铅锌冶炼渣充填胶凝材料研究及应用

为充分利用广东某铅锌矿大宗固体废弃物与尾矿,研发了基于铅锌冶炼渣的充填胶凝材料。通过机械活化试验研究,确定铅锌冶炼渣研磨时间为70 min。通过化学活化试验研究,确定原料组成为冶炼渣、水泥熟料、硅酸钠和石膏。其中,冶炼渣与水泥熟料的质量比为8∶2,硅酸钠掺量为3%,石膏掺量为8%。该胶凝材料与分级尾砂制备的充填料浆浓度为75%且灰砂比为1∶6时,3 d强度达2.68 MPa,28 d强度达3.97 MPa,均优于相同浓度条件下以P.O42.5水泥作为胶凝材料且灰砂比为1∶4时的充填体强度。扩散度试验表明,该类型胶凝材料制备的充填料浆流动性能好,能够满足该矿山的自流输送条件。SEM测试分析结果表明,以该类型胶凝材料制备的充填试块内部早期生成了大量的钙矾石,后期生成了大量的水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,结构较致密。     

锂渣用作充填胶凝材料试验研究

锂渣是铁锂云母生产碳酸锂过程中产生的固体废物,通常富含氧化硅、氧化铝、氧化钙和氧化铁,同时焙烧后的锂渣可产生玻璃相,是制备建筑材料的潜在前驱体。通过检测锂渣的物理化学特性,设计了激发剂改善锂渣-水泥充填配比试验,测试充填体7 d和28 d抗压强度,并利用Design-Expert软件优化混料配方。结果表明,优化后的锂渣充填体28 d抗压强度达到充填要求,其可替代水泥作为井下充填胶凝材料,降低充填成本,实现固废资源化利用。     

镍渣直接还原提铁及同时制备胶凝材料的研究

通过控制温度和配比,使镍渣经过一次焙烧反应后同时生成还原铁与胶凝性物质硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)。考察了配碳量、还原温度、还原时间、氧化钙加入量及升温方式对试验的影响。结果表明,先在1 000℃还原40min,然后在1 480℃还原90min的两段法升温法可以同时生成铁单质和胶凝物质,镍渣中铁回收率为72%,生成的胶凝材料含55%的C3S。     

矿山井下低成本充填胶凝材料的开发研究

介绍用于矿山井下充填采矿的高炉水淬渣复合胶凝材料研制、材料性能、生产工艺及使用效果。结果表明,高炉水淬渣复合胶凝材料与全尾砂按一定配比和浓度混合后制成的充填体具有非常好的胶凝性,在有条件的胶结充填采矿法矿山完全可以替代现有的充填胶凝材料,在满足矿山对充填体强度要求的情况下,可降低充填成本,具有明显的经济效益。     

低品质固废协同制备绿色充填胶凝材料

随着国家对环境保护要求日趋严苛,水泥价格逐年提高,以水泥作为充填胶凝材料的充填采矿成本不断提高,利用低品质固废开发低成本绿色充填胶凝材料替代水泥,对于提高矿山经济效益具有重要的现实意义。以邯邢地区某磁铁矿选矿全尾砂为骨料,利用周边固废资源进行矿渣基胶凝材料配比优化试验研究,获得矿渣基胶凝材料的配比：盐激发剂13%+碱激发剂11%+矿渣粉76%。胶砂比1∶4、料浆浓度66%的全尾砂矿渣基胶凝材料胶结充填体7d、28d强度分别为3.42 MPa和4.50 MPa,分别为42.5水泥强度的3.1倍和2.5倍,成本约为42.5水泥成本的70%。在此基础上,进一步利用钢渣固废,开展钢渣基全固废绿色充填胶凝材料的配比试验研究,获得钢渣基胶凝材料的配比：33%钢渣微粉+14%硫酸盐激发剂+53%矿渣微粉。胶砂比1∶4、料浆浓度66%的全尾砂钢渣基胶凝材料胶结充填体7d、28d强度分别为3.28 MPa和4.50 MPa,分别为42.5水泥强度的3.2倍和2.5倍,成本约为42.5水泥的60%。研究结果可为低成本绿色胶凝材料研发提供新思路。     

