水泥基复合材料铬污染土壤的固化/稳定化修复技术研究

通过无侧限抗压强度和浸出毒性试验研究了单掺硅酸盐水泥胶凝材料、复掺FeSO4与硅酸盐水泥胶凝材料以及复掺生物炭与硅酸盐水泥胶凝材料对铬污染土壤的固化/稳定化效果及机制。结果表明,随着水泥胶凝材料掺量增加,试块强度增加,浸出液六价铬浓度逐渐降低,掺量达到60%时,强度可达到10Mpa以上;FeSO4对六价铬具有良好的还原作用,有效降低了试块浸出液六价铬浓度生物炭对六价铬具有一定的吸附作用,但在降低浸出六价铬浓度的同时也降低了试块强度。因此,建议采用复掺FeSO4与硅酸盐水泥胶凝材料方法对铬污染土壤进行固化/稳定化。     

半干法脱硫灰用于矿渣水泥缓凝剂的试验研究

为探索半干法脱硫灰的利用途径,进行了其用作矿渣水泥缓凝剂的研究。试验对半干法脱硫灰的组成、物理性能进行了分析,考察了脱硫灰用作矿渣水泥缓凝剂的影响因素,并进行了改性研究。结果表明,改性前半干法脱硫灰取代石膏掺加到矿渣水泥中,对凝结时间有较大影响,且随着脱硫灰掺量的增大,初凝和终凝时间均有延长。在含70%矿粉水泥中,当脱硫灰掺量大于0.5%时,试样终凝时间均超出GB175—2007《通用硅酸盐水泥》标准。对不同矿渣量配比的水泥,矿渣量越大,脱硫灰对其影响越大。改性后脱硫灰掺量在1%~5%时,初凝时间缩小1.5h,终凝时间缩短1h,所有试样凝结时间符合标准。     

外加剂对水泥固化铁矾渣性能的影响

在硅酸盐水泥熟料中加入铁矾渣,制备成胶凝材料.分别以粉煤灰沸石、硫化钠和粉煤灰为外加剂,研究其对水泥固化体强度和浸出毒性的影响.在胶凝材料中铁矾渣加入量为60%时,加入沸石、硫化钠为稳定剂,均可提高重金属离子的稳定性,不同固化体的浸出毒性值均低于国家标准.在胶凝材料中加入粉煤灰,粉煤灰掺量增加,固化体强度下降,不同固化体的浸出毒性值也均低于国家标准.     

低成本钢尾渣-矿渣基矿山充填料的优化开发

 为实现多固废协同利用、降低充填成本,在矿渣基全粒级细尾砂胶结充填料基础上,以流动性和抗压强度为表征,利用热闷钢渣磁选尾渣(钢尾渣)替代部分矿渣作为胶凝材料,脱硫灰和水泥熟料替代部分专用添加剂作为外加剂,采用正交试验探寻掺量规律,优化固体填充料配比,开发钢尾渣-矿渣基软性矿山充填料,并研究了外加剂与胶材比、灰砂比等因素的影响。对比分析了矿渣基准组、钢尾渣-矿渣基准组(B1)、强度最优外加剂组分钢尾渣-矿渣组(B7)等3组充填料的微观形貌及XRD图谱以探究其水化机理。结果表明,钢尾渣替代矿渣量增加、外加剂与胶材比减小,充填料浆流动性改善,但充填体抗压强度下降。强度正交试验结果表明,钢尾渣掺量大小决定强度低高,脱硫灰掺量宜高于水泥熟料。进一步调整外加剂组分配比,在灰砂比为1∶6、钢尾渣替代矿渣为20%条件下,找出B7组外加剂组分为脱硫灰、水泥熟料分别替代30%、20%专用添加剂,B7组料浆扩展度为143 mm,充填体形貌为富铁绿泥石胶结假方体钙硅灰石,28 d抗压强度达2.13 MPa,较基准组低0.19 MPa,较B1提高0.26 MPa。该替代方案满足现场充填C2级强度的要求,改善流动性并显著降低了充填成本。优化的外加剂组分配比在灰砂比为1∶4条件下同样具有强度优化作用,但较灰砂比为1∶6条件下低。     

