钼尾矿粉对水泥基材料强度和微观结构影响研究

为减少钼尾矿堆积造成的土地占用、污染环境问题,提高其在建筑领域资源化利用的效率,制备了钼尾矿粉-水泥胶砂试样,从掺量、细度、养护时间、活性贡献率等方面分析了钼尾矿粉对水泥基材料抗压强度的影响,利用XRD和SEM分析了水泥基材料水化产物和微观结构。结果表明:标准养护下,钼尾矿粉掺量与强度呈线性递减关系,掺量不宜超过20%,此时90 d水化活性贡献率4.633%,掺量增加导致硬化浆体中存在大量孔隙,对强度增长不利;钼尾矿粉细度减小,能够提高试样抗压强度和早期活性贡献率,但对后期强度增长不利,适宜粉磨时间为20 min;水泥基材料前期强度增长速度较快,14 d抗压强度发展系数超过80%,后期强度增长逐渐趋于稳定;掺钼尾矿水泥基材料水化产物主要为Ca(OH)2、水化硅酸钙、钙矾石及未反应的尾矿颗粒。     

硅藻土对水泥铜尾矿粉胶凝材料性能的影响

针对铜尾矿粉-硅酸盐水泥力学强度差的问题，本文拟将硅藻土加入到该胶凝体系中，硅藻土以0.5%，1.0%，1.5%和2.0%等质量替代铜尾矿粉-水泥，测试了复合胶凝材料的流动度、凝结时间、吸水率、孔隙率、体积密度、力学性能和微观性能。结果表明，随着硅藻土掺量的增加，净浆的流动度降低，凝结时间缩短，吸水率和孔隙率减小，体积密度增大，砂浆的抗压强度和抗折强度增加。净浆养护28 d后，硅藻土的加入使得净浆中的SiO₂和Ca(OH)₂晶体含量减少，C-S-H(水化硅酸钙)凝胶增多，整体比较致密。      

铁尾矿粉-硅粉矿物掺合料对混凝土性能的影响

将研磨后的铁尾矿粉末和硅粉分别按照3∶2和4∶1的比例制备了两种复合矿物掺合料替代水泥进行浆体和混凝土试样的制备。通过微观结构分析、强度和耐久性分析对铁尾矿-硅粉复合矿物掺合料浆体和混凝土的基本性能进行了研究,结果表明：随着复合矿物掺合料掺量的增加,试样的水化反应放热量、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性均逐渐降低;且加入铁尾矿粉可使的硬化浆体试块孔隙结构变大,导致混凝土的抗压强度和冻融耐久性降低;但增加硅粉的掺量可以提高试样的水化反应强度,降低Ca(OH)₂的含量,且硅粉水化反应生产的C-S-H凝胶也可以细化孔结构,从而改善混凝土的微观特性、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性;弥补铁尾矿粉对混凝土性能的负面影响。整体上,改性混凝土的抗压强度在普通混凝土抗压强的85%以上,能满足工程要求。     

基于不同机械活化方式的二元固废混凝土抗压性能研究

为了改善二元固废混凝土的抗压性能,基于不同机械活化方式研究了铁尾矿-粉煤灰复合掺合料对二元固废混凝土抗压性能的影响,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铁尾矿-粉煤灰复合掺合料混凝土抗压强度增强的水化机理。当采用先掺后磨的机械活化方式时,铁尾矿-粉煤灰复合掺合料的混凝土抗压强度增强效果最明显,28 d龄期可达70.6 MPa。不同机械活化方式导致水化产物结构不同,同时改变了掺合料参与二次水化反应的程度;采用先掺后磨的机械活化方式,能促进水泥熟料的进一步水化,消耗更多Ca(OH)2参与二次水化反应,生成更多更致密的网状C—S—H凝胶。从混凝土抗压强度及混凝土胶凝材料的水化硬化机理来看,采用先掺后磨的机械活化方式活化效果更优,利于二元固废混凝土的强度发展。     

含粉煤灰或铁尾矿粉复合胶凝材料性能研究

为了验证矿物掺和料在复合胶凝材料水化硬化过程中的作用效应,实验用与水泥细度相近的粉煤灰和铁尾矿粉作为活性和惰性矿物掺合料,研究了相同养护温度、不同水胶比条件下,矿物掺合料掺量和种类对胶砂块试件抗压强度以及7 d龄期混凝土自收缩发展规律。结果表明：在水化初期,粉煤灰和铁尾矿粉在复合胶凝材料水化中起到物理填充作用,随龄期延长,粉煤灰的火山灰效应才逐渐显现。水化初期,矿物掺合料的物理因素（颗粒形貌等）对胶砂块抗压强度影响超过化学因素（反应程度等）,同时活性与惰性掺和料的作用基本相同;粉煤灰和铁尾矿粉的自收缩规律基本相同,均随着掺量增大呈线性递减特性。     

