改性赤泥免烧砖的制备与放射性屏蔽机理分析

针对赤泥免烧砖广泛存在的高放射性问题进行了制备工艺优化,并对所制改性赤泥免烧砖进行了性能测试,分析了其强度形成机理与放射性屏蔽机制。研究发现:通过常压石灰水洗法改性处理赤泥、添加复合外加剂、提高早期养护温度等优化措施可以改善并解决这些问题,经优化后的制备工艺可以制成满足相关标准规定MU15级的改性赤泥免烧砖;赤泥免烧砖的强度是由机械挤压作用、赤泥的水化反应、石灰水玻璃的水解和原料的水化反应等共同作用的结果;硫酸钡、硼砂及水化硅酸钙的固结等因素共同作用致使赤泥免烧砖的放射性得到有效控制。      

CFBC固硫灰水泥早期强度性能研究

以CFBC(循环流化床)固硫灰为水泥混合材,CFBC固硫灰掺量、固硫灰级配、水胶比、激发剂种类和激发剂掺量等为变量,系统研究了CFBC固硫灰水泥砂浆试块3 d/28 d强度性能.采用SEM对CFBC固硫灰水泥在有无激发剂情况下的水化过程机理进行了分析,并对CFBC固硫灰水泥应用上进行了改进和建议.     

赤泥-煤矸石基胶凝材料水化过程XPS分析

为了透彻了解赤泥-煤矸石基胶凝材料水化过程中所发生的物理化学变化,采用X射线光电子能谱技术（XPS）对赤泥-煤矸石基胶凝材料水化过程中Ca、Si、Al、O、Na等主要元素化学键能的变化进行了深入、系统的分析。结果表明：水化3 d至90 d的赤泥-煤矸石基胶凝材料水化产物中Ca、Si、Al、Na、O等主要元素的结合能均随着水化龄期的延长逐渐升高;Na1s结合能的升高说明赤泥-煤矸石基胶凝材料在水化过程中对Na+具有一定程度的固化作用;随着C-A-S-H凝胶钙硅原子比的升高,Si2p结合能将降低,二者呈较好的线性负相关性;基于水化产物的O1s结合能与相对桥氧数（RBO值）之间具有良好的线性正相关性,因此可用水化产物O1s结合能来评价胶凝产物中［SiO₄］四面体的聚合度。     

无水石膏对化学激发固硫灰性能的影响

为抑制循环流化床燃煤固硫灰(简称固硫灰)的有害膨胀,研究了Ⅱ-CaSO_4(无水石膏)含量对化学激发固硫灰强度、体积稳定性的影响,并结合XRD、SEM分析了水化产物和影响机理。结果表明:随Ⅱ-CaSO_4含量增加,NaOH激发固硫灰抗折、抗压强度均先增大后减小,Na_2Si O_3、Na_2CO_3激发固硫灰的抗压强度减小,抗折强度分别呈现出先增后降、降低的整体变化趋势。标准养护下,3种激发体系硬化体的线性膨胀率均随Ⅱ-CaSO_4的增加而增大;3种激发剂中Na_2SiO_3对抑制固硫灰有害膨胀最有效。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对化学激发固硫灰水化产物进行了分析,结果表明,NaOH激发固硫灰体积膨胀主要由水化产物钙矾石引起,Na_2SiO_3激发固硫灰无钙矾石生成,硬化体膨胀主要由水化硅酸钙(C-S-H)吸水膨胀引起,Na_2CO_3激发固硫灰体积膨胀由水化产物钙矾石或碳硫硅钙石引起。     

某电解锰渣烧结砖吸水率和饱和系数研究

以电解锰渣为主要原料制备电解锰渣烧结砖,研究了烧结温度、烧结时间、Ca添加量、Si添加量对烧结砖吸水率和饱和系数的影响。结果表明:烧结砖吸水率、饱和系数随烧结温度、烧结时间的增加呈下降的趋势;烧结砖吸水率、饱和系数随Ca添加量的增加呈上升的趋势;烧结砖吸水率、饱和系数随Si添加量的增加呈先降后升的趋势。电解锰渣烧结砖制备的较佳工艺条件:烧结温度为850℃,烧结时间为2.5 h,Ca添加量为0,Si添加量为24%。此时,电解锰渣免烧砖的吸水率为15.81%,饱和系数为1.03,性能较好。      

固硫灰-污泥陶粒的制备及其性能影响研究

循环流化床燃煤固硫灰具有特殊的组分和性质,难以采用常规的粉煤灰资源化处理方法将其应用于建筑材料。城市污泥成分复杂,脱水干化成本很高。本试验以固硫灰为主要原料,利用原状湿污泥自身的黏结特性代替陶粒制备过程所需的水和黏结组分,同时发挥固硫灰中CaCO₃、CaSO₄及污泥中有机质的高温发泡功能制备轻质多孔高强陶粒。研究了固硫灰和污泥掺量、焙烧温度、助熔剂和发泡剂外掺比对固硫灰-污泥陶粒物理力学性能的影响。结果表明,外掺适量的助熔剂与发泡剂,提高焙烧温度可促进钙长石晶相的形成,使陶粒表面形成一层釉质层,内部呈多孔状结构,从而提升陶粒的物理力学性能。当固硫灰、污泥质量比为75∶25,外掺10%助熔剂和7.5%发泡剂,焙烧温度为1 250℃时,制备的固硫灰-污泥陶粒满足GB/T 17431.1-2010中900级要求。     

