矿物掺和料对铝业赤泥基胶凝材料力学性能影响的研究

在研究利用赤泥制备胶凝材料的基础上,向其中掺加煤矸石、粉煤灰、矿渣等矿物掺加料,利用XRD、SEM等现代测试技术,对混合胶凝材料体系的水化过程、水化产物及显微形态进行了分析和研究,揭示了煤矸石等掺加料对赤泥基胶凝材料体系力学性能的影响及其机理。     

赤泥作矿渣基胶凝材料调整剂的研究

以赤泥作为调整剂加入到矿渣、石膏、水泥熟料组成的矿渣基胶凝材料中,考察其掺量对胶凝材料抗压强度的影响,并对胶凝材料的微观形貌进行SEM分析。结果表明：随着赤泥掺量的增加,胶凝材料的抗压强度先增大后减小;在赤泥掺量为6%时（矿渣、石膏、熟料用量分别为74%、10%、10%,PC减水剂用量为各原料总量的0.3%）效果最优,胶凝材料的3、7、28 d抗压强度分别达到61.93、70.53、81.02 MPa。胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石;随着反应龄期的增长,C-S-H凝胶的覆盖面积不断增大,钙矾石晶体也紧密交织,水化过程趋于完全。     

钠钙粉作为添加剂制备赤泥激发偏高岭土胶凝材料

采用XRD、IR、SEM、和EDS等分析手段.研究了钠钙粉作为添加剂制备的赤泥偏高岭土胶凝材料的力学性能和水化产物.结果表明:钠水玻璃模数为1.0、水灰比为0.34、钠钙粉加入量为6%时效果最好,同时得知偏高岭土经强碱激发后的水化产物为C-S-H凝胶和硅铝酸钙.随着试样养护龄期的增长肢凝材料结构更密实,形成PSS型结构.     

碱激发磷渣基胶凝材料固化/稳定化砷钙渣

以磷渣(PS)、高炉矿渣(BFS)、复合碱激发剂(复配钠盐(CN)+氢氧化钙(CH))制备的磷渣基胶凝材料作为砷钙渣(AL)固化剂,研究其固化量对固化过程中材料性能和微观结构的影响,采用X射线衍射仪、扫描电镜和傅里叶红外光谱仪对固化体进行表征。结果表明,PS、BFS、CH质量比为70∶20∶4,CN添加量固定为PS、BFS和CH总质量的2%,AL固化量(质量分数)分别为5%、10%时,磷渣基胶凝材料抗压强度分别达67 MPa和78 MPa,较无砷组(32 MPa)显著增强,且砷浸出质量浓度均低于1 mg/L。当AL固化量为40%时,固化体抗压强度为20MPa,砷浸出质量浓度为4.34 mg/L,低于GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的限制浓度5 mg/L,说明磷渣基胶凝材料对AL有较好的固化效果。表征分析结果表明,AL可改变磷渣基胶凝材料的水化产物,未添加AL时,材料水化产物主要为水化硅酸钙;添加AL后,主要水化产物为水化硅酸钙、水化铝硅酸钙、水化铝硅酸钠和钙矾石。AL经固化后,固化体中有Ca₂As₂O_7<...     

矿渣基胶凝材料固化、稳定化某铅锌重金属尾矿

固化稳定化技术是目前处理重金属最重要的方法,固化材料是该技术的核心。为克服传统固化材料性能、成本等缺陷,以大宗工业固废矿渣为主要原料,制备矿渣基新型胶凝材料,胶结固化某铅锌尾矿中的重金属,考察固结体强度和铅锌离子固化、稳定化效果。研究结果表明：矿渣基胶凝材料胶结铅锌全尾砂28 d和60 d龄期强度达6.40 MPa和6.44 MPa,满足矿山充填采矿对充填体强度的要求;固化后重金属铅的浸出浓度为0.012 mg/L（28 d）和0.010 mg/L（60 d）,达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）IV类水体中规定的重金属标准限值。矿渣基胶凝材料固化稳定化重金属尾矿,实现了“以废治废”,应用前景广阔。     

冶金渣基胶凝材料固化生活垃圾焚烧飞灰的性能研究

以矿渣、钢渣、脱硫灰和磷酸淤渣为原材料,优化4种原料的配合比,制备出冶金渣基胶凝材料,考察其对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化性能。结果表明：当m（矿渣）：m（钢渣）：m（脱硫灰）：m（磷酸淤渣）=36%：32%：12%：20%时,冶金渣基胶凝材料净浆试块的抗压强度达35.2 MPa。随着垃圾焚烧飞灰掺入量从10%增加到80%,固化体的强度不断下降;但是,当垃圾焚烧飞灰掺量高达到80%时,固化体抗压强度仍达2.2 MPa,Pb、Zn、Cr、Hg和As的固化率仍超过99%,垃圾焚烧飞灰固化体的抗压强度和重金属浸出浓度均满足《生活垃圾卫生填埋场污染控制标准（GB 16889—2008）》的要求。     