钨尾矿粉对水泥基材料性能和微观结构的影响

以钨尾矿粉等质量取代0～40％水泥,研究其对复合水泥浆体标准稠度用水量和凝结时间的影响,采用X射线衍射(XRD)仪和扫描电镜(SEM)等表征硬化浆体的水化产物、微观形貌,并测量抗压强度.结果表明,钨尾矿粉作为混合材能增大复合水泥浆体的标准稠度用水量,延长复合水泥浆体的凝结时间,钨尾矿粉掺量在40％范围内,复合水泥浆体凝...     

矿渣-钢渣基胶凝材料固化某含砷尾砂试验

为了解矿渣-钢渣基胶凝材料(MSC胶凝材料)固化含砷尾矿的可能性,以含砷0.11%、砷浸出浓度为0.66 mg/L的广西某选矿厂铅锌矿尾矿为研究对象,进行了制备膏体充填料试验,探讨了胶凝材料配方对膏体充填料流动度、固化体抗压强度和砷浸出浓度及浸出液pH的影响。结果表明:在试验矿渣、钢渣、脱硫石膏和Ca(OH)_2掺量分别为51%、25.5%、8.5%、15%,胶砂比为1∶4,减水剂掺量为1%,料浆浓度为86%情况下,充填料浆流动度为300 mm,满足膏体充填自流输送的要求;固化体在40℃下养护28 d的抗压强度为20.19 MPa,满足胶结充填采矿对充填体抗压强度的要求,且砷浸出浓度低于检测限(0.004 mg/L)。Ca(OH)_2强化了矿渣-钢渣基胶凝材料对砷的固化,主要体现在Ca(OH)_2可与砷离子反应生成溶解度较低的Ca-As-O盐,并被胶凝材料水化产物C—S(A)—H凝胶等包裹,以及Ca(OH)_2使得浸出液的pH值和Ca²⁺浓度较高,Ca²⁺与AsO_4^3-、AsO_3^3-生成Ca-As难溶沉淀从而降低砷的浸出浓度。     

基于响应面法的碳酸钠活化铜尾矿胶凝性能机制研究

为了有效激发铜尾矿活性制备性能良好的胶凝材料,以铜尾矿为主要原材料,水玻璃和NaOH为碱激发剂,采用响应面优化法开展胶凝材料配比优化实验,并通过方差分析以及三维曲图研究自变量及其交互作用对28d抗压强度的影响;利用XRD、SEM、FT-IR、TG-DTG等对试样的矿相成分、微观形貌等特征进行分析。结果表明：通过优化实验获得最优配比为碳酸钠掺量50%、氢氧化钠掺量1%、水玻璃掺量22g/100g,此参数下铜尾矿胶凝材料28d抗压强度为30.41MPa。经过机械球磨40min后,碳酸钠在适当的碱性环境下使铜尾矿的活性激发到较佳状态,铜尾矿经水化反应生成了大量结晶度较高的C-S-H凝胶与棱柱状钙钒石等水化产物,彼此相互连接构成网状结构,使胶凝材料保持较高的强度性能。     

利用钼尾矿制备矿物掺合料的试验研究

以钼尾矿、矿渣、熟料和石膏为原料制备胶凝材料,探讨了钼尾矿粉的火山灰反应活性和胶凝材料的水化反应活性,并通过化学结合水和SEM对水化产物进行了研究.结果表明,当钼尾矿粉在胶凝材料中掺量为40%,胶凝材料的初凝时间和终凝时间分别为195 min和290 min,胶砂试块28 d抗压强度可以达到55.9 MPa.利用钼尾矿制备的胶凝材料的水化产物以钙矾石和C-S-H凝胶为主,二者的相互交织促进了胶砂试块强度的增长.     

