正交实验优化钨尾矿地聚物的蒸压养护制度

以钨尾矿为主要硅铝原料、偏高岭土为铝校正料制备地聚物,以恒压压力、恒压时间和卸压时间作为影响因素,以地聚物试块的7d龄期抗压强度作为考察指标,通过正交实验获取最佳蒸压养护条件,并借助XRD和SEM对试块的微结构进行表征。结果表明:恒压压力对钨尾矿地聚物抗压强度影响最大;在恒压压力为0.8 MPa、恒压时间为60 min、卸压时间为40 min时,地聚物可达到最高抗压强度31.13 MPa;微观结构分析说明适宜的蒸压养护制度可使原料中低活性硅铝成分的溶出得到强化,进而提高地聚物的胶凝性并改善其微观结构。     

煅烧制度对高岭土活性及地聚物性能的影响

采用比表面积测试、活性铝含量测定、TG/DSC、XRD和分析测试手段表征煅烧制度对高岭土理化性质和微观结构的影响,揭示煅烧活化高岭土的相关活化机理。采用煅烧后的高岭土为原料制备地聚物样品,以抗压强度评价煅烧制度对地聚物性能的影响。结果表明：高岭土在600~900℃煅烧2 h后,大量羟基被脱除,晶体结构崩塌,煅烧产物为非晶态偏高岭土;在800℃煅烧4 h后,高岭土比表面积和活性硅、铝溶出率均达到最大值,具有较高的反应活性,由其制备的地聚物试样3 d抗压强度达到最大30.22 MPa,高岭土的煅烧制度对地聚物性能具有较大影响;地聚物抗压强度与高岭土中活性铝含量呈正相关。     

利用矿渣和粉煤灰制备地聚物胶凝材料的正交试验研究

为研究矿渣和粉煤灰在地聚物制备中的应用,将不同配比的矿渣和粉煤灰混合后作为硅铝原料,经机械粉磨和激发剂激活后制备地聚物胶凝材料。正交试验研究了矿渣和粉煤灰的配比、水灰比和水玻璃模数3个因素对地聚物抗压强度的影响,并采用XRD、SEM对地聚物的微观结构进行分析。结果表明：当矿渣和粉煤灰配比为1:1、水灰比为0.4、水玻璃模数为1.2时,所制得地聚物28d龄期的抗压强度最高,达到68.45MPa。XRD和SEM分析表明：随着试样养护龄期的增长,生成更多的硅铝酸盐凝胶体,并且原料中部分晶相逐渐转化为非晶相,非晶相凝胶将未反应完的原料颗粒紧紧黏结在一起,使试样结构更致密,从而有利于抗压强度的提高。     

激发剂的性质对页岩提钒尾渣基地聚物性能的影响

为研究地聚物的弱碱性激发技术,以湖北某地的页岩提钒尾渣为原料,进行了地聚物碱激发研究。主要研究了不同偏高岭土掺量、激发剂模数和激发剂用量对地聚物抗压强度的影响。最终确定在m（提钒尾渣）:m（偏高岭土）=9:1,弱碱性激发剂Na₂SiO₃的模数为3.0,Na₂SiO₃的掺量为14%的激发制度下,地聚物试样3 d的抗压强度即可达到27.55 MPa,极大地提高了地聚物的抗压性能。对不同模数的硅酸钠下制备的地聚物进行物相转变、化学键变化和微观形貌分析,发现在液体硅酸钠的作用下,页岩提钒尾渣中的石英被进一步溶解;溶解的无定形硅铝物质与液体硅酸钠中的硅酸根反应逐渐生成硅铝凝胶相;液体硅酸钠中的硅酸根起一个诱导作用,液体硅酸钠的模数越高,其硅酸根含量越高,与页岩提钒尾渣中的无定形硅铝物质反应也越迅速,从而生成更多的硅铝凝胶相,促进了地聚物抗压强度的提高,实现了地聚物的安全制备。      

硫酸铵焙烧粉煤灰的熟料溶出动力学研究

以低活性钨尾矿为主要原料制备高活性的地聚合物反应前驱物,在直接加水条件下合成地聚合物试样。结果表明,助剂种类对加水一体化合成的地聚合物的抗压强度影响显著,地聚合物反应前驱物制备的最佳试验条件为:助剂种类为氢氧化钾,煅烧时间1 h,粉末硅酸钠掺量15%,在此条件下加水一体化合成的地聚合物7 d抗压强度达18.78 MPa。此外,研究认为高温湿气养护不利于该条件下所制成的地聚合物强度发展。     