活化煤矸石免烧砖制备及机理分析

以活化煤矸石为主要原料,辅以水泥、矿渣、砂子及外加剂制备活化煤矸石基免烧砖。研究了免烧砖的原料配比,以及活化煤矸石细度、物料含水量、养护制度等工艺条件对免烧砖力学性能的影响,探究活化煤矸石制备及免烧砖的反应机理。结果表明:活化煤矸石中所含的高岭石类矿物、有机炭质等组分分解,形成了内能更高的无定形态结构。免烧砖中C-S-H凝胶将水化产物相互胶结形成紧密的结构,提高砖坯的强度。活化煤矸石配比为66%,矿渣为8%,水泥为10%,外加剂为2%,沙子为14%,在活化煤矸石细度为0.14 mm,物料含水率为21%,养护温度100℃,养护时间12 h的最佳工艺条件下制备免烧砖,其性能完全满足JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》MU15标准要求。     

不同种类粉煤灰对丁苯橡胶补强性能的对比研究

采用两种化学组成相对含量不同,矿物组成和微观形貌差异明显的粉煤灰:即普通粉煤灰(PC灰)和固硫灰(CFB灰)补强丁苯橡胶,并对复合材料的各项性能进行了研究。试验结果表明:CFB灰补强丁苯橡胶复合材料的100%定伸应力、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度性能优于PC灰。由于絮状CFB灰表面疏松多孔,相较光滑密实的球形PC灰,其与丁苯橡胶存在更多交联点,有利于提升复合材料性能。复合材料硬度随粉煤灰添加量的增加而提高。经硅烷偶联剂活化后粉煤灰具有更好的补强效果。     

赤泥制备免烧砖的研究现状及技术要点探讨

对赤泥制备免烧砖的研究现状进行了系统的总结和评述,提出赤泥免烧砖存在以下问题:水泥用量在10～20%,成本较高;赤泥免烧砖存在不同程度的泛霜问题;赤泥免烧砖的放射性较高,限制了其应用范围。为从本质上解决赤泥的应用困境,笔者探讨了上述问题的解决途径,并给出以下建议:将赤泥进行脱碱除盐处理;将脱碱赤泥进行热激发并与重晶石粉、矿渣等一起进行机械活化;混料过程中通过加入激发剂激发赤泥本身的潜在活性等。     

赤泥基胶凝材料钙硅比对Na+固化性能的影响

运用NMR、IR等分析手段,采用结构分析的方法研究了赤泥基胶凝材料的水化过程,揭示了胶凝材料钙硅比对水化产物Na+固化性能的影响规律。结果表明,随着钙硅比的降低,在Al对Si的取代作用下,［Si(Al)O₄］结构单元聚合度增大,桥［SiO₄］、［AlO₄］四面体增多,Si以Q¹、Q²结构形式存在的C-S-H凝胶转变为具有SiQ²、SiQ³和SiQ⁴结构单元的(Na,Al)-C-S-H凝胶,利于Na⁺以化学吸附和化学固溶形式的固化。     

赤泥粉煤灰免烧免蒸砖的原料与制备

利用铝厂赤泥、粉煤灰和石灰矿渣等工业废渣生产免烧免蒸砖,不仅是解决工业废渣资源化的有效途径,而且对于企业的经济效益和国家的新型建筑材料的发展都有一定的意义。基于砖的性能和成本,研究和探讨了制造赤泥粉煤灰免烧免蒸砖的原料,并从原料的特性出发,对其种类进行了选择和确定。结果表明,利用1年左右赤泥、粉煤灰、建筑用中粗砂、生石灰、生石膏、32.5普通硅酸盐水泥和自制的外加剂,可以生产出7d强度在10MPa以上、28d强度在20MPa以上的免烧免蒸砖。     

碱激发赤泥基可控低强度材料的制备与性能研究

以赤泥、粉煤灰以及矿粉为原材料,NaOH为激发剂、聚羧酸减水剂为分散剂制备了可控低强度材料,研究了不同赤泥、粉煤灰配比下材料的工作性能和力学性能。当赤泥与粉煤灰的质量比为2∶1、矿粉的掺量为10%,Na OH掺量为1.5%时,拌合物流动度最高为236 mm,试件28 d的无侧限抗压强度最大为6.5 MPa,满足可控低强度材料的规范要求。利用XRD、FTIR、SEM探究了可控低强度材料的矿物组成、微观结构,结果发现赤泥、粉煤灰以及矿粉在Na OH作用下水化形成了C—S—H、钙矾石(AFt)以及少量水化硫铁酸钙、C4AF;材料的强度发展与水化产物的絮状、蜂窝状以及片状结构密切相关。研究结果为工业固废在可控低强度材料领域的规模化应用提供了新的技术途径。     

