天然硬石膏水化硬化研究

对天然硬石膏的水化过程、硬化体微结构和强度、液相离子浓度与二水石膏析晶过饱和度进行了研究.对其水化硬化机理进行了分析.天然硬石膏凝结硬化缓慢、水化率低,二水石膏晶体粗大、硬化体强度低.硬石膏水化过程为硬石膏溶解.二水石膏晶核形成与溶解、二水石膏晶体生长,二水石膏晶体生长是硬石膏水化硬化的关键过程;硫酸盐促使天然硬石膏的水化硬化的内在原因在于硫酸盐提高了二水石膏析晶过饱和度,加速了二水石膏晶体成核和生长速率.     

半水/无水磷石膏复相胶凝材料水化硬化特性研究

采用半水磷石膏与无水磷石膏复配制备复相磷石膏胶凝材料,通过测试复相磷石膏的凝结时间、强度性能和水化温升,结合X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）技术研究复相磷石膏水化硬化特性。结果表明,半水磷石膏激发无水磷石膏水化,使其水化放热加快,凝结时间缩短;无水磷石膏延缓半水磷石膏凝结硬化,凝结时间延长,水化放热减缓;与纯半水、无水磷石膏相比,复相磷石膏晶体形貌致密程度高,孔隙率低,硬化体强度较好。     

硅酸盐水泥改性磷建筑石膏及水化机理研究

研究了普通硅酸盐水泥对磷建筑石膏凝结时间、力学性能及耐水性的影响规律。对改性的早期水化反应进程,硬化体的水化产物及微观形貌进行了分析。结果表明:当水泥掺量在10%以内时,掺入普通硅酸盐水泥可以有效提升磷建筑石膏的后期强度和耐水性。当水泥掺量超过10%后,硬化体长期浸泡水中会生成延迟钙矾石,导致试件膨胀开裂。     

钾长石综合利用工艺研究

针对辽宁某地钾长石的特点,设计了钾长石综合利用工艺流程。采用Na_2CO_3中温焙烧,在较低温度下破坏钾长石的结构。碱溶焙烧熟料得到Na_2Si O_3溶液和K、Na和Al的富集渣。碳分Na_2Si O_3溶液制取白炭黑。酸化K、Na和Al的富集渣,经水浸、过滤得到白炭黑和含K、Na和Al的溶液。Na_2CO_3沉铝得到Al(OH)_3与K、Na分离。Na_2SO_4、K_2SO_4循环至一定浓度后分步结晶得到Na_2SO_4和K_2SO_4晶体。可采用CO还原Na_2SO_4制得Na_2S。整个工艺流程实现了Si、K、Na和Al的综合利用,无废弃物排放。     

文摘

用石膏制备硫酸钾的工艺以石膏为主要原料,采用二段转化法制取Ｋ2ＳＯ4,副产轻质碳酸钙和氯化钾铵复肥。在一段转化过程中,石膏转化率达97%以上,副产品轻质碳酸钙纯度大于98%。通过二段转化,得到含Ｋ2Ｏ≥45%、Ｃｌ≤25%的硫酸钾,以及含Ｎ≥15%、Ｋ2Ｏ≥8%的氮钾复肥。本工艺可行,原料便宜,产品经济效益好。石膏基新型胶凝材料的组份设计与制备从石膏硬化体结构和水化产物组成的设计着手,通过掺加高炉矿渣和复合激发剂,使石膏硬化体转化为晶胶共生体,大幅度提高了强度和耐水性,其强度和软化系数均比原石膏硬化体约提高一倍。较优的生产条件…     

新型胶凝充填材料制备及固化机理分析

为考察新型胶凝材料半水磷石膏应用于矿山充填的可能性。对不同磷石膏、碱性激发剂添加量及料浆浓度进行配比,确定半水磷石膏基充填材料最优配比,并利用SEM和石膏水化理论对半水磷石膏基充填体进行分析。研究结果表明:在磷石膏添加量为50%,碱性激发剂添加量为1.5%,充填料浆浓度为69%时,半水磷石膏基充填料的3、7、28 d强度分别为3.0、3.8、3.8 MPa,满足当地矿山充填采矿的要求。半水磷石膏水化生成二水石膏,随着水化反应的继续,试样的内部孔隙逐渐被水化产物填充,生成的二水石膏晶体形成胶凝材料结构骨架,使充填材料具有一定的强度。     

