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。     

金川矿山早强充填胶凝材料配比试验与优化

针对水泥作为胶凝材料充填成本较高的问题,以及为了提高固体废弃物的综合利用率,以酒钢矿渣和脱硫石膏等废弃物为主要原料开发了早强充填胶凝材料。结果表明,当脱硫石膏掺量5%、熟料掺量20%、芒硝掺量1%、渣粉用量74%时,胶凝材料3 d、7 d、28 d抗压强度分别为2.78 MPa、3.45 MPa和7.14 MPa,是矿山设计要求强度的1.85倍、1.38倍和1.43倍。在保证早期强度要求的前提下,为了进一步降低成本,进行了少熟料胶凝材料配比优化试验,得到早强充填胶凝材料的最优配比为：脱硫石膏5%、熟料3%、芒硝1.5%、渣粉90.5%,其3 d、7 d、28 d充填体抗压强度分别为1.89 MPa、3.36 MPa和7.96 MPa,能够满足金川矿山要求,成本仅为以水泥作为胶凝材料充填的65%左右。     

磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度和水化特性研究

为实现磷石膏、磷渣固废材料的再生利用,提高工业固废的利用率,以磷石膏、磷渣作为主要原料,采用水玻璃、水泥熟料和磷石膏共同激发磷渣活性制备磷石膏—磷渣基复合胶凝材料。分别探讨磷石膏掺量、水玻璃掺量和磷渣粉磨制度对磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度的影响;并运用SEM、XRD分析磷石膏—磷渣基胶凝材料硬化体的微观结构及组成形貌。结果表明:磷石膏掺量低于50%时,复合胶凝材料各龄期强度与磷石膏掺量成反比;当m(磷石膏)∶m(磷渣)∶m(熟料)=20∶72∶8,水玻璃掺量为1.5%时,胶凝材料28 d抗压、抗折强度均达到最大值,分别为43、6.3 MPa;较单独粉磨磷渣与水泥熟料而言,混合粉磨制度会产生“微介质效应”,有利于提高复合胶凝材料强度;复合胶凝材料主要水化产物为C—S—H凝胶与钙矾石,钙矾石与未溶解的磷石膏作为骨架被生成的C—S—H凝胶包裹、充填、交织在一起,形成致密结构;复合胶凝材料用于替代水泥作为矿区充填材料时推荐磷石膏掺量为20%～40%。     

利用铁尾矿制备高强结构材料的试验研究

以矽卡岩型铁尾矿、矿渣、水泥熟料和脱硫石膏为主要原料,制备掺铁尾矿胶凝材料.研究了铁尾矿掺量、水胶比和减水剂掺量对高强结构材料力学性能的影响,并利用XRD和TG-DSC对胶凝材料的水化反应机理进行了基础研究.结果表明,当铁尾矿掺量为30％、水胶比0.35、减水剂掺量0.4％时,能够制备出28 d强度达28.55 MPa...     

高钙粉煤灰地质聚合物的制备及耐久性研究

以新疆某电厂高钙粉煤灰为原料,水玻璃为碱激发剂制备了高钙粉煤灰地质聚合物胶凝材料。研究了水玻璃掺量、水胶比、水玻璃模数等对高钙粉煤灰地质聚合物抗压强度的影响,并对制备的聚合物材料进行了耐久性研究。结果表明,以高钙粉煤灰为原料,水玻璃（模数为1.1）掺量为8%、水胶比0.37、标准养护条件下,制备的高钙粉煤灰地质聚合物3 d、7 d和28 d抗压强度值分别为23.0 MPa、33.3 MPa与51.7 MPa。对所制备的地质聚合物进行耐久性研究表明,高钙粉煤灰地质聚合物所有龄期抗压强度均优于42.5水泥胶砂的强度,同时120 d龄期时能够到达83.3 MPa的高强度。      

