多元固废制备高强烧结透水砖及其性能研究

为充分利用尾矿资源,以多元固废（钒钛铁尾矿、金尾矿、页岩和水库底泥）为原料制备高强烧结透水砖,采用XRF、XRD及SEM研究了原料的物化特性,通过钒钛铁尾矿烧结产品的指标分析了其烧结特性,讨论了钒钛铁尾矿级配及粘结剂配比对透水砖性能的影响,确定了适宜的透水砖制备工艺参数。结果表明：①钒钛铁尾矿主要化学组成为SiO2、CaO、MgO,有利于形成辉石体系,促进结构的致密性,应用于烧结材料较为理想。颗粒表面粗糙,用作透水砖骨料时能够形成骨架结构,并在颗粒间形成一定孔隙,有利于砖体的透水性。②钒钛铁尾矿在不同烧结温度下颜色变化较大,随着烧结温度的升高,颜色由黄色逐渐转变为褐色,线膨胀率持续降低,质量损失率逐渐升高,堆积密度不断增大。③试验确定钒钛铁尾矿的适宜级配为1.18~4.75 mm占20%、0.60~1.18 mm占50%、0.15~0.60 mm占30%,适宜掺量78%;粘结剂的适宜配比为w（金尾矿）∶w（页岩）∶w（水库底泥）=2∶1∶1。④以钒钛铁尾矿为骨料制备透水砖,适宜的成型压力为25 MPa、烧结温度为1 080 °C、保温时间为90 min,此时透水砖抗压强度达到64 MPa,透水系数为0.062 cm/s,保水性为0.62 g/cm2,满足《透水路面砖和透水路面板》（GB/T 25993—2010）和《透水砖》（JCT 945—2005）的要求。     

水淬矿渣结合钼尾矿制备高性能透水砖的研究

采用水淬矿渣为骨料,加入钼尾矿和少量废玻璃制备高性能透水砖,研究骨料粒径、原料配比、成型压力、烧结温度对透水砖的透水系数和抗压强度的影响,确定最优工艺参数。结果表明,加入60%粒度为1.18～2.36 mm水淬矿渣,30%钼尾矿和10%废玻璃制得的透水砖性能最佳。其抗压强度为45.3 MPa,透水系数高达0.077 1 cm/s,是国标GB/T 25933-2010要求的3.8倍。     

焙烧铁尾矿制备透水砖试验研究

为了改善尾矿制砖的力学性质,解决尾矿堆积问题,采用焙烧铁尾矿、水泥和粉煤灰为胶凝材料,2.36~4.75 mm粒级铁尾矿为粗骨料,通过搅拌、成型和养护工艺制备透水砖,探究了焙烧铁尾矿用量、水胶比、目标孔隙率和振动时间对透水砖性能的影响,对比未焙烧尾矿制备透水砖的性能。结果表明：① 焙烧尾矿制备透水砖最佳试验条件为：焙烧尾矿掺量60%,振动时间40 s、水胶比0.3,目标孔隙率20%;此时,透水砖抗折强度为3.34 MPa,符合国家标准Rf3.0,抗压强度为15.44 MPa,符合国家标准MU15,透水系数为2.58×10-2 cm/s,符合国家标准A级标准,实测孔隙率为23.41%。② 焙烧尾矿掺量为60%时效果最佳;未焙烧尾矿掺量为50%时效果最佳,抗折、抗压强度分别为3.38 MPa和14.54 MPa,透水系数符合国家A级标准;焙烧尾矿比未焙烧尾矿多替代水泥10%的情况下,力学性能焙烧尾矿透水砖较好,而透水性能则未焙烧尾矿透水砖较好。     