高碱胶凝材料的尾矿胶结充填试样制备研究

随着我国工业的发展每年都会产生大量的高炉矿渣,如何高效资源化利用一直是人们研究的课题[87]。人们在对矿渣硅酸盐水泥研究的基础上,利用工业固体废弃物开发了很多变废为宝、用于特殊用途的胶凝材料。本章主要研究制备以矿渣微粉为主体,辅以其他原料组合成的高碱度胶凝材料,K2尾矿胶结材料;并通过结合高显胶凝材料的尾浇注方式进行相应控制,实现为胶制作方法的全面提升和性能的逐渐研究。     

低碱胶凝材料的尾矿胶结充填试样制备研究

文章主要研究制备以矿渣微粉为主体,辅以其他材料组合成的低碱度胶凝材料,K1胶结材料;利用K1胶结材料对山东某金矿尾矿进行胶结充填的实验室研究,并分析其尾矿胶结充填试样的力学性能及其它性能。     

充填胶凝材料的发展与应用

胶结材料是充填采矿技术中最为重要的因素,胶结材料的变化有时会引起采矿方法的变革;胶结剂作为胶结充填材料的主要材料之一,在矿山充填采矿工艺中占有重要地位.文中对主要的几种矿山充填胶凝材料(如高水固结材料、赤泥胶结材料、矿渣胶结材料、全砂土固结材料、矿山尾砂固结材料等)进行了详细阐述.胶凝材料将向缩短凝固时间、低成本、高强度、易输送、易生产、工艺简单等方向发展,胶凝材料具有广阔的研究、发展和应用前景.     

利用烧结脱硫灰渣制备新型充填胶凝材料试验

烧结脱硫灰渣是半干法脱硫排放的废弃物.灰渣含有亚硫酸钙和飞灰等不稳定矿物成分,使得该废弃物利用面临困难.针对铁矿全尾砂胶结充填法采矿对廉价的胶凝材料的需求,采用烧结脱硫灰渣和水淬渣,开展了制备全尾砂充填胶凝材料试验研究.以生石灰作为碱激发剂,硫酸盐作为辅助激发剂,对矿渣微粉活性实施复合激发.首先采用正交设计进行试验方案设计;然后采用极差分析对数据进行处理和配比决策,最后以阶段嗣后充填采矿对其强度要求,建立并求解全尾砂新型充填胶凝材料的优化模型,获得了充填胶凝材料的优化配比.结果显示,当胶砂比为1∶8、料浆浓度为68%时,以生石灰和烧结脱硫灰渣作为水淬渣复合激发剂制备的新型充填胶凝材料,烧结脱硫灰渣比例达到10%时,3 d、7 d及28 d的胶结充填体强度不低于相同条件下的32.5R早强水泥,而胶凝材料成本低于水泥材料.     

污酸中和渣制备高性能建筑胶凝材料的研究

污酸中和渣为冶炼过程中产生的废渣,固含量中的主要成分为硫酸钙,另含微量的砷、汞、铅、锌、镉等重金属元素。现污酸中和渣一直未进行有效利用,处于堆存状态,而废渣的堆存有可能使废渣中的重金属发生迁移导致污染。文章对污酸中和渣制备高性能建筑凝胶材料进行了试验研究,成功制备了符合要求的凝胶材料(混凝土加气砌块),为该渣料的高值资源化利用提供了参考。     

粉煤灰全尾砂胶结充填料

实验选取了Ⅰ级和Ⅱ级两种粉煤灰,以石灰和脱硫石膏为激发剂制备的胶凝材料完全取代传统的胶结剂水泥,以胶砂比为1:4,水胶比为1:1左右制备的粉煤灰全尾砂充填料在45±1℃下养护3 d,强度可达5.432 MPa,在20±1℃下养护28 d强度可达3~7 MPa,满足一般矿山对充填料的要求.根据料浆质量分数和坍落度关系曲线,得到了该材料制备成的可泵送膏体质量分数范围为80.5%~83.0%.通过X射线衍射和扫描电镜分析,胶凝材料的水化产物主要为凝胶类物质、钙矾石和方解石.     