加水一体化合成钨尾矿基地聚合物研究

以低活性钨尾矿为主要原料制备高活性的地聚合物反应前驱物,在直接加水条件下合成地聚合物试样。结果表明,助剂种类对加水一体化合成的地聚合物的抗压强度影响显著,地聚合物反应前驱物制备的最佳试验条件为:助剂种类为氢氧化钾,煅烧时间1 h,粉末硅酸钠掺量15%,在此条件下加水一体化合成的地聚合物7 d抗压强度达18.78 MPa。此外,研究认为高温湿气养护不利于该条件下所制成的地聚合物强度发展。     

矿渣掺量对偏高岭土碱激发过程和产物性能的影响

为改善偏高岭土基地聚物的性能,在偏高跨土中加入不同掺量的矿渣(10%～50%),分析不同矿渣掺量对地聚物碱激发反应放热量、抗压强度和孔径结构的影响结果表明:偏高岭土中加入矿渣后,有利于碱激发反应的充分进行和地聚物抗压强度、致密度的提高随着矿渣掺量的增加,碱激发反应速率提高,总放热量增大,生成地聚物的抗压强度提高,地聚物孔隙率显著减小,且孔径分布逐渐向微孔方向移动.当矿渣掺量为50%时,80℃养护3d和7d抗压强分别达到73.4MPa和74.4MPa,3d龄期试块的孔隙率仅为446%,孔径尺寸小于20nm.     

锰尾矿渣/偏高岭土地聚物制备及性能研究

本文研究了锰尾矿渣代替部分偏高岭土制备地聚物。通过实验,探讨了锰尾矿渣代替部分偏高岭土的比例、水玻璃模数和养护时间对地聚物力学性能的影响,对在自然条件下养护3天、7天和28天的力学性能测试结果表明,当锰尾矿渣掺入比例为30%、水玻璃模数为1.4时,地聚物具有最强的抗压强度,达到70.3MPa。同时利用XRD、IR和SEM/EDS测试技术对地聚物的水化过程进行了分析探讨。     

蒸压制度对赤铁矿尾矿蒸压砖强度的影响

研究了蒸压制度对赤铁矿尾矿-石灰-黄沙体系蒸压砖抗压强度的影响,确定了原料中尾矿、石灰、黄沙的质量比为70∶15∶15,成型压力为20 MPa的砖坯的适宜蒸压制度为：升压时间2.1 h,蒸汽压力1.2 MPa,恒压时间6 h,降压时间3.5 h。利用XRD、DSC对蒸压砖抗压强度形成机理进行了探讨,结果表明,赤铁矿尾矿－石灰－黄沙体系在1.2 MPa蒸汽压力下首先生成了水石榴石,而后生成CSH(Ⅰ)凝胶和高强度的托勃莫来石,随着蒸压时间的延长,托勃莫来石逐渐转化成强度相对较低的硬硅钙石。     

煅烧制度对偏高岭土胶凝活性的影响

高岭土经适当温度煅烧后,具有较高火山灰活性,经碱激发可制得较高强度的地聚物.实验结果表明,高岭土经900 ℃煅烧6 h后,反应活性最高,在高液固比(1.14)下经碱激发后生成的地聚物抗压强度最高,80 ℃下养护3 d和7 d抗压强度分别达到28.4和31.8 MPa.对原料和煅烧产物的分析结果证实,高岭土煅烧后生成了高活性的偏高岭土,其晶体结构由晶态转变为非晶态,Al的配位数由6配位转变为以5配位为主.     

高岭土基矿物聚合物材料的制备及抗压强度的影响因素

以高岭土、水玻璃和NaOH为原料,制备矿物聚合物材料,研究高岭土煅烧温度及掺量、水玻璃和NaOH的掺量、养护温度分别对矿物聚合物抗压强度的影响。结果表明,高岭土煅烧温度升高、掺量增大、水玻璃和NaOH的掺量的分别增大,矿物聚合物抗压强度均先增大后减小;提高养护温度,可以显著提高矿物聚合物的早期抗压强度,缩短养护时间;并讨论了各影响因素的作用机理。最后得出矿物聚合物的最佳合成条件为:高岭土在600℃煅烧4h,高岭土、水玻璃、NaOH的配比为7.5∶6∶1,在60℃下养护2h,抗压强度可达70MPa以上。     