掺烧污泥的烧结透水砖制备及其性能研究

利用污泥的无机质和有机质特殊化学组成特点,将其作为高温黏结剂的主要原料,以陶瓷废料为骨料,制备高性能烧结透水砖。研究了粗细骨料掺比、高温黏结剂掺量、成型压力和烧成温度对透水砖抗压强度和透水系数的影响;得出兼具高抗压强度和高透水系数的透水砖的最佳配方和焙烧条件,即高温黏结剂中污泥的最佳掺量为84%,透水砖中高温黏结剂和骨料质量比为15%∶85%;所制备的烧结透水砖透水系数为3.5×10~(-2) cm/s,抗压强度为57.7 MPa,满足国标JC/T 945-2005《透水砖》标准要求。     

钼尾矿制备陶瓷透水砖的研究

以钼尾矿为主要原料,配以适量高温黏结剂,采用模压成型法制备陶瓷透水砖。研究了钼尾矿含量、烧结温度、保温时间和成型压力对陶瓷透水砖性能的影响,结果表明:随着钼尾矿含量的增加陶瓷透水砖的抗折强度逐渐降低;而透水系数则先增加后降低,当钼尾矿用量为80%时达到最大。试验得到的最佳工艺条件为:钼尾矿用量80 %,烧成温度1 200 ℃,保温时间30 min,成型压力15 MPa,在此工艺条件下,制得透水砖的抗折强度为4.6 MPa;透水系数2.6×10~(-2) cm/s。研究成果为钼尾矿的综合利用提供了一条新途径。     

利用焙烧铁尾矿制备透水砖的水化特征研究

利用铁尾矿制备透水砖是尾矿资源二次利用的重要途径之一，与普通铁尾矿相比，经焙 烧后的铁尾矿 可有效提高透水砖的强度。为查明焙烧铁尾矿提高透水砖性能指标的原因，在透水砖抗折强度 和抗压强度分析的基 础上，借助 X射线衍射分析和扫描电子显微镜分析技术，系统研究了铁尾矿用量和养护时间对 水化产物物相组成和 微观结构的影响。结果表明：增加尾矿用量使透水砖强度降低，延长养护时间则使透水砖强度 增加，焙烧铁尾矿用量 60%、养护 28 d时，透水砖的抗折强度和抗压强度分别为 3.34 MPa和 15.44 MPa。过量添加 焙烧铁尾矿不利于水化反 应的进行，导致水化产物的生成量减少，焙烧铁尾矿用量超过 60% 时尤为明显，而延长养护 时间可促进水化反应的 发生。水化产物呈现出 3种微观形貌，即簇状结构、网状结构和针状结构，此 3种形貌水化产 物的形成使砖体结构变 得密实，从而提高了透水砖的强度。研究结果对采用焙烧铁尾矿制备高性能透水砖有一定的指 导意义。     

铁尾矿制备微晶玻璃的研究

采用烧结法以商洛某尾矿库现存铁尾矿为主要原料制备微晶玻璃。对基础玻璃熔制较佳工艺进行了优化,并探究晶化温度和保温时间对微晶玻璃的抗压强度、密度以及热膨胀系数的影响。结果表明:在熔制温度1400℃,保温2 h条件下熔制的基础玻璃性能较优;在晶化温度900℃,保温2 h条件下晶化处理得到的微晶玻璃试样性能较优,其抗压强度达到158.32 MPa,密度为2.74 g/cm3,热膨胀系数为6.8×10-6 K-1。      

赤泥透水砖的制备及性能研究

以山东铝业公司赤泥为主要原料制备透水砖,并对制品性能的主要影响因素进行了考察。试验结果表明：透水砖骨料的合适配方为赤泥55%,粉煤灰35%,膨润土10%;骨料的烧结温度以1 150 ℃为宜。用该条件下所得骨料制备透水砖的适宜条件为：砖的固体原料中骨料占82%,膨润土占8%,玻璃粉占10%;水玻璃按固体原料的8%添加;砖坯成型压力40 MPa;烧结温度1 080 ℃,烧结时间60 min。制得的赤泥透水砖抗压强度为35.32 MPa,透水系数为0.028 cm/s,磨坑长度为27.35 mm。     

