铁尾矿砂改良膨胀土填料工程特性研究

为保证膨胀土填料路用工程性质良好，选用铁尾矿砂处治膨胀土填料，并通过室内试验研究了铁尾矿砂改良膨胀土填料击实特性、膨胀特性、力学特性和水稳定性。结果表明，随掺砂率增大，铁尾矿砂改良膨胀土最大干密度逐渐提高，最佳含水率逐渐降低；随掺砂率增加，铁尾矿砂改良膨胀土膨胀性减弱，掺砂率增加10%,改良膨胀土自由膨胀率和膨胀力分别平均降低17.2%、22.2%;在掺砂率30%时，铁尾矿砂改良膨胀土力学特性和水稳定性最优，较素膨胀土水稳系数约提高16.1%。建议铁尾矿砂改良膨胀土最佳掺砂率为30%。     

石灰调质污泥重金属形态分布及资源化分析

针对南方某生物滤池(BAF)工艺污水处理厂,分析了初沉污泥、生物污泥、石灰调质污泥中Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr六种重金属含量及形态分布。结果表明:三种污泥中生物污泥的重金属含量较低,可作为污泥农用和污泥制砖资源化;石灰调质过程使污泥中Zn、Cu、Pb的总量升高,Cr总量降低,Cd和Ni的总量变化不大;石灰调质过程有利于污泥中的Zn、Cu和Cr从不稳定态向稳定态转化。     

铁尾矿砂力学特性及再生利用研究进展

铁尾矿砂的储量日趋增加,要减小铁尾矿坝的风险、提高铁尾矿砂的利用率,须明确铁尾矿砂的力学特性.通过对铁尾矿砂静力特性及动力特性的分析发现,尾矿砂的粒径分布是决定尾矿坝稳定及铁尾矿砂再生利用的主要因素之一,细粒含量、干密度、含水率等因素对铁尾矿砂动力特性有一定影响.再生利用铁尾矿砂的主要方式是将铁尾矿砂混凝土、改性铁尾矿砂用作工程材料,水泥、石灰、纤维是改性铁尾矿砂的主要材料.最后指出需进一步研究新型材料取代传统改性材料改善铁尾矿砂的力学特性,从而提高资源利用率.     

铁尾矿砂砂浆力学性能和收缩性能研究

测试了铁尾矿砂的颗粒级配、细度模数、石粉含量及密度等基本性能,用铁尾矿砂取代不同量的天然砂制备砂浆,研究其对砂浆工作性能、力学性能、吸水性能及收缩性能的影响.实验结果表明:铁尾矿砂砂浆减水剂饱和掺量点与天然砂砂浆相同,铁尾矿砂砂浆流动度经时损失速度大于天然砂砂浆;铁尾矿砂的掺入会降低砂浆的流动性,增加砂浆的表观密度,提高砂浆的抗折强度与抗压强度,随着铁尾矿砂取代量增大,砂浆不同龄期的干燥收缩率显著增大.     

基于ANSYS的铁尾矿砂混凝土冻融循环温度应力分析

铁尾矿是一种在采矿的过程中被筛选出来无法作为矿石利用的"废弃物",累计量约为600亿吨1,其占用大量的土地并造成严重的重金属污染,随着河流中天然砂存量的日益减少,以铁尾矿为原料制成的铁尾矿砂混凝土逐渐成为新兴建筑材料,但在我国寒冷地区存在广泛的铁尾矿砂混凝土冻融现象,本文采用ANSYS有限元分析软件对铁尾矿砂混凝土进行冻融循环模拟,获得温度应力随时间变化的规律,这对发现铁尾矿砂混凝土在冻融循环下内部应力变化规律有重要的作用。     

孝感市污水处理厂污泥重金属含量及形态研究

选取孝感市污水处理厂的污泥为研究对象,测定了污泥中重金属Zn、Cu、Cr、Cd、Pb的总量及其各形态的含量,并对各形态进行分析。结果表明,孝感市污水处理厂的城市污泥中5种重金属元素的含量大小依次为CrZnCuPbCd。均低于《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)中污泥农用的碱性标准,所以该污泥适合用于p H6.5的土壤作为农用处置。Zn、Cu、Cr、Cd、Pb在该污泥中主要以残渣态和有机结合态存在,不易释放到环境中。     

铁尾矿砂对混凝土工作性的影响

通过正交试验,研究了铁尾矿砂占混合砂比例、砂率及浆骨比等因素对铁尾矿砂混凝土工作性的影响.结果表明,在选定的三个因素中,铁尾矿砂占混合砂比例是影响混凝土工作性的主要因素,在用水量相同条件下,当混合砂的细度模数为2.6～3.0时,铁尾矿砂混凝土的坍落度最大,粘聚性和保水性良好.     

