NaOH碱激发矿渣地质聚合物的研究

对NaOH碱激发矿渣地质聚合物的早期力学性能、水化程度、活性Al和Si、碱度等进行了研究,结果表明:用NaOH作为碱激发剂激发粒状高炉矿渣制备的地质聚合物具有水化速度快、早期强度高、强度增加快等优点.随水化龄期延长,结构更加致密,形成PSS型结构的地质聚合物.     

矿渣——粉煤灰地聚物注浆材料的制备及性能优化研究

为了降低注浆材料中水泥的使用和开发新型的注浆材料,以粉煤灰和矿渣为前驱体,采用碱激发的方式制备了地质聚合物注浆材料。采用聚丙烯纤维对注浆材料性能进行优化,研究了纤维对地质聚合物注浆材料工作性、力学性能和微观结构的影响。研究结果表明:添加纤维可以提高地质聚合物注浆材料的凝结时间和降低材料的流动性;纤维的掺入显著提高了地质聚合物注浆材料的抗压强度、抗折强度和抗冻性能,同时纤维还能降低材料的干燥收缩率;综合试验结果得出纤维的最优掺量为3%。微观结构测试结果表明添加纤维后,地质聚合物注浆材料的微观结构更加均匀和致密。纤维可以作为地质聚合物注浆材料中的微集料以优化材料的性能。     

矿渣-粉煤灰基地聚合物抗冻性能的研究

以粉煤灰、矿渣等固体废渣为主要原料制备地聚合物,同时以硅酸盐水泥作为对比样,通过快速冻融试验探索了矿渣含量对矿渣-粉煤灰基地聚合物抗冻性能的影响。结果表明:矿渣含量增加能够降低地聚合物的强度损失和质量损失,有效提高其抗冻性能;体系中加入矿渣,地聚合物孔隙率降低,平均孔径和最可几孔径减小,无害孔含量提高,有害孔和多害孔含量降低,抗冻性能优于硅酸盐水泥。     

矿渣/偏高岭土基地质聚合物多孔材料制备与性能研究

以矿渣和偏高岭土为主要原料,铝粉为发泡剂制备地质聚合物多孔材料。试验结果表明:当铝粉用量为0.05%,硬脂酸钾用量为0.4%,减水剂用量为0.15%时,地质聚合物多孔材料7 d抗压强度为4.29 MPa,孔隙率可达41.71%,材料整体工作性能最佳。地质聚合物多孔材料为无定形态,且耐碱性优于耐酸性。由于主孔平均尺寸为1.76 mm,孔结构较为发达,材料的72 h吸水率可达24.87%。     

水玻璃激发矿渣制备纳米地质聚合物研究

采用扫描电镜(SEM)、结合能量散射X-射线能谱分析(EDXA)、场发射扫描电镜(FESEM),对水玻璃激发矿渣细粉水化产物的生成及发展进程中的微观形貌进行了系统的研究.在水化早期,矿渣玻璃体快速解体,形成大量的硅溶胶和铝溶胶覆盖于矿渣表面;随着龄期的延长,硅铝溶胶之间发生缩聚反应,生成相互搭接的树枝状网络结构的地质聚合物凝胶体,表明矿渣玻璃体的解体是一个形成溶胶的过程.而缩聚反应是一个形成凝胶的胶凝过程.纳米地质聚合物结构密实,抗压强度从1d的26.5MPa增至28d的60.IMPa.地质聚合物是由20nm左右的颗粒搭建成的网络结构所组成.     

煤气化粗渣基地质聚合物的热稳定性研究

煤气化粗渣可以作为前驱体制备地质聚合物,其耐高温性需要进一步探究。本文分别对煤气化粗渣中掺入10%TiO₂、30 粉煤灰和30%矿渣制备的地质聚合物进行高温处理,探究在不同温度下4种28 d地质聚合物的热稳定性。结果表明,在100 ℃时,样品抗压强度与常温时相差不大;在200 ℃、400 ℃和800 ℃时,4种样品的抗压强度均出现不同程度的下滑,其中强度衰减最为明显的是掺入矿粉的样品,强度衰减较小的是掺入TiO₂的样品;随着温度的升高,地质聚合物出现了开裂现象,在100 ℃和200 ℃时仅煤气化粗渣地质聚合物有开裂现象,在400 ℃时仅掺入TiO₂的地质聚合物未开裂,在800 ℃时所有地质聚合物均开裂。掺入TiO₂的地质聚合物因含有锐钛矿而具有较好的耐高温性。     

