铁尾矿基多元体系抗压强度及水化特性研究

以铁尾矿、磷渣、脱硫灰为复合掺和料部分替代水泥，确定掺量为30%的情况下，考察复合掺和料不同配比对水泥砂浆试件抗压强度的影响，采用扫描电镜(SEM)和热重-差示扫描量热(TG-DTG)分析了水化产物数量及微观结构。结果表明，当铁尾矿、磷渣、脱硫灰质量比为1∶2∶2时强度最佳，7 d和28 d强度分别达到24.2 MPa和34.6 MPa。复合掺和料体系中，铁尾矿活性较低，主要起到微集料填充效应，使体系颗粒级配均匀；磷渣、脱硫灰中活性SiO₂、Al₂O₃可以通过二次水化反应进一步为体系提供强度，三者存在耦合效应，协同水化，生成水化硅酸钙(C-S-H)等水化产物促进强度提升。     

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。     

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。     

水玻璃改性水泥对细粒尾矿胶结性能的影响

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为了研究水玻璃对水泥水化反应和细粒尾矿胶结充填材料(CTB)性能的影响机理，采用抗压强度测试、X射线衍射(XRD)、热重(TG)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段探究了水玻璃掺量对CTB抗压强度以及水泥水化产物和微观形貌的影响。结果表明，在一定范围内，水玻璃的掺入能够消耗试样中的Ca(OH)₂，生成大量C-S-H凝胶，形成致密的微观结构，有助于强度的快速发展。由于水泥体系中的Ca(OH)₂被完全消耗，水玻璃掺量的进一步增加并未显著提高C-S-H凝胶的生成量，导致CTB抗压强度的强度增长幅度减弱。     

低碱度铜硫分离抑制剂及抑制机理的研究

在pH=7~8低碱度条件下,以Ca(ClO)₂抑制黄铁矿,进行铜硫浮选分离试验,并探讨了Ca(ClO)₂对黄铁矿的抑制机理。试验表明,Ca(ClO)₂是黄铁矿的良好抑制剂,在矿浆pH=7~8低碱度条件下,不添加石灰,只需加入少量的Ca(ClO)2抑制剂,就可以很好地抑制黄铁矿,实现铜硫分离。Ca(ClO)₂作用前后黄铁矿矿物表面拉曼光谱分析表明, Ca(ClO)₂抑制黄铁矿实现铜硫分离的机理为在矿浆pH=7~8低碱度条件下,Ca(ClO)₂氧化黄铁矿表面,使其表面产生主要成分为Fe(OH)₃和CaCO₃的亲水薄膜,提高了亲水性,使其在铜硫浮选分离作业中被充分抑制,从而实现铜硫分离。     

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。     

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...     

以可溶性磷酸盐为控制剂制备碳酸钙晶须

采用气液碳化法,以可溶性磷酸盐为控制剂,在普通重力场中一步法制备出结晶程度良好、文石相含量高的碳酸钙晶须。研究了可溶性磷酸盐添加量、碳化反应温度、CO₂充气速度、料浆Ca(OH)₂初始质量分数对产品的影响,分析了制备过程中不同阶段产物的XRD图谱,结果表明：作为文石相碳酸钙晶须结晶中心的是Ca₅(PO₄)₃(OH)而非Ca(HPO₄)·2H₂O或Ca₃(PO₄₎₂,适宜碳酸钙晶须生长的条件为n(Ca/P)=1: 0.25、碳化反应温度75 ℃,CO₂通气速度16.2~ 32.4 L/(h·kg)、Ca(OH)₂初始质量分数1.5%~5.6 %。     

用石煤提钒酸浸渣制备蒸压砖

以石煤提钒酸浸渣为主要原料、粉煤灰和消石灰为辅助原料,采用压制成型法制备蒸压砖,当酸浸渣、粉煤灰和消石灰的质量分数分别为62%、20%和18%,成型水固比为16%,成型压力为15 MPa,蒸压养护压力和时间分别为1.2 MPa和6 h时,制品抗压强度可达到《GB11945-1999〓蒸压灰砂砖》规定的MU15标准。XRD和SEM分析结果表明：制品水化前期主要是生成Ca(OH）₂凝胶相;经过蒸压养护后,酸浸渣中的玻璃微珠提供的活性SiO₂与Ca(OH）₂凝胶相反应生成纤维状水化硅酸钙和针叶状托贝莫来石等水化产物,这些水化产物将未反应的酸浸渣粗料紧紧黏结在一起,使制品结构紧密,具有较高的强度。     

利用磷尾矿催化合成碳酸丙烯酯

以固体废弃物磷尾矿为原料,通过高温焙烧法制备尿素醇解合成碳酸丙烯酯反应催化剂。采用TGA、XRD和BET对催化剂进行了表征及性能研究。研究表明:经焙烧后磷尾矿转变为由Ca（OH）₂、MgO和Ca₁₀（PO₄）₆F₂构成的碱性催化剂,其表面的碱性活性中心使催化剂的活性较磷尾矿有大幅的提高。在催化剂的用量极低（0.034%,基于原料质量计算）、反应温度170℃、反应时间2 h、n（1,2-丙二醇）/n（尿素）=4的条件下,碳酸丙烯酯的收率和选择性分别达到81.8%和95.6%。催化剂经多次重复使用活性稍有降低后趋于稳定。      

