钢渣基多固废掺合料制备水泥砂浆及其力学性能研究

为解决钢渣粉作为单一掺合料的活性指数低的问题,将钢渣与粉煤灰、锂渣、磷渣复掺制备钢渣基多固废水泥砂浆。通过力学性能测试,讨论掺合料配合比对二元、三元钢渣基多固废掺合料活性的影响。利用XRD、SEM手段对典型掺合料水化产物及微观形貌进行分析。结果表明:钢渣早期和后期均表现出较低的活性,锂渣具有良好的早期活性,而磷渣早期强度较差;二元掺合料中钢渣-锂渣活性最高且大于两者单掺,钢渣、锂渣在碱性环境下发生水化并提供不同的活性组分,有利于砂浆强度的提升;三元掺合料中钢渣-磷渣粉-锂渣复掺比例为5∶1∶4时,砂浆抗压强度最高,28 d砂浆抗压强度37.21 MPa。钢渣、锂渣发生水化反应的同时,磷渣中硅酸盐玻璃体在碱性环境激发下解离出活性Si O2,生成了更多的C—S—H等水化产物,三者具有一定耦合作用。     

电石渣激发超细化铁尾矿水泥胶砂的力学与耐久性能研究

针对低活性铁尾矿固废资源,辅以湿法研磨手段,以电石渣为弱碱性激发剂,展开电石渣-超细化铁尾矿水泥胶砂复合材料体系的力学性能与耐久性能研究。结果表明:湿法研磨120min可使铁尾矿中值粒径达到0.89μm,且超细化处理与电石渣激发均可在一定程度上提升复合材料体系的力学性能与耐久性能,电石渣-超细化铁尾矿胶砂体系在30%铁尾砂矿掺量条件下,3d、28d抗压强度最高可达17.2MPa、42.1 MPa。复合体系抗氯离子渗透性能在超过30%铁尾矿掺量易产生倒缩现象,抗碳化性能不及纯水泥试块,但可以满足基本耐久性要求。     

镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料的试验研究

以未经改性的镍石膏、钛矿渣和P·O42.5水泥为主要原料制备镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料,通过物理力学性能及微观性能测试,分别研究了生石灰、矿物掺合料、硫铝酸盐水泥掺量和养护制度对镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料物理力学性能的影响。结果表明,以生石灰作为碱性激发剂,掺量在6%时效果最好;加入4%偏高岭土和2%硫铝酸盐水泥后,基体的凝结时间大大缩短,早期强度显著增加,后期强度也有所增长;养护制度对基体3d和7d强度影响较大,28 d强度保持一致。     

聚合铝对锂渣-水泥复合胶凝材料 水化硬化特性的影响

锂渣具有火山灰活性,可作为辅助性胶凝材料应用于水泥基材料中,但其较低的水化活 性导致材料的力学性能和耐久性能下降。 针对锂渣在复合胶凝材料中的低水化程度,本文采用 一种无机高分子聚合铝作为激发剂来提升锂渣的水化反应活性,通过测定材料的胶砂强度、化学 结合水量等宏观性能,并结合水化放热特性、水化产物矿物组成及背散射显微形貌等微观表征, 分析了聚合铝对锂渣－水泥复合胶凝材料水化特性的影响及作用机理。 结果表明:聚合铝的掺入 显著提高锂渣－水泥复合胶凝材料２８ｄ龄期的抗压强度和化学结合水含量,分别增长了２６*８％ 和５％;早期水化反应中,聚合铝的掺入加速了锂渣－水泥复合胶凝体系的矿物相溶解和晶体的生 长,增加了水化产物的成核总量,水化产物中出现了大量的钙矾石、水化铝酸钙、氢氧化钙及非晶 态水化凝胶;聚合铝的掺入促进了锂渣－水泥复合胶凝体系的水化和锂渣颗粒的溶解与侵蚀。     