铁尾矿砂取代天然砂对混凝土渗透性的影响

将铁尾矿逐级筛分、清洗后重新按级混合，取代部分天然砂，制备水胶比为0.45的C30级混凝土。研究了铁尾矿砂取代率的变化、砂率的变化对复合骨料混凝土抗渗性能的影响。结果表明，随着铁尾矿砂代砂率的增加，混凝土的抗渗等级先上升后下降，当铁尾矿砂取代率达到为50%时，混凝土的抗渗等级最好；随着砂率的增加，低掺量铁尾矿砂混凝土的砂率在38%～40%时取得抗渗等级最佳值，高掺量铁尾矿砂混凝土砂率为35%时抗渗等级最好。从提高尾矿的利用率和保证混凝土抗渗性能方面综合考虑，建议取掺量50%，砂率35%制备混凝土。     

PVA-铁尾矿砂混凝土抗折性能研究

为实现固废再生利用,将铁尾矿砂部分替代细骨料并掺入PVA纤维,制备出具有良好和易性的PVA-铁尾矿砂混凝土,通过标准抗折试验研究了不同铁尾矿砂替代率与PVA纤维掺量对混凝土抗折性能的影响。研究表明,PVA纤维掺量为0%和0.1%(质量分数,下同)时试件发生贯通型开裂脆性破坏,而PVA纤维掺量为0.2%和0.3%的试件破坏时裂缝宽度明显减小且未贯通。当铁尾矿砂替代率为30%、PVA纤维掺量为0.3%时,试件跨中挠度和抗折强度均达到最大值,较普通混凝土分别提高了22.04%和6.57%。当铁尾矿砂替代率超过30%时试件抗折强度和跨中挠度会显著下降。与单掺PVA纤维相比,混掺PVA纤维与铁尾矿砂的试件变形能力增强更明显。由XRD谱可知,30%铁尾矿砂替代率下试件中C-S-H凝胶与钙矾石生成量最多,能显著提高材料强度。     

铁尾矿砂混凝土的研究进展

在建筑结构中,铁尾矿砂的应用既能解决建筑用砂资源日益短缺的突出矛盾,又能减少铁尾矿砂堆存对环境污染和占用大量土地的问题。但是,目前国内外对铁尾矿砂混凝土性能的试验研究较片面,尤其是对其抗渗性能的研究就更少,本文分别介绍了国内外对铁尾矿砂混凝土性能研究的主要成果,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。     

浆骨比及骨料品种对超细水泥灌浆料流变性能的影响

分别选取铁尾矿砂和石英砂为骨料,配制成不同浆骨比超细水泥灌浆料.以浆体对骨料的填充包裹理论为计算依据,采用R/S流变仪分析了骨料品种及浆骨比对灌浆料粘度、触变性及其经时变化方面流变性能的影响.结果表明:随着富余系数的增大,两种骨料配制的灌浆料均表现出粘度及触变性降低,变化幅度逐渐减小的趋势.当铁尾矿砂富余系数达到1.6,石英砂灌浆料富余系数达到1.8时,粘度和触变性变化率明显减小,曲线出现拐点;富余系数达到2.0时,粘度和触变性趋于稳定;相同富余系数的铁尾矿砂灌浆料和石英砂灌浆料对比,两者的流变特性较为接近;20 min经时流变特性,石英砂灌浆料略优于铁尾矿砂灌浆料.二者流变性能较为接近,用铁尾矿砂替代石英砂配制灌浆料对浆体的流变性能不会产生明显不良影响.     