改性煤气化粗渣活性特征及其复合水泥浆体水化硬化性能研究

煤气化技术的规模化应用产生了大量难处理的煤气化灰渣。作为一种富含硅铝酸盐矿物的煤气化灰渣,具备火山灰活性和较低的碳含量特征,可作为辅助性胶凝材料使用。为探讨不同改性效果下煤气化粗渣的活性特征及其对水泥水化硬化性能的影响机制,本文从宏观和微观上对掺有改性气化粗渣的复合水泥浆体的水化放热、抗压强度、水化产物组成与结构进行分析比较。结果表明:添加二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)改性,可明显地提升气化粗渣的粉磨效率和潜在水化活性,有效减少水化诱导期的延长,降低气化粗渣掺加对水泥水化的缓凝效果;添加DEIPA的顺序对复合水泥的水化硬化特性影响不大。经化学和物理协同改性后的煤气化粗渣可以用于硅酸盐水泥的混合材和混凝土的掺合料,在适当掺量(10 %)下可提升复合水泥的力学性能。     

钠盐球磨协同活化铜尾矿及胶凝水化性能研究

为提高铜尾矿活性，制备全尾矿胶凝材料，本文进行了机械球磨、无水Na₂CO₃、Na₂SO₄与铜尾矿共磨提高铜尾矿反应活性实验研究。通过调整钠盐掺量、球磨时间，分析了机械化学球磨过程中粒度分布和矿物相变化；采用球磨活化铜尾矿胶凝材料28 d抗压强度表征活化效果，利用XRD、TG-DTG、FT-IR、SEM-EDS等表征方法，阐明了铜尾矿水化反应机理。研究结果表明：在Na₂CO₃、Na₂SO₄掺量分别为50%、25%,球磨时间分别为40 min、60 min时，铜尾矿活性激发效果最佳；进行钠盐球磨后，铜尾矿粒径减小，颗粒均质化，石英、白云母、叶绿石、钙硅氧化物等主要结晶矿物非晶化，钠盐球磨活性铜尾矿基胶凝材料(CCT样品和SCT样品)28 d抗压强度分别达到了55.4 MPa、30.7 MPa,相比机械球磨铜尾矿(CT),抗压强度分别提高了13倍、7倍；钠盐的掺加对铜尾矿水化反应产物种类无影响，活性铜尾矿经水化反应主要...     

钢渣电解锰渣赤泥复合胶凝材料的水化热研究

本试验选用电解锰渣、赤泥、钢渣作为混合材制备复合胶凝材料,系统优化混合材配比,利用微量热仪法测试了不同掺量混合材的复合水泥水化热,结合复合水泥胶砂强度情况,采用X射线衍射分析了混合材对水泥早期水化及其火山灰放热行为的规律和影响机理。结果表明:当混合材掺量为50%,赤泥:电解锰渣:钢渣为1∶2∶3时,复合水泥胶砂28 d强度可达到38.6 MPa;与普通硅酸盐水泥相比,钢渣、电解锰渣、赤泥的掺入可消耗多余Ca(OH)2,有助于水泥水化产物中钙矾石的稳定,并且C-S-H凝胶矿物相发育得到一定改善。复合胶凝材料水化放热速率降低,放热峰延缓出现,放热总量显著减少。     

磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度和水化特性研究

为实现磷石膏、磷渣固废材料的再生利用,提高工业固废的利用率,以磷石膏、磷渣作为主要原料,采用水玻璃、水泥熟料和磷石膏共同激发磷渣活性制备磷石膏—磷渣基复合胶凝材料。分别探讨磷石膏掺量、水玻璃掺量和磷渣粉磨制度对磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度的影响;并运用SEM、XRD分析磷石膏—磷渣基胶凝材料硬化体的微观结构及组成形貌。结果表明:磷石膏掺量低于50%时,复合胶凝材料各龄期强度与磷石膏掺量成反比;当m(磷石膏)∶m(磷渣)∶m(熟料)=20∶72∶8,水玻璃掺量为1.5%时,胶凝材料28 d抗压、抗折强度均达到最大值,分别为43、6.3 MPa;较单独粉磨磷渣与水泥熟料而言,混合粉磨制度会产生“微介质效应”,有利于提高复合胶凝材料强度;复合胶凝材料主要水化产物为C—S—H凝胶与钙矾石,钙矾石与未溶解的磷石膏作为骨架被生成的C—S—H凝胶包裹、充填、交织在一起,形成致密结构;复合胶凝材料用于替代水泥作为矿区充填材料时推荐磷石膏掺量为20%～40%。     

利用铁尾矿作为混凝土掺和料的基础研究

利用机械力激发矽卡岩型铁尾矿的反应活性,研究机械力作用对铁尾矿粒度分布、火山灰反应活性的影响。以铁尾矿为掺和料制备混凝土,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对胶凝材料的水化反应机理进行基础研究。结果表明,机械力活化能够提升铁尾矿的火山灰反应活性。当铁尾矿粉磨100 min,掺量为30%时,制备出28 d抗压强度达28.55 MPa的胶砂试样,胶凝材料体系中存在着多固废的协同水化反应,促进体系强度不断增加。     