地质聚合物多孔材料的制备及应用研究进展

地质聚合物多孔材料是一种具有三维结构的无定形多孔胶凝材料,因其优异的物理化学性能及绿色简便的制备方法被认为是未来最具发展潜力的胶凝材料之一。针对国内外地质聚合物多孔材料的最新研究,对地质聚合物多孔材料的制备方法,性能以及相关应用进行了总结,着重阐述了溶剂挥发法、直接发泡法、添加多孔填料法等传统制备方法及其特点,同时还归纳了颗粒堆积法、3D打印法、模板法等新兴的制备方法;在相关的性能和应用研究方面,主要对其抗折压的机械性能,隔热保温的热学性能、对有机无机物的吸附和催化性能、膜分离、电磁波吸收等性能做了总结,指出了其在建筑领域、环境治理领域、电磁屏蔽领域的主要应用场景。论文论述了地质聚合物多孔材料发展现状和瓶颈,指明了当前地聚物多孔材料制备研究中存在成孔方法单一,成孔机理有待深入研究;在性能和应用研究中存在实验室固废试验与实际工业试验偏差大,规模化推广应用难。本文旨在总结最新地质聚合物多孔材料相关制备方法和应用研究,进一步推动地质聚合物多孔材料发展。     

尾矿矿渣制备地质聚合物材料工艺条件的研究

以矿渣和尾矿为主要原料,氢氧化钠为激发剂,工业液体硅酸钠作结构模板剂,制备了无机矿物聚合物材料,分别对不同制备条件的地质聚合物的7 d抗压强度进行测试。结果表明,尾矿质量为矿渣质量的80%时所得到的产品的抗压强度最大,为45.10 MPa。Na2SiO3与NaOH的质量比为50%∶50%时所得到的产品的抗压强度最大,为63.79 MPa。固液比为0.35时所得到的产品的抗压强度最大,达38.35 MPa。养护期为14 d时所得到的产品的抗压强度最大,达71.25 MPa。加入钢渣量为固体总量20%时抗压强度最大,为61.86 MPa。     

粉煤灰地聚物复合胶凝材料制备与性能研究

以粉煤灰为原料,通过掺入适量矿渣、水泥的方式,在常温下制备出具有较好性能的粉煤灰地质聚合物复合胶凝材料。结果表明,胶凝材料组成为粉煤灰60%、矿渣25%、水泥15%,碱激发剂中用碱量取8%,水玻璃模数取1.4~1.6,此条件下复合胶凝材料具有较高强度,凝结时间等其他性能指标也符合胶凝材料的使用要求。微观结构分析表明,此时材料生成物结构致密,粉煤灰的地质聚合反应较为充分。     

淮北矿区煤矸石多环芳烃污染特征及毒性评价

煤矸石的不合理处置会给生态系统带来巨大的压力和威胁,为了解决煤矸石再利用困难和利用率低的问题,提出利用煤矸石生产地质聚合物的高附加值策略。以未煅烧的煤矸石为原材料,采用单因素实验设计法,研究了高炉矿渣掺入量、水玻璃模数、碱激发剂添加量、液固比和初始24 h养护温度等因素对地质聚合物基体抗压强度的影响。结果表明,初始24 h养护温度、碱激发剂添加量和水玻璃模数对煤矸石-高炉矿渣基复合地质聚合物的性能有显著影响。通过X射线衍射分析和扫描电镜分析发现,在碱激发剂的作用下,未煅烧的煤矸石结构被破坏,与高炉矿渣协同生成水化铝硅酸钠(N-A-S-H)、水化铝硅酸钙(C-A-S-H)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,从而形成了致密的微观结构。这为煤矸石的大规模资源化利用提供了合理的依据。

     

高炉渣在建材领域的应用

介绍了高炉渣的产生、分类、化学成分和矿物组成,综述了高炉渣在建材各领域的应用原理和应用产品及工艺.     