铁尾矿砂混凝土受压作用下破坏演化特征

将铁尾矿砂作为天然砂替代物应用于混凝土工程可减少天然砂的开采,实现资源环境的优化配置。针对铁尾矿砂混凝土的损伤破坏,采用VIC-3D数字成像技术研究平面应变特征。结果表明,铁尾矿砂混凝土单轴抗压强度高于普通混凝土,损伤破坏过程属于脆性破坏;铁尾矿砂混凝土受压损伤破坏经历局部到整体的过程,与普通混凝土一致,应力传递不规则是导致其破坏的主要原因,裂纹由应力集中区域萌生,并沿强度薄弱区域拓延,最终裂纹贯穿试样破坏。     

剩余污泥中重金属形态分布及浸出特征研究

剩余污泥具有改良土壤结构、增加土壤肥力、促进农作物生长等优点,由于含有有害的重金属等,妨碍其农用。通过对剩余污泥中重金属形态分布及浸出特征研究,结果显示,剩余污泥中Cu、Zn、Ni、Cr及Pb交换态含量都比较少,Cu、Zn、Ni主要以碳酸盐结合态、铁锰氧结合态和硫化物及有机结合态存在,Cr、Cd和Pb主要以残渣态存在;在酸性条件下,交换态、碳酸盐结合态溶出量大,并且溶出量都随浸出时间的延长而增加。     

铁尾矿砂石对混凝土抗水渗透性的影响

以铁尾矿砂和铁尾矿石分别取代天然砂和普通碎石,配制了强度等级为C30、C40、C50和C60的混凝土.研究了铁尾矿砂和铁尾矿石对混凝土抗水渗透性的影响.另外,还研究了掺入粉煤灰时,铁尾矿砂和铁尾矿石对混凝土抗水渗透性的影响.结果表明,随着铁尾矿砂取代率的增加,混凝土的相对渗透系数出现先降后升的趋势,当取代率为25％时,混凝土的抗渗性能最好;随着铁尾矿石取代率增加,混凝土的相对渗透系数出现逐渐减小的趋势,即其抗渗性能逐渐提高;随着铁尾矿砂和铁尾矿石同时取代率的增加,混凝土的相对渗透系数出现先降后升的趋势,当铁尾矿砂石取代率为50％时,混凝土的抗渗性能最好;粉煤灰的掺入使得铁尾矿砂石混凝土的渗透性出现劣化现象,与不掺粉煤灰同条件混凝土相比,铁尾矿砂混凝土的相对渗透系数增大.不论哪一种取代方式,取代率对低强度等级混凝土渗透的性影响大于对高强度等级混凝土渗透性的影响;尾矿砂取代天然砂对混凝土渗透性的影响大于尾矿石取代普通碎石;粉煤灰的掺入对尾矿石混凝土渗透性的影响大于对尾矿砂混凝土渗透性的影响.     

城市污泥堆肥过程中重金属形态变化研究

重金属是城市污泥堆肥利用的重要限制因素。为了解决城市污泥的处理与处置难题,本研究以啤酒厂污泥和污水处理厂的污泥的混合污泥作为实验原料,通过原子吸收方法测定堆肥化过程不同阶段重金属Pb、Cu、Zn、Cr的形态变化。结果表明,污泥堆肥化过程中对重金属Zn的有效态含量影响不显著,对Cu、Pb、Cr向有效态转变具有一定的促进作用;堆肥化过程可显著降低交换态Zn对植物的污染;重金属Zn、Cu的总含量变化均呈逐渐降低的趋势,表明堆肥化过程有利于降低重金属的含量。     

新型污泥吸附材料制备及其对镉、铬吸附行为研究

采用化学活化法,以污水处理厂的剩余污泥为原料,掺杂软锰矿作为造孔剂制备新型污泥吸附材料。研究新型污泥吸附材料对废水中Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)的吸附行为。结果表明:新型污泥吸附材料的比表面积比纯污泥吸附材料提高了52.3%。新型吸附材料对Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)的吸附容量和吸附能力大小:Cr(Ⅲ)Cd(Ⅱ)。两种金属离子的吸附性能符合二级吸附速率方程,吸附速率:Cd(Ⅱ)Cr(Ⅲ),平衡吸附量:Cd(Ⅱ)Cr(Ⅲ)。对于Cd(Ⅱ),颗粒内扩散过程是该吸附速率的控制步骤,而对于Cr(Ⅲ),颗粒内扩散过程不是吸附速率的控制步骤。     