钼尾矿复合胶凝材料的制备及其水化机理研究

为了促进固体废弃物的资源化利用,解决尾矿堆积带来的环境、安全问题,并提供相应的理论依据,以钼尾矿为主要原料制备复合胶凝材料,通过粒度分析、力学性能测试、X射线衍射（XRD）和扫描电镜 （SEM）等测试手段,研究了钼尾矿磨矿时间和掺量对胶凝材料性能的影响及复合胶凝材料的水化机理。结果表明：①当钼尾矿粉磨时间为80 min,比表面积为500 m2/kg,其28 d活性指数接近1.2;钼尾矿掺量为40% ,胶砂比为1∶3,水胶比为0.5时,所制备的复合胶凝材料胶砂块28 d抗压强度为52 MPa。②复合胶凝材料水化反应初期,主要生成水化硅酸钙和钙矾石,为胶砂块提供了早期强度,水化反应后期主要产物为C—S—H 凝胶、水化铝酸钙及钙矾石（AFt）,尾矿残余颗粒及水化产物的凝聚效应为胶砂块强度提供了保障。     

胶结剂性质对全尾砂胶结充填材料抗压强度的影响

针对胶凝材料性质对全尾砂胶结充填材料抗压强度的影响进行了试验研究,采用压汞测孔仪（Autopore Ⅳ9500）测定了固化体的总孔隙率和孔径分布。试验结果表明：当料浆固体浓度分别为70%、78%和86%并且胶凝材料掺量10%（以总固体质量计）时,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体抗压强度分别提高了151%、127%和90%;当料浆固体浓度为86%并且胶凝材料掺量5%、养护龄期分别为7、14和28 d时,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体抗压强度分别提高了68%、97%和141%;当料浆固体浓度为86%并且胶凝材料掺量分别为5%、10%、20%、30%和40%时,掺矿渣水泥比掺水泥的28 d固化体抗压强度分别提高了127%、89%、10%、-12%和-21%。结合压汞测孔数据和固化体抗压强度结果,得出结论：在高水胶比材料（即水胶比大于065）中,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体中孔径更细（即水化产物更多或更分散）,导致固化体中骨料（包括填料）的黏结面积增加而增加固化体抗压强度;在低水胶比材料中,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体中总孔隙率大幅度增加,导致固化体中骨料的黏结强度降低而降低固化体抗压强度。     

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。     

尾矿渣复合胶凝材料制备试验研究

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。     

用钨尾矿制备水泥混合材试验

采用正交试验对钨尾矿制备水泥混合材的工艺进行了设计,选择粉磨时间、TEA掺量、二甘醇掺量以及Na_2SiO_3掺量为考察因素,每因素4个水平的方法进行正交试验。正交试验结果和极差分析表明,各因素对胶砂试块后期抗压强度的影响大小为粉磨时间TEA掺量Na_2SiO_3掺量二甘醇掺量。对胶砂试块进行XRD、FT-IR分析表明,激活后钨尾矿中的SiO_2与Ca(OH)_2发生反应,生成具有水硬性的水化硅酸钙,水化产物的28 d强度明显提高。     

矿渣-脱硫灰基固结剂的尾砂固结效果

为开发利用矿渣和脱硫渣,以矿渣和脱硫灰为主要原料,掺入少量石灰石和活性激发剂后,粉磨制得矿渣脱硫渣基固结剂（矿渣、脱硫灰、石灰石、激发剂的配合比为81∶13∶2.5∶3.5）,并以该固结剂为胶凝材料,以2种不同性质的尾矿为固结对象,对比了固结剂料浆和32.5#水泥料浆的流动度、保水性以及不同养护龄期固结体的无侧限抗压强度。结果表明：固结剂的基本性能指标达到,甚至优于32.5#水泥;固结剂料浆的流动度、保水性均略高于相同条件下的32.5#水泥料浆;提高固结剂的掺量、延长养护时间,其固结体的无侧限抗压强度越高;相同条件下,固结剂固结尾矿的能力明显优于水泥,固结剂掺量为5%时固结体的无侧限抗压强度和水泥掺量为10%的固结体的强度相当。因此,矿渣-脱硫渣基固结剂可以替代32.5#水泥用于尾矿的固结。微观分析表明,随着养护龄期的延长,胶凝材料的水化反应越来越充分,凝胶逐渐充填尾矿颗粒间隙,固结体越来越密实,抗压强度越来越高。