广西平果拜耳法赤泥的水硬胶凝特性

借助XRD、FTIR、TG-DSC和SEM测试表征了广西平果拜耳法赤泥在电石渣和脱硫石膏复合激发作用下的水化产物及硬化浆体的微观结构,研究了该赤泥在复合激发下的水硬胶凝特性。结果表明：该赤泥在电石渣和脱硫石膏的复合激发下水化3、7、28 d的抗压强度均大于4 MPa,表现出一定的水硬胶凝特性;该体系水化反应生成了钙矾石、C-S-H凝胶、富钠钙柱石、无水芒硝和氢氧化铝等。钙矾石晶体相互搭接形成骨架结构,成为胶凝材料硬化浆体强度的主要来源,C-S-H凝胶等胶结或充填在钙矾石中间,加固并致密了凝结硬化体的结构。以上研究成果可为拜耳法赤泥用于地下采矿胶结充填胶凝材料提供理论参考。     

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。     

磷石膏基胶凝材料的试验研究

以未经处理的原状磷石膏为主要原料制备磷石膏基胶凝材料,通过微观分析及测试其力学性能,考察石灰掺量,水泥、粉煤灰比例及养护制度对磷石膏基胶凝材料力学性能的影响。结果表明:(1)该体系最优配比为磷石膏60%,水泥与粉煤灰比例为1∶4,生石灰4%,水料比0.25,减水剂0.2%;(2)该胶凝体系中磷石膏掺量超过60%后,抗压、抗折强度急剧下降;(3)蒸养制度对磷石膏基胶凝材料性能影响较大,在75℃下蒸汽养护10 h,基体强度增长较快且耐水性较高,28 d抗压强度为30.1 MPa,吸水率为8.5%,软化系数达到0.82。     

水泥种类对模型石膏性能的影响规律研究

陶瓷注浆成型工艺中水分的溶解与泥浆电解质的化学侵蚀是导致石膏模型性能劣化的主要因素。对比研究了硅酸盐水泥(OPC)、铝酸盐水泥(AC)与硫铝酸盐水泥(SAC)对增强模型石膏力学性能、耐水与耐溶蚀性能的影响。结果表明,3种水泥均发挥有利改性作用,其增强效果按照OPC、SAC、AC顺序递增;OPC水化进程缓慢,水化7 d掺量低于12%时,硬化体早期力学强度低于纯石膏,水化后期其作用效率与SAC相当;AC改性效果最显著,水化3 d时硬化体绝干与饱水抗折强度、软化系数、耐溶蚀性能均大幅提高,增幅达26.2%、103.0%、47.2%、75.0%;复合硬化体吸水率均随水泥掺量的增加而逐渐降低。综合考虑石膏模型高吸水性能的要求,AC最佳改性掺量为8%～10%,SAC宜为12%。水化产物针棒状二水石膏晶体与细小针尖状钙矾石晶体相互交织、穿插生长,同时无定形铝凝胶密实地填充在内部孔隙中,共同形成了致密的晶胶结构,从而使模型石膏力学性能大幅提高,耐水与耐溶蚀性能显著改善。     

硫酸盐对石膏复合胶凝材料水化进程的激发作用研究

采用KAl(SO4)2·12H2O和Al2(SO4)3·18H2O为激发剂,研究硫酸盐激发剂对石膏复合胶凝材料(GCB)凝结时间、力学性能和耐水性的影响,用SEM和XRD分析硫酸盐在GCB中的作用及其影响机理。结果表明,GCB的主要水化产物是钙矾石和C-S-H凝胶,硫酸盐有利于钙矾石和C-S-H凝胶的生成。两种硫酸盐都能显著提高GCB的早期强度,改善其泌水和耐水性能;达到最佳掺量1%时,KAl(SO4)2·12H2O的激发效果更好,GCB试样7 d抗压强度为24.7 MPa,软化系数大于0.9。     

选矿尾矿水电化学处理与利用的研究

为了解决选矿尾矿水的污染和回用问题,采用了电化学处理方法。试验证明经处理的尾矿水中COD、SS、PO_4~(3-)等去除率分别为70%、95%、90%以上,可以部分回用并节省Na_2CO_243%～65%。这一处理方法具有一定的实用价值.     

微波醇水体系下制备α-半水石膏晶须的研究

以微波辐照取代常规热源,常压下以磷石膏为原料,在Na_2SO_4-醇水反应体系中制备α-半水石膏晶须。研究了反应温度、时间及Na_2SO_4掺量等因素对α-半水石膏晶须组分、微观形貌及转化速率的影响规律,分析了相关机理。结果表明,随反应温度升高及Na_2SO_4掺量增加,磷石膏中主要成分二水硫酸钙向α-半水石膏晶须的转化速率加快,但α-半水石膏晶须长径比随Na_2SO_4掺量增加呈现先增大后减小的趋势,Na_2SO_4加入后Na元素参与了二水硫酸钙向α-半水石膏晶须的转变过程,且α-半水石膏晶须表面上Na元素含量随Na_2SO_4掺量的增加而增加;当反应温度为100 ℃,Na_2SO_4掺量4%时,40 min即可完成二水硫酸钙向α-半水石膏晶须的完全转化,制备出的α-半水石膏晶须长径比约为39。     