振动搅拌对掺铁尾矿砂水泥稳定碎石混合料的影响研究

为综合分析铁尾矿砂水泥稳定碎石混合料路用性能的影响因素,本文对不同铁尾矿砂掺量(矿料质量的0%、5%、10%、15%、20%、25%)及不同成型方式(传统连续搅拌、振动搅拌)的水泥稳定碎石混合料的物理力学性能、耐久性及微观结构进行试验研究。研究结果表明,铁尾矿砂的加入能够提高水泥稳定碎石混合料的无侧限抗压强度、间接拉伸强度、水稳定性、抗冻性。当铁尾矿砂用量为10%时,水泥稳定碎石混合料的强度、水稳定性、抗冻性达到最大值;当铁尾矿砂掺量为5%时,水泥稳定碎石混合料的疲劳寿命最长。振动搅拌制备试样较连续搅拌有更高的强度、水稳定性、抗冻性及耐疲劳性能;振动搅拌制备的铁尾矿水泥稳定碎石混合料内部水泥水化程度更高,水化产物分布更均匀,能够降低混合料因应力集中而破坏的风险。     

酸处理对城市污泥中重金属铬、镉、铅释放的影响

对城市污水厂污泥加酸处理,探索污泥中重金属铬、镉、铅的释放。结果发现,亚硝酸对污泥中各种重金属的释放均表现出最佳效率,其对回流污泥、脱水污泥(脱水前加药)的总Cr去除率分别达到81.7%和47.0%;对总Cd的去除率分别达到61.1%和92.9%;对总Pb的去除率分别达到41.8%和85.5%,均远高于未加酸的对比样。采用亚硝酸与硝酸联合处理回流污泥,与单一酸处理相比,效率无增加,但是处理破碎的回流污泥,效率非常明显,对Cr、Cd和Pb的平均去除率分别达到86.9%,71.3%和77.2%。螯合剂对酸处理污泥过程重金属的释放影响表明,酒石酸、柠檬酸和EDTA对Cd的释放有一定的促进作用,而对Cr和Pb基本无促进作用。在酸处理2⁴ h后,Cd和Cr的释放接近完成,而Pb的释放需要12 h以上才能基本完成。     

酸处理对城市污泥中重金属铬、镉、铅释放的影响

对城市污水厂污泥加酸处理,探索污泥中重金属铬、镉、铅的释放。结果发现,亚硝酸对污泥中各种重金属的释放均表现出最佳效率,其对回流污泥、脱水污泥(脱水前加药)的总Cr去除率分别达到81.7%和47.0%;对总Cd的去除率分别达到61.1%和92.9%;对总Pb的去除率分别达到41.8%和85.5%,均远高于未加酸的对比样。采用亚硝酸与硝酸联合处理回流污泥,与单一酸处理相比,效率无增加,但是处理破碎的回流污泥,效率非常明显,对Cr、Cd和Pb的平均去除率分别达到86.9%,71.3%和77.2%。螯合剂对酸处理污泥过程重金属的释放影响表明,酒石酸、柠檬酸和EDTA对Cd的释放有一定的促进作用,而对Cr和Pb基本无促进作用。在酸处理2~4 h后,Cd和Cr的释放接近完成,而Pb的释放需要12 h以上才能基本完成。     

纤维改性水泥稳定铁尾矿砂的无侧限抗压性能研究

铁尾矿砂的资源化利用是降低尾矿库存风险和节约建筑材料的有效措施。分别采用聚丙烯纤维和玻璃纤维对水泥稳定铁尾矿砂(CIT)进行改性处理,其中纤维掺量分别为0、0.25%、0.5%、0.75%、1%,养护龄期分别为7 d和28 d。通过脆性指数、模强比、韧度指数三个力学性能指标表征纤维改性水泥稳定铁尾矿砂(FCIT),并通过扫描电镜(SEM)试验对纤维作用机制进行分析。研究结果表明:玻璃纤维的最优掺量为0.5%,而聚丙烯纤维的最优掺量为1%。在最优掺量的情况下,玻璃纤维和聚丙烯纤维对CIT无侧限抗压性能的作用基本一致。在相同纤维掺量的情况下,7 d养护龄期无侧限抗压强度和韧度指数低于28 d,不掺纤维时养护龄期对CIT的脆性指数作用不明显。纤维对CIT的作用机制可分为拉拔作用、交织作用和团聚作用。