电化学改性对钙离子活化白云母能力的影响机理

为揭示电化学改性对钙离子活化白云母可浮性能力的影响机制,对CaCl₂溶液进行电解改性并进行了白云母单矿物浮选试验。在此基础上,采用红外光谱、光电子能谱和Zeta电位等手段对白云母样品进行了表征。结果表明:与未改性相比,电化学改性后的Ca2+可使白云母的回收率由62.10%降低到49.00%,在一定程度上弱化Ca2+对白云母可浮性的活化能力。电化学改性弱化Ca2+活化白云母能力的机制在于:电化学改性能够促进Ca2+在溶液中的水解反应程度并生成Ca（OH）₂微溶物。Ca（OH）₂可消耗矿浆中的油酸,导致矿浆中的油酸和油酸根含量减少,也降低了白云母表面活性点Al与油酸根等离子的反应概率。此外,电化学改性后的Ca2+可使白云母表面Zeta电位负向增大,这不利于矿浆中油酸根离子在白云母表面局部正电区的物理吸附,最终弱化了Ca2+对白云母可浮性的活化作用。研究对提高含白云母类非金属矿物的分选效果有一定的借鉴意义。      

铁尾矿粉对干粉砂浆性能的影响及机理分析

为了研究不同比例铁尾矿粉掺量对干粉砂浆和易性、力学性能以及微观机理的影响,采用白象山铁尾矿粉作为研究对象,以不同比例替代干粉砂浆中机制砂和水泥的用量进行试验。研究结果表明：在粉体材料和机制砂总量保持不变的情况下,随着铁尾矿粉替代率的增加,干粉砂浆力学性能逐渐降低;铁尾矿粉以10%的比例替代机制砂,满足M20砂浆和易性及力学性能要求且性能最优;当铁尾矿粉对机制砂和水泥替代率达到30%时,满足M5砂浆和易性和力学性能要求。早期掺入铁尾矿粉能够加速水泥的水化,提高水化程度,生成更多的氢氧化钙;铁尾矿粉中的硅氧断键和铝氧断键在Ca(OH)₂作用下发生重聚反应,生成以硅酸钙、硅铝酸钙为主要成分的复盐矿物;掺入铁尾矿粉后,砂浆结构较为松散,强度降低。在10%～30%掺量替代机制砂和水泥的情况下,干粉砂浆能符合标准规范要求。     

钢渣——矿渣复合胶凝材料的制备及胶凝活性激发试验研究

为了提高钢渣和矿渣的高附加值利用率以及钢渣在胶凝材料中的掺量,研究了钢渣与矿渣掺量、质量比和胶凝活性激发方式对复合胶凝材料抗折、抗压强度的影响,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钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化机理。结果表明:钢渣矿渣掺量为80%、钢渣矿渣质量比为5∶5、钢渣粉磨时间为80 min(比表面积为509 m²/kg)时,钢渣—矿渣复合胶凝材料的28 d抗折强度为7.3 MPa、抗压强度为31.3MPa;选取Na OH、Na₂CO₃、Na₂SO₄和水玻璃为激发剂对胶凝材料活性进行激发,只有水玻璃提高了复合胶凝材料的活性,且当水玻璃模数为2、Na₂O当量为4%时,其28 d抗折强度为8.4 MPa、抗压强度为43.0 MPa。分析水玻璃激发胶凝材料的水化产物发现:其微观形貌紧实致密,生成的C—S—H凝胶、Ca(OH)₂和Aft相互交织,提高了胶凝材料的强度。     

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。     

钙化焙烧-酸浸工艺提取钼精矿中铼的研究

利用热力学计算软件Factsage7.0对Ca-Mo-Re-S-O体系进行了热力学分析, 结果表明, 钙化焙烧的适宜温度区间为600~625 ℃, 此时有利于减缓Re₂O₇的挥发, 生成易溶于稀硫酸的钼酸钙, 从而提高钼和铼的综合回收率。针对钼品位39.27%、铼品位340 g/t的含铼低品位钼精矿, 采用钙化焙烧-酸浸法, 研究了CaO、Ca(OH)₂、CaCO₃等钙添加剂对铼综合回收率和固硫率的影响, 结果表明, 钙添加剂Ca(OH)₂的硫保留率和铼综合回收率在三者中最优; 焙烧温度625 ℃, Ca(OH)₂与钼精矿质量比为1∶1时指标较优, 铼综合回收率可达79.51%, 固硫率达91.49%。     