商洛井边沟全铁尾矿渣制备微晶玻璃的试验研究

以商洛铁尾矿为主要原料,采用熔融法和烧结法制备微晶玻璃,研究了烧结温度对微晶玻璃的物相组成、密度、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,烧结产品的密度和力学性能均呈现出先增大后减小的变化趋势,而耐酸腐蚀性呈先减小后增大的变化趋势。当烧结温度为1150℃,烧结时间为1.5h时,其密度为2.817g/cm3,莫氏硬度为5.75,抗压强度135.75MPa,耐酸失重率0.06%,耐碱失重率0.27%。     

高钛型高炉渣透水砖的制备及性能表征

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为实现高钛型高炉渣固废的再次资源化利用，解决大掺量高钛型高炉渣制备透水砖问题，本文以高炉渣为骨料，高岭土、钾长石为粘结剂和助融剂，经坯体成型、烧结制备了透水砖。采用TG-DSC综合热分析法、SEM形貌分析法研究了物料的热性能及高温下的形貌变化；讨论了高炉渣及辅料的配比、高炉渣骨料的粒度、成型压力、烧结温度、保温时间对透水砖性能的影响，确定了透水砖适宜的制备工艺参数。结果表明：选取高炉渣0.18～0.25 mm，高炉渣∶高岭土∶钾长石（质量分数）配比为75∶10∶15，成型压力为10 MPa，烧结温度为1 095℃，保温时间为3 h，此时透水砖的透水系数为0.064 cm/s，抗折强度为12 MPa，具备高透水性和高强度的特性，满足《透水路面砖和透水路面板》（GB/T25933-2010）的要求。     

高硅铁尾矿制备陶粒工艺试验研究

以铁尾矿为原料,粉煤灰为成分校正剂制备高强轻质陶粒。利用热分析仪（TG-DSC）和X射线衍射仪（XRD）分析了原料的热反应过程,确定陶粒烧制温度范围。设计正交试验研究了成分配比、烧制温度、高温区升温速率和保温时间对陶粒堆积密度、表观密度、吸水率和筒压强度的影响,优化陶粒制备工艺。结果显示,陶粒的原料配比对堆积密度和表观密度影响较大,而烧制温度对吸水率和筒压强度影响较大。料球中Al₂O₃含量为17%,以10℃/min的速度升温至1 000℃,再以25℃/min的速度升温至1 210℃,保温30 min,所制备陶粒堆积密度888.20 kg/m3,表观密度为1 907.14 kg/m3,筒压强度为8.34 MPa,1 h吸水率为5.04%,满足国标GB/T 17431.1—2010中规定的900级轻质高强陶粒性能要求,为高硅铁尾矿的综合利用提供了一条新途径。      

铁矿尾矿制备烧结多孔砖的研究

某尾矿属邯郸型高钙、镁尾矿,主要组成矿物为石英、白云石、绿泥石、云母、方解石等;平均粒度为0.08mm,-200目的含量为45.82%,粘性粒级含量约为28%;尾矿的可塑性较好,干燥敏感性低。全尾矿在水分为17%的条件下,经混匀、挤出为22mm×58mm×50mm的空心试块,自然干燥后,在1080～1170℃下烧结。实验表明,采用该铁矿全尾矿烧制多孔砖是可行的,其性能完全达到GB13544—2000标准中强度等级为MU15的要求。     

斑岩型铜尾矿制备连通孔陶瓷透水材料的试验研究

以斑岩型铜矿尾矿、高岭土、玻璃粉为主要原料,制备连通孔陶瓷透水材料。研究了骨料配比、结合料用量、成型压力和烧成制度对连通孔陶瓷透水材料抗折强度和透水系数的影响。当m(铜尾矿):m(高岭土):m(玻璃粉)为7:3:2、成型压力为1 MPa、烧成温度为1 150 ℃、保温时间为90 min时,工艺流程最佳。此时,连通孔陶瓷透水材料抗折强度为3.9 MPa,透水系数为2.7×10-2 cm/s,劈裂抗拉强度为3.7 MPa,耐磨性磨坑长度为25.2 mm,抗冻性为D50。      