生活垃圾焚烧飞灰-底渣协同制备充填体力学性能研究

为妥善处理生活垃圾焚烧产物(焚烧飞灰和焚烧底渣),从固体废弃物协同利用的角度出发,探究焚烧飞灰与焚烧底渣替代部分水泥应用于矿山充填领域的可行性.将生活垃圾的焚烧飞灰与焚烧底渣混合制备充填体,对养护龄期为3,7,28 d的充填体开展单轴抗压强度测试,基于混料试验设计建立抗压强度回归模型,结合响应面法分析不同掺量的焚烧飞灰和焚烧底渣对充填体力学性能的影响规律,并得出掺量最优配比.研究结果表明:当焚烧飞灰为35.3％、焚烧底渣为40.4％、水泥为24.3％,质量浓度为70％时,充填体的力学性能指标达到最优.掺入适量的焚烧飞灰和焚烧底渣可以延长水化反应过程,显著提高胶凝体系的水化反应程度,根据XRD测试和SEM 观测得出,主要水化产物为水化硅酸钙和钙矾石,使充填体内部形成致密网状结构,进而提高充填体力学性能.     

大比例掺用铁尾矿制备轻质保温墙体材料

以水泥为胶凝剂、黄石市灵乡铁矿尾矿为主要原料制备轻质保温墙体材料,研究了轻骨料膨胀珍珠岩、铁尾矿及其碱性激发剂掺量和水灰比对试件抗压强度、容重、导热系数的影响。结果表明：试验用碱性激发剂对铁尾矿的活性有显著的激发作用,从而可提高铁尾矿的掺用比例、减少水泥用量;当水泥、铁尾矿、激发剂、膨胀珍珠岩的质量比为1∶2.5∶0.25∶0.63,水灰比为0.8时,试件28 d的抗压强度＞5 MPa、容重＜900 kg/m3、导热系数<0.231 W/（m·k）,满足轻质保温墙体材料的性能要求。     

掺纤维加筋水泥基充填材料力学性能及流动性能研究

针对深部开采复杂地下环境带来的充填体质量低、易开裂、稳定性差等问题,利用矿渣微粉、镁渣、脱硫石膏开发低成本胶凝材料,采用玻璃纤维作为改性材料调控充填体力学性能。首先,对试验材料开展物化特性研究;其次,采用正交试验法设计25组配比组合进行试验,综合极差分析和方差分析,探讨纤维掺量、纤维长度、镁渣掺量对充填料浆流动性能及力学性能的影响规律。试验结果表明：单位体积内纤维掺量和纤维长度的增加,提升了纤维与骨料颗粒间的接触面积,阻滞了颗粒的正常流动,增加了料浆黏度和屈服应力,充填料浆流动性呈不断降低趋势。随着纤维掺量、纤维长度和镁渣掺量的增加,充填体强度呈先上升后降低的趋势,当纤维掺量0.6%、纤维长度9 mm、镁渣掺量15%时,充填体的抗压强度达到最大值。极差分析和方差分析表明,各试验因素对充填体1 d、3 d和7 d抗压强度影响的主次排序为纤维掺量>纤维长度>镁渣掺量;纤维掺量是影响充填体28 d抗压强度的主要因素,镁渣掺量次之,纤维长度的影响最小。     

利用造纸白泥和页岩混烧制备水泥混合材的工艺研究

对造纸白泥-页岩活性混合体系的配比进行设计与优化.研究了混合体系钙硅比(摩尔比)、混料时间、成型压力、煅烧温度、保温时间、冷却方式等工艺参数对活性体系的影响,并初步确定了合理的工艺参数.结果表明,利用造纸白泥和页岩在适当工艺条件下制备的水泥混合材,其活性指数可达到二级粉煤灰标准,混合材单掺20％可满足PO42.5水泥生产.     

利用工业废渣制备充填胶凝材料的研究

为了降低矿山充填成本,以钢渣、矿渣等工业废渣为主要胶凝组分制备充填胶凝材料,研究了电石渣对其性能的影响。借助XRD、SEM测试手段分析了胶凝材料化产物的矿物组成和微观形貌。实验结果表明向充填胶凝材料中单掺15%的电石渣时,充填胶凝材料3、28 d抗压强度分别达到了16.3、38.6 MPa,与未掺电石渣的试样相比,3、28 d抗压强度分别提高了34.7%、26.3%;用25%的矿渣等量取代钢渣时,充填胶凝材料3、28 d抗压强度分别达到了26.4、48.3 MPa,与未掺矿渣的试样相比,3、28 d抗压强度分别提高了63.9%、28.5%,凝结时间缩短。     