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。     

地质聚合物的制备及其在尾矿免烧制品中的应用

采用钢渣和粉煤灰作为原料,加入一定量的碱激发剂,制备出了一种较高强度的地质聚合物胶凝材料。当钢渣与粉煤灰比值为1∶1时,加入10%、模数为1的水玻璃,3d强度为29.20MPa,28d强度可达53.71MPa。并以其作为胶凝材料,以铁矿尾矿粉作为骨料,试制了一种钢渣粉煤灰基地质聚合物胶凝尾矿免烧制品。当尾矿加入量为50%或55%时,各个样品的3d强度均在10MPa以上,最高可达16.24MPa,28d强度均在15MPa以上,最高可达23.43MPa。本文还对胶凝聚合反应机理进行了初步探讨。     

响应曲面法优化硫铁矿烧渣生产水泥工艺条件

以硫铁矿烧渣为外加剂,水泥熟料、脱硫石膏、粉煤灰为原料,制备复合硅酸盐水泥。以28 d抗压强度为评价指标,选取硫铁矿烧渣掺量、水泥熟料掺量、灰渣比为影响因素,运用Minitab软件进行试验设计,建立响应曲面回归模型,进行响应曲面分析,优化配合比。结果表明,最佳工艺条件为:硫铁矿烧渣掺量为14%,水泥熟料掺量为70%,灰渣比为1.2。在此条件下,试验制得的水泥28 d抗压强度可达48.66 MPa。     

利用福建某铅锌尾矿和矿渣粉制备高强混凝土试验

通过正交试验来探讨影响铅锌尾矿和矿渣粉制备高强混凝土的因素,并利用XRD、SEM来分析水化产物及微观形貌。试验结果表明:1当矿渣粉磨60 min(比表面积为625.6 m2/kg)、铅锌尾矿和矿渣粉以1∶1的质量比混磨60 min(比表面积为719.1 m2/kg)、石膏掺量为胶凝材料总量的2%时可以制备出28 d抗压强度达到93.75 MPa的高强混凝土;XRD图谱和SEM图片显示,混凝土试件的早期强度主要来源于钙钒石的形成,养护期间体系中C-S-H凝胶生成量的增加,以及C-S-H凝胶与钙钒石紧密穿插在一起是后期强度增长的主要来源。2石膏过量会使体系不断生成钙钒石,钙钒石表面的电性能会发生吸水肿胀现象导致体系破裂,从而使混凝土的抗压强度降低。     

外掺料对石膏基复合材料力学性能的影响

固体废弃物石膏的再利用和高强高性能石膏材料的开发一直是国内外学者研究的热点。以脱硫建筑石膏、水泥和矿渣为主要原料,掺加化学外加剂、化工废石膏和硫酸钙晶须,制备出石膏-水泥-矿渣复合材料。研究聚羧酸高效减水剂和柠檬酸缓凝剂、化工废石膏和硫酸钙晶须的掺量对该复合材料力学性能的影响。研究结果表明:聚羧酸高效减水剂和柠檬酸缓凝剂在石膏基复合材料中的最佳掺量分别为1.0%和0.08%。当煅烧化工废石膏掺量为12%时,石膏基复合材料的7 d抗折和抗压强度分别为3.7 MPa和12.0 MPa,其中抗压强度比空白样还高了0.1 MPa。当硫酸钙晶须的掺量增加到3%时,掺有煅烧化工废石膏的石膏基复合材料的28 d抗折强度为8.2 MPa,28 d抗压强度为31.5 MPa,其值和未掺化工废石膏和硫酸钙晶须试样的力学性能相当。      

激发剂对金川水淬二次镍渣胶结料强度的影响

以脱硫石膏和电石渣为主激发剂、硫酸钠和水泥熟料为辅助激发剂,与金川公司镍冶炼渣熔态还原提铁后产生的水淬二次镍渣制成胶凝材料,再按胶砂比为1∶4与棒磨砂制成质量分数为79%的胶结料,着重考察激发剂用量对胶结料强度的影响。结果表明,当胶凝材料中二次镍渣、脱硫石膏、电石渣、硫酸钠、水泥熟料的质量分数分别为85%、5%、5%、3%、2%时,胶结料的28 d抗压和抗折强度分别达到3.42 MPa和1.96 MPa,满足井下充填用胶结料的强度要求。XRD、SEM分析结果显示,在激发剂作用下,二次镍渣胶凝材料中的玻璃相和结晶态物质均可发生水化反应,水化产物主要为钙矾石和含Ca²⁺、Mg²⁺的硅（铝）酸盐凝胶。     