含钙矿物浮选过程中Ca-油酸胶体捕收剂的作用机理

研究了油酸钠浮选白钨矿、萤石和方解石过程中Ca-油酸[Ca(OL)₂]胶体的存在及其对浮选的影响。溶液化学计算表明,三种含钙矿物溶解的钙离子可以与油酸阴离子反应生成Ca(OL)₂胶体,并且在碱性条件下作为溶液中的主要组分存在和发挥作用。纯矿物试验结果表明,Ca(OL)₂胶体对白钨矿和萤石的捕收能力较油酸钠强,对方解石的捕收能力较油酸钠弱。Ca(OL)₂胶体吸附后的三种矿物表面疏水性差异增大,白钨矿、萤石表面疏水性强于油酸钠作用后,而方解石表面疏水性弱于油酸钠作用后。Ca(OL)₂胶体在白钨矿表面发生化学吸附,在萤石和方解石表面以化学吸附为主,当pH < 9.0时存在一定的静电吸附作用。油酸钠浮选含钙矿物过程中除油酸阴离子直接作用于矿物表面的路径外,存在另外一种重要的作用路径:钙离子与油酸阴离子在溶液中首先生成Ca(OL)₂胶体,Ca(OL)₂胶体在溶液中迁移至矿物表面发生吸附。      

Al(OH)3胶体、腐殖酸和碳酸铀酰在饱和多孔介质中的共迁移

探究了CO₂+O₂地浸采铀工艺中胶体对铀迁移行为的影响规律。以Al(OH)₃胶体、腐殖酸(HA)和碳酸铀酰(UC(Ⅵ))为研究对象,考察了pH=7.6、不同流速下,单一体系(Al(OH)₃胶体或UC(Ⅵ))、二元体系(Al(OH)₃-UC(Ⅵ))和三元体系(Al(OH)₃-UC(Ⅵ)-HA)在饱和石英砂介质中的迁移规律。结果表明,单一迁移体系中,流速更易影响Al(OH)₃的迁移效率,且随着流速增大,Al(OH)₃和UC(Ⅵ)迁移率显著增加。二元迁移体系中,UC(Ⅵ)和Al(OH)₃的迁移在流速5 mL/min时易受抑制,迁移率最小; UC(Ⅵ)和Al(OH)₃共存会互相抑制对方的迁移。三元迁移体系中,UC(Ⅵ)和Al(OH)₃的迁移基本不受流速影响; HA的存在显著促进了UC(Ⅵ)和Al(OH)₃的迁移。本研究为调控改善矿物胶体沉积、提高浸铀效果提供了科学依据。     

金属离子对十二烷基磺酸钠浮选蓝晶石的影响

通过单矿物浮选试验,考察了Na+、K+、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺这6种金属离子在酸性条件下对十二烷基磺酸钠（SDS）浮选蓝晶石的影响,结果表明：一价离子Na+、K+对蓝晶石的浮选基本没有影响;二价离子Ca2+、Mg2+对蓝晶石的浮选有抑制作用,且Ca2+的抑制能力更强;三价离子Fe³⁺、Al³⁺对蓝晶石的浮选有活化作用,且Al3+的活化能力更强。以Ca²⁺和Fe³⁺分别为二价离子和三价离子的代表,通过溶液化学分析了它们的抑制机理和活化机理,结果表明：钙离子在酸性介质中的主要水解组分为Ca²⁺,Ca²⁺易与SDS中的磺酸基形成难溶物,从而使SDS被消耗大量而产生抑制作用;铁离子在酸性条件下对蓝晶石起活化作用的有效水解组分因pH值不同而变化,pH<2.5时FeOH²⁺和Fe(OH)₂⁺是起活化作用的有效水解组分,pH≥2.5时Fe(OH)_3(s)是起活化作用的有效水解组分。     

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。     

铁尾矿—磷渣—脱硫灰三元固废混凝土抗压性能研究

为实现铁尾矿固废材料的再生利用,提高工业固废利用率,以铁尾矿、磷渣、脱硫灰作为掺合料部分代替水泥制备混凝土,研究三元体系下钙相固废与铁尾矿协同作用对混凝土抗压强度的影响,测试不同水胶比、铁尾矿研磨时间、掺合料掺量及掺合料比例对混凝土抗压强度的影响。结果表明,混凝土抗压强度与水胶比呈正相关关系,机械研磨提高了铁尾矿的比表面积,有利于铁尾矿表面与自由水发生水化反应,30%掺量混凝土后期抗压强度较20%掺量下降不大,在铁尾矿比表面积为1 589.3 m²/kg,铁尾矿、磷渣、脱硫灰分别占胶凝材料的6%、16%、8%时制备的混凝土抗压强度最高,28 d抗压强度达到40.9 MPa。通过采用压汞法（MIP）和背散射电子成像技术（BSE）研究了混凝土的微观结构,结果表明,掺合料的掺入优化了混凝土的孔隙结构,促进了界面过渡区的发展。铁尾矿、磷渣、脱硫灰三元体系在30%掺量下对混凝土强度影响较小,可代替水泥制备混凝土。