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。     

脱硫石膏—钛矿渣粉复合胶凝材料力学性能研究

将脱硫石膏和钛矿渣粉两种工业固体废弃物综合利用,制备脱硫石膏—钛矿渣粉(简称:FGD-TS)复合胶凝材料。利用XRD、SEM等测试方法研究不同钛矿渣粉掺量对FGD-TS复合胶凝材料反应物物相及微观形貌影响。试验结果表明:随着钛矿渣粉掺量的增加,FGD-TS复合胶凝材料单位体积内的二水石膏晶体量降低,复合胶凝材料试块的2 h抗折与抗压强度均降低。在FGD-TS复合胶凝材料中,钛矿渣粉适宜掺量为10%～20%,钛矿渣粉镶嵌在二水石膏晶体之间,起到了骨架支撑作用,比单一的脱硫石膏的绝干抗压强度提高10%～27%,提高了FGD-TS复合胶凝材料的后期强度,达到《建筑石膏》(GB/T 9776—2008)3.0等级的规定。     

湿法脱硫工艺氧化环境对SDA脱硫灰转化及利用试验研究

在实验室模拟了石灰石石膏湿法脱硫工艺的氧化环境,并开展了该条件下SDA脱硫灰的转化实验,考察了充氧时间、反应温度和搅拌速度等工艺参数对SDA脱硫灰氧化效率的影响,结论为:氧化时间为1~1.5 h,氧化温度为50~55℃,搅拌速度为800 r/min。在优化的反应参数条件下,得出SDA脱硫灰的氧化率为95.7%。另外,还开展了氧化后脱硫灰用于水泥缓凝剂的实验,考察了氧化后脱硫灰的掺量对水泥缓凝时间及强度的影响,为SDA脱硫灰应用于石灰石石膏湿法脱硫工艺提供了参考。     

电石渣-煤基固废混合胶凝体系制硅酸钙板的试验

为减少制备硅酸钙板对矿物原浆资源的损耗和提高对固体废弃物的协同利用效果, 试验以电石渣-煤基固废胶凝体系为原料来研制高强度的纯固废硅酸钙板, 并通过热重-差示扫描量热法、X射线衍射测试来分析硅酸钙板中生成的主要矿物成分及不同配比对硅酸钙板的强度变化关系.研究表明: 在水灰比为0.3的条件下, 使用电石渣完全替代水泥, 将粉煤灰和硅灰按1:1的质量比互掺调制所得的混合胶凝体系最终制得托贝莫来石型纯固废硅酸钙样板.在硅灰占原料的质量分数为0~10%范围内, 样板抗折强度随硅灰添量增加而升高, 硅灰添量为10%时样板达到最大抗折强度, 不同粒径的原料颗粒相互填充, 板内晶体与水化胶凝体相互咬合, 最终使得样板力学性能得到大幅提升; 样板的抗折强度随着NaOH添量的增加呈现先增后降的趋势, NaOH添加质量分数为4%时样板板面平滑, 强度达到最大值11.8 MPa, 该添量为NaOH的最佳添量, 通过扫描电镜分析发现加入4% NaOH时对该胶凝体系的水化反应起到最佳激发作用, 且样板料坯的微观结构对其最终的力学性能有重要影响, 但不起决定性作用, 其中决定其最终强度的是板坯内水化胶凝体的数量、形态以及其相互间的联结方式.      

新型胶凝材料充填配合比优化研究

随着选矿工艺的进步,选矿厂生产的尾砂细粒级占比逐渐升高,井下充填体强度降低,为了满足矿山对井下充填体强度要求不得不增加胶凝材料掺量,这使得充填成本升高,影响了矿山效益。针对锦丰金矿胶结充填体存在的问题,提出对所用胶凝材料进行优化,用胶固粉代替水泥作为胶凝材料,并对胶固粉和水泥开展了充填配合比试验,验证了胶固粉代替水泥作为胶凝材料的可行性,在此基础上又单独对胶固粉开展了配合比优化试验,得到了料浆浓度65%时,5.5%胶固粉掺量即可达到锦丰金矿充填体7 d单轴抗压强度0.35 MPa的要求;从经济效益方面进行分析发现,用胶固粉代替水泥作为胶凝材料,每年可节约充填成本约950万元。     

粉煤灰-脱硫石膏混合体淋滤后抗剪性能试验研究

为研究在有溶蚀作用发生的条件下,粉煤灰-脱硫石膏混合体作为灰坝坝基、路基材料的工程适用性,对五种不同比例的粉煤灰-脱硫石膏混合体试样进行淋滤,分析其淋滤前后抗剪强度变化规律。结果表明:未经淋滤时,混合体的内聚力c与内摩擦角φ随脱硫石膏掺量的增加呈先增后减的趋势,当石膏掺量为30%时,c、φ值最大;经淋滤后,各石膏掺量下的混合体强度均降低,且降幅随石膏掺量的增加而增大。故在无渗流作用发生或渗流作用微弱时,灰膏混合体可以更高的强度替代粉煤灰作为灰坝筑坝材料、路基材料或其他工程材料。     

大掺量冶金渣制备高强度人工鱼礁混凝土的试验研究

通过正交试验研究了用作制备高强度人工鱼礁的钢渣-矿渣-熟料-石膏体系胶凝材料的强度.净浆正交试验表明:钢渣:矿渣的复合比为5:3,并与10%的水泥熟料和10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度.以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到50 MPa以上的人工鱼礁混凝土.利用X射线衍射和扫描电镜分析净浆的水化过程,发现体系在早期水化主要生成AFt相和C-S-H凝胶,在后期钢渣和矿渣的火山灰活性反应对强度的增长起主要作用.      