含稀土高炉渣的矿物组成及钍的赋存状态研究

通过偏光显微镜、扫描电镜，对含稀土高炉渣的矿物组成和钍的赋存状态进行了分析研究。结果表明：黄长石、枪晶石、二价金属硫化物、铈钙硅石是构成高炉渣的主要矿物。元素钍存在于稀土矿物中，其自身不能形成独立矿物，而是以类质同像混入物的状态分散于铈钙硅石矿物中。     

改性高炉渣中钛的赋存状态及分离可能性的研究

本文采用光学显微镜、X射线粉晶衍射、图象分析和扫描电镜等多种手段 ,研究了攀钢含钛高炉渣经选择性析出处理的凝渣中钛的赋存状态、矿物组成及结构 ,计算了钛在各矿物相中的分布 ,测定了原料中钛矿物的解离度 ,为钛的综合利用提供了科学依据。研究结果表明 :炉渣中大部分钛富集于钙钛矿相中 ;通过改性处理后 ,可以使钙钛矿晶体选择性析出并长大 ,进而采用选矿方法将其分离出来 ,为综合利用创造条件。     

钛渣中钙钛矿浮选性能的研究

含钛高炉渣中钛组分弥散分布于多种矿物相中,通过优化热处理条件可使钛富集于充分结晶长大的钙钛矿相中。研究了捕收剂油酸、羟肟酸、十二烷双甲基膦酸捕收剂和氟硅酸钠、水玻璃抑制剂以及浮选时间对改性渣中钙钛矿浮选的影响。     

磷渣开发利用的研究

对我国黄磷和磷渣的生产现状，以及磷渣在水泥工业、混凝土和其它行业中的研究应用情况进行了综述。重点论述了磷渣作为水泥混合材和混凝土掺和料应用时对水泥、混凝土性能的影响，指出了今后磷渣研究应用中有待于进一步解决的问题。     

矿物粒子／聚合物复合材料的研究进展——界面结构、增韧机理与协同效应

矿物粒子/聚合物复合材料的性能很大程度上决定于二者所形成界面结构,矿物粒子的组合可进一步调节和优化材料加工工艺、改善材料的综合性能。综述了近年来国内外有关矿物粒子在聚合物中的分散特征、矿物粒子/聚合物复合材料的界面相结构以及粒子增强韧机理方面的基础研究,总结了矿物粒子的组合使用与材料性能的密切关系,并介绍了典型矿物粒子/聚合物复合材料应用的最新进展。     

矿物粒子／聚合物复合材料的研究进展—制备技术、材料性能与应用特性

介绍了近年来国内外矿物粒子/聚合物复合材料制备技术、材料性能及应用特性,尤其是纳米矿物粒子/聚合物复合材料的最新进展。矿物粒子用于聚合物制备功能复合材料是矿物高效加工的重要研究课题。矿物粒子填充聚合物不但可显著降低成本,而且可改善材料的强度、刚度、冲击韧性等力学性能以及实现复合材料的功能化改性。     

铜渣的处理与资源化

铜渣中含有大量的可利用的资源,对其回收利用日益受到人们的重视。本文总结了各种铜冶炼渣的化学成分和矿物组成,介绍了国内外处理铜冶炼渣的各种方法。通过比较各种处理方法的优点和不足,提出了一种新的能充分利用渣中的铜、铁两种资源的选择性析出的处理方法,并对相关机理进行了说明。     

转炉钢渣在农业生产中的再利用

对转炉钢渣的理化特性进行了简要的介绍,详细论述了其在农业生产上的资源化再利用技术以及施用转炉钢渣肥料后对土壤环境的影响。转炉钢渣应用于农业生产可以使其含有的有益元素得到充分利用,不会对农产品及土壤环境造成危害,而且通过在转炉钢渣中加入添加剂合成新型农业肥料可以有效地提高转炉钢渣肥料的附加值,更好地满足农业生产的高产和优质的需求。     

Effective CO2-specific sequestration capacity of steel slags and variability in their leaching behaviour in view of industrial mineral carbonation

Industrial mineral carbonation of alkaline wastes, an increasingly promising component of carbon capture and storage, may play an important role as a CO₂ mitigation strategy in the context of climate change. Steelmaking slags are of particular interest owing to their high content of calcium. The cumulated ‘effective’ CO₂-specific sequestration capacity (calculated on the basis of calcium and magnesium extracted to a 0.5 M HNO₃ solution) of three basic oxygen and one electric arc furnace slags generated at steel mills in South Africa was 253 kt CO₂ per annum, which was 25.2% lower than their cumulated ‘theoretical’ capacity (estimated on the basis of total calcium and magnesium content in slags). The mineralogical composition and solubility characteristics of slags conferred very distinct leaching behaviours to the slags, including differences in: (i) the amount of heat generated during their dissolution, (ii) their buffering capacity, (iii) the rate and extent of calcium and magnesium extraction from the slags, and (iv) the mineralogical composition of the non-dissolved residues. These findings suggest that separate leaching processes may need to be developed for slags with largely distinct mineralogical compositions and structural features.