粉煤灰基地聚合物的制备及性能研究

以电厂废渣Ⅱ级低钙粉煤灰为原料,利用碱激发搅拌法制备了粉煤灰基地质聚合物。当水玻璃模数为1.2,nSi/nAl为1.96,养护温度为60℃时,强度最高为41.13 MPa,体积密度为1.66 g/cm3;水玻璃的模数、nSi/nAl、养护温度对地质聚合物的强度、体积密度影响较大,随着参数的增加,抗压强度都表现为先增加后降低的趋势;粉煤灰地质聚合物XRD谱图与原灰相比,在29.508°处出现非晶的漫散射宽峰,且莫来石、石英衍射峰降低,说明地质聚合反应已发生,形成一种“半晶态”物质。     

利用冶炼渣制备地聚合物胶凝材料的正交试验研究

以铅锌冶炼渣为硅铝原料,脱硫石膏和水玻璃为激发剂制备了地聚合物胶凝材料。正交试验研究了冶炼渣预粉磨时间、冶炼渣与激发剂混磨时间、脱硫石膏掺量和水玻璃掺量4个因素对地聚合物抗压强度的影响。结果表明:当冶炼渣预粉磨60min、冶炼渣与激发剂混磨70min、脱硫石膏掺量为4wt%、水玻璃掺量为9wt%时,所制的地聚合物3d、7d和28d龄期的抗压强度均较高,分别达到26.03MPa、31.22MPa、36.48MPa。XRD和SEM分析表明:地聚合物的微观结构致密性较好,非晶态凝胶体将未反应完的冶炼渣颗粒紧紧胶结在一起,并有针状钙矾石穿插其中,从而有助于抗压强度的提高。     

活化钼尾矿制备地聚物胶凝材料的研究

以活化钼尾矿为主要原料,在碱激发作用下制备地聚物胶凝材料.考察了激发剂模数、硅铝摩尔比、液固比等因素对钼尾矿地聚物胶凝材料力学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等检测手段对样品进行表征.结果表明,钼尾矿地聚物胶凝材料的最佳制备条件为:激发剂模数1.6,硅铝摩尔比2.8,...     

复合型镁质胶凝材料的制备原理

以广西临桂县白云石为原料,煅烧、磨细后成为苛性白云石镁质胶凝材料,与氯化镁溶液调和后的强度较低,其24h标准稠度净浆的抗折强度仅达到1.0 MPa,3d净浆抗压强度仅达到8.8 MPa,将苛性白云石镁质胶凝材料与菱苦土按适当比例混合后可构成复合型镁质胶凝材料,其24h标准稠度净浆的抗折强度可达到9.3 MPa,3d净浆抗压强度可达到74.8 MPa,用以生产机电设备的包装箱等制品是可行的.在一定程度上增加复合型镁质胶凝材料的细度,能够增加复合型镁质水泥的强度.复合型镁质胶凝材料的凝结时间和安定性均合格.     

Utilisation of iron ore mine tailings for the production of geopolymer bricks

This study presents a methodology for making bricks, in a cost-effective and environmentally friendly manner, using the tailings produced from iron ore mines in Western Australia (WA). The study was based on the geopolymerisation process, which is known to conserve energy by reducing the emission of greenhouse gases. The reduction is accomplished by avoiding the processes of high temperature kiln firing, traditionally utilised when making bricks from sandy soils with high clay content. In this study, the sodium silicate was added to the mine tailings in powder form, as an activator for the formulation of the geopolymer bricks. The effects of the initial setting time, curing temperature, curing time and activator content on the unconfined compressive strength (UCS), water absorption and other durability properties of the bricks were investigated. X-ray diffraction analysis was performed to investigate the phase composition of the geopolymer bricks. The bricks achieved an UCS as high as 50.53 MPa for the optimum values of the parameters. Technically, the geopolymer bricks that were produced met both the American Society of Testing and Materials and the Australian Standards (AS) requirements for bricks. A cost analysis of the geopolymer bricks is also presented, and this shows that the cost of geopolymer bricks is lower than that of the commercial, fired clay bricks.     

粉煤灰基地质聚合物凝结时间的影响因素研究

以粉煤灰为原料,系统研究了水玻璃模数及掺量、水胶比、温度、外掺剂等参数对粉煤灰基地质聚合物凝结时间的影响。研究结果表明,随着温度升高,地质聚合物凝结时间显著降低;在10℃条件下,地质聚合物凝结时间随着水玻璃掺量增加而增加,随水玻璃模数增加先增加后减小,水胶比对地质聚合物凝结时间影响较小,掺入Ca(OH)₂会促进地质聚合物的凝结。在粉煤灰掺量100%、水玻璃模数1.2、水玻璃掺量8%、水胶比0.35、养护温度10℃条件下,地质聚合物的初凝及终凝时间分别为65 min和114 min,在养护3 d和28 d后,地质聚合物的强度分别为23 MPa和51.7 MPa。