赤泥大掺量用于胶凝材料的研究

由于赤泥具有潜在的胶凝性能,因此可用作胶凝材料的掺和料。但由于赤泥掺量的增加会使材料性能直线下降,故一直未能实现大宗利用。本文利用XRD、SEM、IR等测试手段对赤泥物质构成进行了分析,解释了对赤泥进行热激发处理的机理。并在赤泥掺量50%的基础上,配合各种固体废弃物以及自配的调节剂,考察了胶凝材料的强度。结果表明,该胶凝材料可达到42.5#水泥强度性能的要求,从而有望实现赤泥的大宗利用。     

赤泥-煤矸石基胶凝材料水化过程XPS分析

为了透彻了解赤泥-煤矸石基胶凝材料水化过程中所发生的物理化学变化,采用X射线光电子能谱技术（XPS）对赤泥-煤矸石基胶凝材料水化过程中Ca、Si、Al、O、Na等主要元素化学键能的变化进行了深入、系统的分析。结果表明：水化3 d至90 d的赤泥-煤矸石基胶凝材料水化产物中Ca、Si、Al、Na、O等主要元素的结合能均随着水化龄期的延长逐渐升高;Na1s结合能的升高说明赤泥-煤矸石基胶凝材料在水化过程中对Na+具有一定程度的固化作用;随着C-A-S-H凝胶钙硅原子比的升高,Si2p结合能将降低,二者呈较好的线性负相关性;基于水化产物的O1s结合能与相对桥氧数（RBO值）之间具有良好的线性正相关性,因此可用水化产物O1s结合能来评价胶凝产物中［SiO₄］四面体的聚合度。     

煤矸石质硅铝基胶凝材料的试验研究

为提高煤矸石的综合利用率，以500 ℃煅烧的煤矸石为主体原料，附以改性硅酸钠溶液为成岩剂，研制煤矸石质硅铝基胶凝材料.利用煤矸石与矿渣、粉煤灰之间的协同效应在常规条件下制备出强度持续增长（62.10 MPa，3 d； 93.15 MPa，90 d）、施工性能良好的胶凝材料.通过X射线衍射、IR和MAS NMR对全煤矸石硅铝基胶凝材料进行研究，煤矸石质硅铝基胶凝材料在水化前后Si，Al价键和配位发生了改变，表征有水化产物生成，进一步验证水化产物有水白云母、C-S-H凝胶和类沸石无定性铝硅酸盐凝胶.根据煤矸石硅铝基胶凝材料的特征提出了原位键合的水化机理.     

煤矸石胶凝特性的研究

分析了国内外煤矸石的综合利用情况，结合煤矸石矿物特性及其化学组成，提出煤矸石胶凝材料化的3个活性区：即低温脱水活性区、中温自水化活性区以及高温玻璃化活性区．根据煤矸石矿物的结构特性，从矿物结构的继承性、延续性和能量优化耗散规律出发，分析了低温煅烧煤矸石作为水泥混合材降低水泥强度的原因以及煤矸石作为水泥原料的黏土替代材料过程中高耗能的原因．提出了煤矸石利用过程中“系统功最小”原则，并结合煤矸石与胶凝材料之间的双重相似性（大宗性以及组分近似性）成功地研制出黏土质硅铝基胶凝材料．     

粉煤灰固化充填材料优化配比及其力学性能分析

为了研究矿井粉煤灰固化充填材料的最佳配比及其力学特性,采用正交法对粉煤灰、水、水玻璃等混合浆液展开了流动度、初终凝时间及固化体抗压强度测试,得到了粉煤灰固化充填材料的最佳配比。实验结果表明:粉煤灰充填材料变形和破坏分为4个阶段:压密阶段、屈服阶段、塑性变形阶段和破坏阶段;表现出线弹性变形阶段和塑性强化阶段的变形特征,基本不存在软化阶段。     