几种工业固体废弃物对土壤的固化作用

以北京某公路施工工地黄土为土样,用矿渣、粉煤灰和脱硫石膏等工业固体废弃物对其进行了固结试验,并对固结土的固化机理进行了探讨。通过正交试验,确定了固结土抗压强度影响因素的重要性排序为石灰掺量粉煤灰掺量矿渣掺量脱硫石膏掺量;当矿渣、粉煤灰、脱硫石膏和石灰的掺量(与土样的质量比)分别为3.6%,0.3%,0.6%和1.5%时,固结土的抗压强度高达6.26MPa。     

硅钙渣复合地聚物水化机理研究

为实现硅钙渣、粉煤灰及矿渣三种固废的协同利用,本文通过开展不同粉煤灰、矿渣比(灰渣比)下的硅钙渣复合地聚物制备实验,对硅钙渣复合地聚物的水化机理进行了研究。结果表明,硅钙渣复合地聚物是由β-硅酸二钙自身水化和碱激发水化共同形成的一种以C—S—H和C(N)—A—S—H为主的二元复合胶凝材料;相较于晶相矿物,玻璃相矿物更易发生碱激发水化反应,导致灰渣比在0.5以上时7 d水化物中残存大量未反应的莫来石,但随养护时间的延长莫来石会继续进行水化,并在28 d时生成蠕虫状四方钠沸石和条状贝德石。同时在灰渣比为1.0时,硅钙渣地聚物微观形貌最均匀致密,28 d抗压强度最高,达到37.9 MPa,说明此时能够发挥出粉煤灰、矿渣、硅钙渣之间最佳的协同效应。     

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。     

碱矿渣水泥及其对铅锌尾砂的固化效果

通过水泥净浆强度试验和水泥-尾砂浆体流动性及其固化体的强度试验,确定了适宜于尾砂固化的碱矿渣水泥的较好的配合比,和尾砂固化中碱矿渣水泥的适宜掺量。采用低模数水玻璃,按14%与矿渣粉配合得到的碱矿渣水泥,可以获得较好的净浆硬化体抗压强度,最高可达3 d 69.6 MPa,7 d 84.0 MPa,28 d 91.8 MPa。在水泥-尾砂浆体固含量相同的情况下,碱矿渣水泥-尾砂浆体的流动性明显优于硅酸盐水泥-尾砂浆体的流动性,碱矿渣水泥-尾砂固化体强度高于硅酸盐水泥-尾砂固化体强度,尤其是后期强度更加明显。而在控制尾砂浆体流动度相同的情况下,前者固含量可以高于后者2%。SEM对水泥-尾砂固化体内部微观结构的观察表明,碱矿渣水泥-尾砂固化体内部结构显示出明显的胶结特征。固化体内部孔结构的MIP测定结果也表明,碱矿渣水泥用量增加时固化体总孔隙率减小,孔隙中大孔比例减少,小孔比例增加。综合水泥-尾砂浆体流动性和固化体强度两方面的试验结果,可以认为碱矿渣水泥比普通硅酸盐水泥更适合于用作尾砂胶结材料。     

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。     

含稀土尾矿制备无机矿物聚合物的试验研究

将含有稀土元素的尾矿作为掺合料制备新型无机矿物聚合物,通过对其砂浆试件各性能测试来探索其制备的工艺条件,结果表明,当尾矿掺量为30%,水玻璃模数为1.2,水玻璃掺量(以Na2O计)为4.5%时,液固比为0.6时试件的强度最大抗压强度达到48Mpa,抗折强度达到6.8Mpa