利用烧结脱硫灰-高炉矿渣-水泥熟料制备胶凝材料

为了解决炼铁高炉矿渣、脱硫副产物大量堆积产生的环境问题,实验中利用钢渣、脱硫灰及水泥熟料制备复合胶凝材料.在加水预处理的条件下,随着脱硫灰掺量的增加,胶凝材料的强度呈先增加后变小的趋势,当脱硫灰的氧化温度为550℃、氧化时间为30 min以及掺量为5%时所制得的胶凝材料可获得较好的反应性能.该胶凝材料强度能够达到GB 1344-1999中52.5R水泥强度的要求.     

钢渣-矿渣-钡渣基胶凝材料水化过程强化

针对钢渣(SS)矿渣(GBFS)钡渣(BS)复合胶凝材料水化硬化慢的问题,提出一种活性激发晶种强化的方法,以加速水化硬化过程.通过正交试验设计得到活性激发剂配比(质量分数)为煅烧脱硫石膏11％、铝酸钙3％、元明粉0.75％.利用含该激发剂的胶凝材料快速预水化制备复合晶种,能够显著促进胶凝材料水化结晶过程,提高早期强度,...     

粒度分布对大掺量矿渣、钢渣胶凝体系抗压强度影响的灰色关联分析

为了能够更好地大量利用矿渣、钢渣制备高强建筑材料,实验采用灰色关联分析方法研究了矿渣、钢渣的粒度分布对大掺量矿渣、钢渣胶凝体系抗压强度的影响.矿渣和钢渣掺量分别占胶凝材料总质量的50%和30%,水胶比为0.34.研究表明:粒度小于8.39μm的矿渣、钢渣颗粒对其胶凝体系3 d和28 d抗压强度均起到增强作用,大于8.39μm的矿渣、钢渣颗粒对抗压强度起到削弱作用.为了提高大掺量矿渣、钢渣胶凝体系28d抗压强度,应当主要增加5.03~8.39μm矿渣、钢渣颗粒数量.     

利用冶炼渣回收铁及生产微晶玻璃建材制品的实验研究

利用正交实验设计方法,进行了利用冶炼渣回收铁及生产微晶玻璃建材制品的实验室研究.探讨了不同原料配比时渣铁分离的效果.通过光学显微镜、X射线衍射分析、物理化学性能测试等手段确定了微晶玻璃试样的物相组成及性能特征.提出了可供工业实验的原料配比及工艺制度.     

胶结充填用冶金渣协同垃圾焚烧飞灰固镉机理

胶结充填采矿协同利用垃圾焚烧飞灰是解决飞灰日益激增的新思路,可大量资源化利用飞灰并固化其中的重金属离子.本文以矿渣-钢渣基胶凝材料(简称冶金渣胶凝材料)分别结合4种城市垃圾焚烧(MSWI)飞灰制备胶凝材料,并以全尾砂作为骨料制成胶结充填料,测定充填料试样的流动度、抗压强度以及Cd²⁺浸出质量浓度:冶金渣-垃圾焚烧飞灰基充填料试样的流动度为240~265 mm,满足矿山充填的泵送要求;28 d抗压强度均大于8.88 MPa,满足一般矿山充填1~6.5 MPa的强度要求;Cd²⁺浸出液质量浓度低于饮用水标准5 μg·L^-1的限值.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和热重-差示扫描量热法(TG-DSC)分析表明胶凝材料的主要水化产物组成为钙矾石、Friedel盐和C-S-H凝胶;通过X射线光电子能谱(XPS)发现Cd²⁺对Al²⁺的结合能有较大影响,钙矾石、Friedel盐可能对镉离子有固化作用.     

