性能。通过物理性能和XRD检测分析三种改性钢渣水泥的各项基础性能。结果表明,此改性钢渣水泥具有良好的物理力学性能。钢渣掺加铁尾矿改性之后能缩短钢渣水泥的初凝时间,有效提高钢渣水泥的早期强度;改性钢渣水泥中f-CaO含量低于2%,钢渣掺加铁尾矿能有效降低f-CaO含量,提高水泥的安定性;抗折抗压强度分别达到P?SS42.5和P?SS32.5R等级。本项目利用当地工业废渣和尾矿研制的改性钢渣复合硅酸盐水泥,铁尾矿掺量达到了10%,对废弃资源进行了有效利用,增加了钢渣的高附加值,减少了环境污染。      

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。     

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。     

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。     

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。     

矿渣尾矿制备矿山充填胶结材料工艺条件的研究

本试验主要以矿渣和尾矿为原料,氢氧化钠为激发剂,工业液体硅酸钠作结构模板剂制备了矿山充填胶结材料。通过试验得出了胶结材料的最佳物料配比:当矿渣与尾矿掺入量为1.25、NaOH用量为50%、水玻璃用量为50%、水灰比0.22、常温条件下养护7d,最终可以制得抗压强度为52.3MPa的矿山充填胶结材料。