Enhancement of the cementitious properties of steelmaking slag

The overall objective of this work was to determine whether steel slag might be processed into a sufficiently cementitious material to allow it to be recycled as an additive to ordinary Portland cement clinker. Steel slag has limited cementitious properties due to both a lack of tricalcium silicate and the presence of wustite solid solutions as a predominant mineral phase. This work explores the effects of Fe oxidation state, overall composition, and cooling rate on the mineral structure, crystalline formation, and glass forming ability of several synthetic slags and one commercial BOF slag. XRD, SEM, and EDX analyses were performed on both slow cooled and quenched slags which had been oxidized. The granulated slag product was blended with Portland cement in varying ratios and hydrated to form cylindrical compression specimens. By controlling certain slag processing conditions, specifically the oxidation of bivalent iron and the quenching rate of the molten slag, the cementitious nature of the material is enhanced. This allows the material to be blended with Portland cement (at additions of up to 20% by weight), without affecting the strength and performance of the material.     

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.      

电厂灰渣制备井下膏体充填材料试验研究

为了探究不同灰渣对充填体强度的影响,将流化床底渣、流化床飞灰和粉煤灰按不同比例混合,作为充填骨料,普通硅酸盐水泥作为胶结材料,加水制备膏体材料,进行流动度测试和抗压强度试验.结果表明:(1)流化床灰渣中含有部分胶凝成分,粉煤灰具有减水作用和一定的火山灰活性,二者均为良好的井下充填材料.(2)当膏体材料含水率超过其饱和含...     

锰铁合金渣在混凝土中的应用

将锰铁高炉废渣研磨后过0．08mm筛，分别代替15％、30％和50％水泥，制作成水泥砂浆试件并测试试件强度。试验结果表明，锰渣掺量在0～30％范围内，虽然对试件的早期强度略有影响，但后期强度基本不变，锰渣的合理掺量应在30％左右。烟气灰掺量为15％时，可提高试件的力学性能；当掺量在30％时，会影响试件后期强度。锰渣或烟气灰的掺量高达50％时，均会使试件力学性能大大下降。     

高炉锰铁水淬矿渣活性的研究

深入地探讨了锰铁高炉水淬矿渣的利用。对其潜在水硬性、火山灰性进行了试验研究，测试了水泥试件的抗压强度比，并与普通生铁高炉矿渣、粉煤灰的活性作了对比。     

基于GA?SVM的钢渣基胶凝材料开发及料浆配比优化

针对某露天转地下矿山充填成本高的问题,充分利用矿山周边的工业废弃物开发满足嗣后充填采矿法所要求的充填胶凝材料,并对充填料浆的配比进行了优化。首先,分析了材料的物化特性,采用不同的激发配方进行了室内试验,构建了用于钢渣基胶凝材料配方预测的GA?SVM模型,确定了钢渣基胶凝材料的最佳配方（质量分数）为:钢渣30%、脱硫石膏4%、水泥熟料12%、芒硝1%;其次采用XRD和SEM分析了钢渣基胶凝材料的水化机理;最后基于灰靶多目标决策模型对料浆配比进行优化实验,以强度（7 d和28 d）、工作特性（坍落度、泌水率）、成本为指标优化料浆配比。结果表明,采用新型钢渣基胶凝材料,充填料浆的最佳配比参数为:灰砂比1∶4,固相质量分数为72%。并进行了验证实验,得到相应强度参数和工作特性参数分别为1.74 MPa、3.61 MPa、24.2 cm和5.91%,均满足嗣后充填的要求,此配比条件下的充填成本为每立方米113元,较水泥充填成本降低了38.92%。      

利用固体废弃物生产复合硅酸盐水泥的试验

为了最大限度地利用包钢高炉矿渣微粉和粉煤灰,尽可能地减少熟料用量来配制325复合硅酸盐水泥,对复合水泥的配合比进行试验研究,得出当水渣的掺量小于37%,采用石膏、熟料、水渣、粉煤灰4种原料一起混磨配制复合水泥的各项指标均能达到325复合水泥的标准要求。