化学激发剂对铜渣粉基胶凝材料性能的影响

为研究化学激发剂对铜渣粉-水泥复合胶凝材料性能的影响,测试了铜渣粉掺量为30％、45％,激发剂掺量为0.5％、1.0％、2.0％时铜渣粉复合水泥胶体的抗压强度,采用抗压强度比定量分析激发剂对铜渣粉复合水泥胶体的激发效果,利用扫描电镜观察激发剂作用下铜渣粉复合水泥胶体水化产物的微观形态.结果表明,随着铜渣粉掺量的增加,水...     

赤泥掺加量对保温装饰建筑陶瓷性能的影响

利用建筑垃圾、抛光砖废料和黏土为主要原料,通过掺加大量赤泥,制备保温装饰一体化建筑陶瓷材料。研究了赤泥掺加量对保温装饰一体化建筑陶瓷材料的体积密度、孔隙率、抗压强度、导热系数和软化温度的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品物相组成和形貌进行表征。结果表明:当赤泥的掺加量为35%时,制备的样品发泡均匀,气泡大小较一致,体积密度为0.25 kg/m3,孔隙率达到74.58%,抗压强度为9.87 MPa,导热系数为0.059 W/(m·K),软化温度为1170℃,耐燃烧性达到A1级。     

利用铁尾矿制备微晶泡沫玻璃的热处理工艺研究

以商洛某尾矿库现存铁尾矿为主要原料,以废玻璃为增硅剂,CaCO₃为发泡剂,TiO₂和CaF₂作为复合晶核剂,采用粉末法二次烧结法制备微晶泡沫玻璃,研究了发泡工艺和微晶化工艺对其抗压强度、密度以及热导率的影响。结果表明:在1 350℃、保温2 h条件下获得了最佳熔制效果的基础玻璃;铁尾矿掺入质量分数为40%,在900℃时发泡30 min、1 120℃微晶化处理2 h后,制得了孔径尺寸为1.6~2.0 mm、表观密度为1.679 g·cm-3、抗压强度27.22 MPa、热导率为0.107 W·（m·K）-1的微晶泡沫玻璃。      

偏高岭土制备外墙保温材料试验

市场上现有无机保温材料导热系数低、保温性能差,为此,以偏高岭土为主要原料、水玻璃为碱激发剂、双氧水为发泡剂,通过聚合反应制备新型外墙保温材料,考察水玻璃用量、发泡剂用量和养护温度对保温材料密度、抗压强度和导热系数的影响。结果表明：当水玻璃与偏高岭土质量比为1.0、双氧水用量为偏高岭土质量的2%、养护温度为60 ℃时,获得的保温材料导热系数为0.115 W/(m·℃)、密度为356 kg/m3、抗压强度为0.821 MPa。试验结果可以为偏高岭土制备外墙保温材料工艺提供技术支持。     

高硅铁尾矿制备陶粒工艺试验研究

以铁尾矿为原料,粉煤灰为成分校正剂制备高强轻质陶粒。利用热分析仪（TG-DSC）和X射线衍射仪（XRD）分析了原料的热反应过程,确定陶粒烧制温度范围。设计正交试验研究了成分配比、烧制温度、高温区升温速率和保温时间对陶粒堆积密度、表观密度、吸水率和筒压强度的影响,优化陶粒制备工艺。结果显示,陶粒的原料配比对堆积密度和表观密度影响较大,而烧制温度对吸水率和筒压强度影响较大。料球中Al₂O₃含量为17%,以10℃/min的速度升温至1 000℃,再以25℃/min的速度升温至1 210℃,保温30 min,所制备陶粒堆积密度888.20 kg/m3,表观密度为1 907.14 kg/m3,筒压强度为8.34 MPa,1 h吸水率为5.04%,满足国标GB/T 17431.1—2010中规定的900级轻质高强陶粒性能要求,为高硅铁尾矿的综合利用提供了一条新途径。      