赤泥-矿渣-水泥基全尾砂胶结充填料的性能与微观结构

为了克服胶结充填成本高,解决尾矿、赤泥大量堆存而危害环境的问题,实验制备出以赤泥为主要胶凝组分的全尾砂胶结充填材料.该充填料试块在强度上优于用水泥制备的全尾砂胶结充填料试块,抗压强度达到R28=7MPa,满足矿山充填要求.所配制的充填料有良好的流动性、保水性好、不泌水且成本大大低于水泥胶结充填材料.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对该充填材料的水化产物和微观结构进行了研究.结果表明,原料中的矿物相经水化反应后生成了大量的钙矾石和结晶程度低的复杂凝胶,它们交织在一起使体系结构致密,具有较好的力学性能.     

矿渣-硅灰协同强化钢渣水化反应机理

 强化钢渣水化过程、激发钢渣胶凝活性对提高钢渣资源利用率具有重要意义。选取矿渣、硅灰作为复合激发剂,采用正交试验设计方法,研究钢渣粒度、矿渣与硅灰添加量对钢渣胶凝活性的影响,并针对钢渣胶凝试块3 d、28 d水化产物进行表征分析以揭示矿渣、硅灰协同强化钢渣水化的机理。正交试验结果表明,硅灰由于其高反应活性能够有效促进钢渣3 d龄期的水化,而矿渣中玻璃相的潜在活性使其对钢渣28 d龄期的水化影响更加显著,当硅灰添加量为2%、矿渣添加量为15%时,钢渣的3 d、28 d胶凝活性分别提高18.34%、28.26%;XRD、TG-DTA和SEM分析结果表明,硅灰的晶种效应、火山灰效应和微集料填充效应与矿渣中活性相对较高的铝氧四面体在钢渣高碱性的液相体系中能够协同强化水化反应,使复合胶凝体系中生成更多的C-S-H凝胶和AFt晶体,C-S-H凝胶紧密包裹AFt晶体,两者交错生长形成复杂密实的网络结构,从而提高胶凝材料的力学性能,达到激发钢渣胶凝活性的目的。将钢渣、矿渣、硅灰复合掺合料应用到混凝土中,结果表明,当复合掺合料替代水泥20%时混凝土力学性能和抗碳化性能均得到最大限度提升,其中3 d、28 d力学性能相比纯水泥混凝土分别提高31.53%、25.88%,3 d、28 d抗碳化性能相比纯水泥混凝土分别提高18.75%、24.11%。     

炉渣和原材料的X射线荧光光谱快速分析

介绍了玻璃熔片X射线荧光光谱法快速分析炉渣中全铁 ,CaO ,MgO ,Al2 O3,SiO2 ,TiO2 ,MnO ,P2 O58种常规成分的方法。讨论了玻璃熔片的制备、熔片的长期稳定性和基体的吸收增强效应的校正 ;采用 2 8个国家标准物质和合成标样制作校准曲线。通过本法与标准样品的标准值和未知样品的化学法、ICP AES法的对照 ,证明了本法是一个高效、快速、准确而实用的分析方法     

由熔融高炉渣制备微晶玻璃

采用熔融法,由熔融高炉渣制备性能稳定的基础玻璃.通过对基础玻璃的差热分析确定微晶玻璃的热处理工艺制度.结合X射线衍射分析、扫描式电子显微镜观察等现代研究方法,确定了微晶玻璃热处理制度的最佳工艺参数,并研究了微晶玻璃的晶体生长方式.微晶玻璃的热处理最佳工艺参数为:核化温度850℃,保温1.5 h;晶化温度935℃,保温1 h.玻璃首先从表面开始析晶,然后逐步向内部生长.实验所得微晶玻璃的力学性能,如抗折强度、耐酸碱性和硬度,均优于天然大理石.