水泥基粘结剂植筋锚固受力性能分析

通过研究水泥基粘结剂在植筋锚固中的受力性能,与现有的大多以有机粘结剂作为锚固材料的植筋性能进行比较,分析得出无机粘结剂在植筋加固中的优点。     

赤泥基陶粒的制备及性能研究

以拜耳赤泥为主要原料,糖蜜酒精废液、玻璃、蔗渣为辅料,制备赤泥基陶粒,采用硬度和显气孔率为主要性能指标,考察各制备因素对陶粒性能的影响,并通过XRD、SEM对陶粒进行表征分析。通过试验得到陶粒的制备工艺:制备原料组配为10 g赤泥、0.7 g Al Cl3、3 g玻璃粉末、0.25 g蔗渣、3.5 g糖蜜酒精废液,焙烧温度950℃,焙烧时间3 h。所制备的陶粒平均硬度为152.8 N,显气孔率为43.04%,磨损率为1.58%。表征分析显示:陶粒中赤泥原有八面沸石组分基本消失;陶粒中出现了非晶态的玻璃相组分;陶粒孔洞丰富,部分内、外孔洞连通。     

某铁矿全尾砂胶结充填材料配比试验研究

针对某铁矿分段空场嗣后充填采矿法应用的材料设计实际问题,全面开展了全尾砂胶结充填材料配比试验研究。通过单轴抗压强度试验、剪切试验、单轴承压变形试验,获得了不同浓度、不同砂灰比下的充填体单轴抗压强度、弹性模量、内摩擦角及粘聚力,为采矿安全稳定性分析确定了基本技术参数。     

富含Na+、Ca2+、Cu2+、Al3+和Cr3+的蒙脱石对苯酚的吸附性能研究

分别用层间含有Na^ 、Ca^2 、Cu^2 、Al^3 和Cr^3 的蒙脱石对水溶液中的苯酚进行吸附，研究了它们吸附苯酚的能力及高子形态对吸附效果的影响。结果表明，含高价阳离子的蒙脱石对苯酚的吸附能力有大幅度的提高，对苯酚的吸附能力由小到大的顺序为：Na^ ＜Ca^2 ＜Cu^2 ＜Al^3 ＜Cr^3 蒙脱石。在实验条件下，富含Cr^3 的蒙脱石对苯酚的吸附率达到67.5%。     

水胶比和细度对矿渣粉煤灰胶凝材料性能的影响

利用XRD、SEM等方法,研究了不同比表面积的矿渣和不同水胶比制备的矿渣粉煤灰胶凝材料的水化产物,对其力学性能、物相组成、微观结构及形貌特征进行了探讨。结果表明,随着矿渣比表面积的增加,矿渣粉煤灰胶凝材料强度呈上升趋势;随着水胶比的增大,胶凝材料强度先增大后减小。当矿渣比表面积为500 m²/kg,水胶比为0.44时,矿渣粉煤灰胶凝材料可获得较好抗压强度和抗折强度。     

瓦斯抽采钻孔CF固化膨胀封孔材料性能研究

针对传统常见瓦斯抽采钻孔封孔材料中存在的固化收缩、初凝过快和强度不足等问题,为保证井下瓦斯抽采效果,研发出CF固化膨胀封孔材料。CF材料以普通水泥为主料,配入一定质量比的缓凝剂、稳定剂和膨胀剂,并与一定水混合搅拌后制成封孔浆液材料。测试对比了CF材料与普通水泥、聚氨酯及膨胀水泥在初凝时间、黏度、膨胀性能和强度4个方面的参数,并得出CF材料各成分配比的优劣性。研究结果表明:CF材料在料水比为5∶3、缓凝剂质量比含量为1.5%~2%、膨胀剂质量比含量为2%~3%下具有流动性较好、黏度较高、膨胀体积和稳定膨胀时间适中的特点,且具有较高的抗压强度,材料4种性能参数均优于其他常见封孔材料。     

新型Al/Mg2Si复合材料的制备与性能

通过热爆反应模式制备不同Al含量的Al／Mg2Si复合材料，用XRD研究产物物相组成，用SEM观察其微观组织形貌，并对复合材料的硬度和孔隙率进行了拟合分析。结果表明，随Al体积含量的增加，Al／Mg2Si复合材料的硬度呈线性降低,而孔隙率则呈对数关系降低。初生Al晶粒沿着Mg2Si的晶界析出长大。应用真空感应炉减少了Mg的挥发。缩短了试样的制备周期。     

红黄土对水中Cr~(3+)和Cd~(2+)的吸附性能

用天然红黄土作为吸附剂进行了去除水中Cr3+和Cd2+的试验研究,考察了pH值、吸附时间、红黄土投加量对吸附效果的影响,测定了不同pH和不同温度下的吸附等温线。结果表明:红黄土对Cr3+的吸附能力高于对Cd2+的吸附能力,一定条件下,Cr3+的去除率可达99.5%,而Cd2+的去除率最高约63%;吸附行为均符合Lang-muir单分子层吸附模型。根据试验结果,认为红黄土有望成为处理含重金属离子废水的新型吸附材料。