碳酸钙晶须对碱激发高炉矿渣保温材料性能的影响

以高炉矿渣为主要原料,氢氧化钠为碱激发剂,双氧水为发泡剂,碳酸钙晶须为改性剂制备新型无机保温材料。探讨了碳酸钙晶须掺量对所制取保温材料物理性能的影响。试验结果表明：以高炉矿渣质量为基准,在碱激发剂氢氧化钠和发泡剂双氧水添加量分别为6%和2%、水固比为0.5 g/mL的情况下,添加3%的碳酸钙晶须的试件（养护时间为28 d）体积密度为0.52 g/m3,抗压强度为1.15 MPa,导热系数为0.081 W/m·K,该材料的物理性能达到保温材料的标准。     

基于正交试验分析影响泡沫玻璃性能的主要因素

材料配比和烧制工艺均会对泡沫玻璃的性能产生较大影响。以碳酸钠掺量、粉煤灰掺量、发泡温度和发泡时间为主要因素,设计4因素3水平的正交试验,研究各因素对泡沫玻璃抗压强度和导热系数的影响。当粉煤灰掺量达到25%时,抗压强度显著提高;碳酸钠掺量和发泡时间分别为3%和30 min时,抗压强度达到最大;发泡温度对抗压强度的影响则不明显。当粉煤灰掺量、碳酸钠掺量、发泡时间和发泡温度分别在20%、3%、20 min和840℃时,导热系数最小。粉煤灰掺量在4个因素中对抗压强度和导热系数两个指标的影响均最显著,在设计泡沫玻璃配合比时,首先要确定合理的粉煤灰掺量。     

钼尾矿免蒸压加气混凝土的试验研究

采用免蒸压工艺,研究了钼尾矿、水泥、石灰及矿渣对加气混凝土性能的影响。结果表明:随着水泥和石灰添加量的增大,加气混凝土的强度分别呈增大和先增大后减小的变化趋势,其干密度均呈现出先减小后增大的变化趋势,矿渣的掺入明显提高了混凝土制品的强度,但同时增大了制品的干密度。其最佳的原材料配比为(钼尾矿∶矿渣∶水泥∶石灰∶石膏)=(40∶25∶10∶22∶3),Al粉的质量分数为0.06%,水料比质量分数为0.6。此配比下所得加气混凝土制品抗压强度为3.12 MPa,干密度为660 kg/m3。     

萝北某石墨尾矿铁含量对制备发泡陶瓷性能影响研究

通过磁选工艺降低石墨尾矿混合原料的铁含量,研究了铁含量对制备发泡陶瓷的性能影响。结果表明,磁选工艺可以显著降低石墨尾矿的铁含量;当磁选给矿?0.074 mm含量为71.64%、磁场磁感应强度为0.8 T、矿浆质量浓度为15%时,石墨尾矿TFe₂O₃含量从6.37%降低到2.18%。通过发泡陶瓷制备试验发现,磁选后的混合原料的TFe₂O₃含量从4.65%降低到1.81%,制备的发泡陶瓷外观颜色明显改善,抗压强度从7.2 MPa提高到7.9 MPa,导热系数从0.33 W/(m·K)提高到0.36 W/(m·K);抗压强度有所提高,保温性能有所降低,整体上磁选前后发泡陶瓷的性能差异较小。      

赤泥低温烧结制备长石—刚玉质复相陶瓷

以拜耳法赤泥为主要原料,添加铝矾土熟料、锂瓷石在低温条件下制备长石-刚玉质复相陶瓷。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对陶瓷的物相组成和形貌进行分析。研究了赤泥的含量、烧结温度等对陶瓷的体积密度、收缩率、吸水率、孔隙率、抗压强度的影响。研究结果表明:当赤泥在原料中的质量分数为60%、烧结温度为1 050 ℃时,制得复相陶瓷的性能最优,其物相组成为钙长石、刚玉、赤铁矿、石英、玻璃相以及少量的莫来石相,体积密度为1.85 g/cm3,收缩率为7.34%,吸水率为19.87%,抗压强度为79.48 MPa,其有害组分的溶出试验进一步表明钠、钾、钙等有害元素均稳定固化在产物中,产品在墙体装饰、陶瓷和耐火材料等领域具有广泛的应用前景。