利用铁尾矿制备微晶泡沫玻璃的热处理工艺研究

以商洛某尾矿库现存铁尾矿为主要原料,以废玻璃为增硅剂,CaCO₃为发泡剂,TiO₂和CaF₂作为复合晶核剂,采用粉末法二次烧结法制备微晶泡沫玻璃,研究了发泡工艺和微晶化工艺对其抗压强度、密度以及热导率的影响。结果表明:在1 350℃、保温2 h条件下获得了最佳熔制效果的基础玻璃;铁尾矿掺入质量分数为40%,在900℃时发泡30 min、1 120℃微晶化处理2 h后,制得了孔径尺寸为1.6~2.0 mm、表观密度为1.679 g·cm-3、抗压强度27.22 MPa、热导率为0.107 W·（m·K）-1的微晶泡沫玻璃。      

铁尾矿砂用于混凝土细集料的试验研究

为探索铁尾矿砂用作混凝土细集料的可靠性,将不同比例的铁尾矿砂与天然砂混合制备铁尾矿砂混凝土,进行了铁尾矿砂颗粒级配调整、混凝土稠度和强度试验研究。结果表明：随着铁尾矿砂取代天然砂取代率的提高,其细度模数逐渐增大,过粗颗粒逐渐增多,级配曲线逐渐偏向右下角。选取一定比例的天然砂与铁尾矿砂混合后,颗粒级配得到明显改善;当铁尾矿砂的取代率为50%时,混凝土拌合物的工作性良好,达到了预拌混凝土大流动性的施工要求;掺入铁尾矿砂的混凝土28 d抗压强度高于普通混凝土,且随着尾矿砂取代率的递增,混凝土28 d抗压强度也递增,但劈拉强度表现出递减趋势。     

表面改性对铁尾矿基复合材料吸水性能的影响

以铁尾矿为原料,采用N,N-亚甲基双丙烯酰胺表面改性经交联反应制备铁尾矿基复合材料。通过研究改性过程中铁尾矿粒度、改性剂浓度、改性时间和温度等因素对制备的铁尾矿基复合材料吸水性能的影响,得到各因素影响复合材料吸水率的主次顺序为:改性温度>改性剂浓度>改性时间>矿粉粒度,最佳改性条件为:矿粉粒度95~105 μm,温度20 ℃,搅拌时间6 h,改性剂浓度0.25%。所制备的铁尾矿基复合材料的吸水率可达76.8%,保水性能随着时间增加和温度升高呈降低趋势;吸盐水率为68.6%,耐盐性能较好。     

某铅锌尾矿粒度与其作水泥混合材性能的灰色关联

水泥混合材中尾矿的掺量和粒度分布对水泥性能有一定影响。为了提高掺加尾矿的水泥混合材的性能,以福建尤溪某铅锌尾矿为主要掺加料,以灰色关联分析为手段,研究了有无减水剂情况下铅锌尾矿粒度分布对水泥混合材胶砂流动度和胶砂试块抗压强度的影响。结果表明:提高尾矿细度有利于提高水泥胶砂的流动度和胶砂试块的抗压强度;在尾矿掺量为30%时,胶砂流动度与胶砂试块的抗压强度均与尾矿中+8.39μm粒级负相关,与-8.39μm粒级正相关,其中与8.39~4.24μm粒级关联度最大,与4.24~2.15、2.15~1.09及1.09~0μm粒级的关联度依次减小;要提高该铅锌尾矿水泥混合材的性能,在尾矿掺量为30%时,应尽量增加-8.39μm粒级的产率,尤其应增加8.39~4.24μm粒级的产率,并尽量降低+8.39μm粒级的产率。