赤泥透水砖的制备及性能研究

以山东铝业公司赤泥为主要原料制备透水砖,并对制品性能的主要影响因素进行了考察。试验结果表明：透水砖骨料的合适配方为赤泥55%,粉煤灰35%,膨润土10%;骨料的烧结温度以1 150 ℃为宜。用该条件下所得骨料制备透水砖的适宜条件为：砖的固体原料中骨料占82%,膨润土占8%,玻璃粉占10%;水玻璃按固体原料的8%添加;砖坯成型压力40 MPa;烧结温度1 080 ℃,烧结时间60 min。制得的赤泥透水砖抗压强度为35.32 MPa,透水系数为0.028 cm/s,磨坑长度为27.35 mm。     

镍渣—粉煤灰基地质聚合物力学性能及耐久性能的研究

作为新型胶凝材料,地质聚合物应用前景广阔,而利用镍渣制备地质聚合物对实现固废综合利用有重要意义。通过硅酸钠和氢氧化钠复合碱溶液活化制备了镍渣—粉煤灰基地质聚合物,探讨了粉煤灰掺量对地质聚合物力学性能、抗冻性能、抗海水侵蚀性能的影响,并结合XRD、SEM及孔结构分析等手段阐明变化规律。结果表明:(1)粉煤灰的引入,提高了地质聚合物的强度;当粉煤灰掺量为10%时,力学性能最优,7、28 d抗压强度分别为37.2、42.5 MPa,相比空白组试样分别提高了21.97%和17.40%。(2)适量粉煤灰的掺入能够进一步降低地质聚合物在冻融循环、干湿循环中的抗压强度损失及质量损失。当掺入10%粉煤灰时,50次冻融循环后试样的抗压强度损失率、质量损失率分别为24.7%、14.9%,50次干湿循环后的抗压强度损失率为21.5%。(3)粉煤灰对碱激发的反应有益,增加了反应产物;同时,粉煤灰更小的颗粒粒径,对地质聚合物提供了更好的填充效应。研究结果可为镍渣—粉煤灰基地质聚合物的开发及相关耐久性能问题的探索提供参考。     

固废制备微晶泡沫玻璃的研究进展

为实现固体废弃物的高值化利用,从微晶泡沫玻璃的制备机理、工艺流程及温度制度等方面分析了工业固体废弃物制备微晶泡沫玻璃的可行性,重点论述了金属矿尾矿、赤泥、高炉矿渣、煤矸石、粉煤灰等固体废弃物制备微晶泡沫玻璃的国内外研究进展,并对微晶泡沫玻璃的研究和发展趋势进行了展望。     

固废制备微晶泡沫玻璃的研究进展

为实现固体废弃物的高值化利用,从微晶泡沫玻璃的制备机理、工艺流程及温度制度等方面分析了工业固体废弃物制备微晶泡沫玻璃的可行性,重点论述了金属矿尾矿、赤泥、高炉矿渣、煤矸石、粉煤灰等固体废弃物制备微晶泡沫玻璃的国内外研究进展,并对微晶泡沫玻璃的研究和发展趋势进行了展望。     

煤矸石基免烧砖制备工艺及力学性能研究

为了有效地提高煤矸石资源化利用水平,针对抚顺矿区的煤矸石资源,在分析其化学成分和矿物组成基础上,采用煤矸石作为主要原料,辅以水泥、天然砂、粉煤灰及添加剂研究制备免烧砖。通过调整原料配比和成型压力,研究不同制备条件下免烧砖的微观结构特征和物理性能差异,如密度、含水率、抗压强度和抗折强度。通过正交试验获得优化原料质量配比和工艺参数分别为:东舍场煤矸石40%,天然砂42%;西舍场煤矸石70%,天然砂12%;汪良舍场煤矸石50%,天然砂32%;其它相同参数分别为粉煤灰5.14%、水泥12.86%、减水剂0.05%、水10%,成型压力20 MPa,常温养护28 d。获得的煤矸石基免烧砖性能符合JC/T 422—2007《非烧结垃圾尾砖》MU25标准要求,其中最高抗压强度和抗折强度分别为52.70 MPa和4.93 MPa。      

铅锌尾矿免蒸免烧砖的制备及性能

以铅锌尾矿为主要原料,掺入石膏、石粉、水泥制备免烧砖,考察了各组分含量和用水量对免烧砖性能影响。结果显示,较佳成型水分为14%,成型压力为20 MPa,尾矿∶石膏∶水泥∶石粉＝2.5∶1.5∶1∶5时,制备的免烧砖满足《非烧结垃圾尾矿砖》MU25级别要求,固废使用量达到25%,实现了固体废弃物的资源化。