黄石膏-水泥复合胶凝材料的水化机理

以废渣黄石膏10%、水泥90%、高效减水剂1.2%～2.0%为原料配制的胶结材胶砂,其抗压、抗折强度满足P.O42.5水泥的强度指标要求,其凝结时间及安定性合格;采用配比为黄石膏30%、水泥70%、高效减水剂1.2%～2.0%,可配制C30混凝土,其抗渗性能达到P12抗渗等级要求;对制备的不同龄期胶砂及混凝土试块进行XRD分析,结果表明:黄石膏-水泥复合胶凝材料的水化产物,主要是C-S-H凝胶、钙矾石及二水石膏。C-S-H凝胶、钙矾石及二水石膏相互胶结在一起,形成致密的硬化体,从而产生强度。     

钛石膏-脱硫石膏复合胶凝材料力学性能研究

将钛石膏和脱硫石膏两种工业固体废弃物综合利用,制备钛石膏-脱硫石膏(简称:TG-FGD)复合胶凝材料。利用Origin软件对TG-FGD复合胶凝材料抗折强度与抗压强度数据进行非线性拟合,得到相关度较高的拟合曲线与强度关系式。结合XRD、SEM等测试方法分析TG-FGD复合胶凝材料反应物相和微观形貌。结果表明:随着脱硫石膏掺量的增加,TG-FGD复合胶凝材料2 h抗折与抗压强度均增大;钛石膏与脱硫石膏按质量3∶2制作TG-FGD复合胶凝材料,石膏增强剂(主成分为聚羧酸醚)的适宜掺量为0.05%,达到GB/T 9776-2008《建筑石膏》1.6等级,复合胶凝材料的强度提高10%左右;掺加石膏增强剂降低了水膏比,且水化产生的二水石膏晶体排列较为紧凑,有利于TG-FGD复合胶凝材料形成较高强度。     

预处理工艺影响磷石膏水泥砂浆性能研究

采用水洗法、石灰中和法和柠檬酸浸法对磷石膏进行预处理并分别制备磷石膏水泥砂浆,研究不同预处理工艺对磷石膏中H_3PO_4、H_2PO_4~-、CaF_2等杂质去除效果与砂浆抗压强度、凝结时间、流动性等性能的影响。结果表明:各预处理方法均可有效去除磷石膏中杂质,但去除量和预处理生成物不同,造成磷石膏水泥砂浆各项性能不同;砂浆28 d抗压强度强弱次序为水洗法石灰中和法柠檬酸浸法,石灰中和法中抗压强度最大值为15.3 MPa,柠檬酸浸法中最大值为15.2 MPa;缩短砂浆凝结时间效果表现为柠檬酸浸法水洗法石灰中和法;砂浆的流动性与磷石膏杂质残留量及预处理生成物性质有关。     

醇-无氯盐体系磷石膏制备α-半水石膏的研究

为解决醇水法以磷石膏为原料制备α-半水石膏醇耗量大、反应时间长等问题,采用丙三醇、硝酸锌、硫酸钾的醇盐反应体系,以N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺(KH792)为改变晶体形貌的偶联剂,制备α-CaSO_4·0.5H_2O。试验所得较优工艺条件为:液固比5∶1,温度105℃,醇水比25%,硝酸锌掺量25%,硫酸钾掺量3%,溶液p H值6,反应时间4 h,KH792掺量0.5%。醇盐体系中掺入3%硫酸钾有效缩短了脱水反应时间,掺入0.5%KH792使晶体从长柱状体变为片状或多孔柱状体,有效促进了晶体的二次发育。     

磷石膏水泥复合胶凝材料的水化机理

以废渣磷石膏作为掺合料替代部分水泥、添加聚羧酸减水剂,制备了胶结材和混凝土。结果表明:掺入5%的磷石膏的水泥胶砂强度均满足P.O 42.5水泥的强度要求,掺入10%~15%的磷石膏的水泥胶砂强度能达到P.O 32.5水泥的强度要求,胶砂试块的凝结时间及安定性均合格;采用磷石膏替代小于等于25%的水泥、添加2.0%~2.3%的聚羧酸减水剂,可配制C30混凝土,其抗渗性能达到P12抗渗等级要求。对制备的不同龄期胶砂及混凝土试样进行XRD分析可知,磷石膏-水泥复合胶凝材料的水化产物主要是CS-H凝胶和钙矾石(AFt);磷石膏中的Ca SO4·2H2O可与Ca O、Al2O3反应,生成AFt,增加硬化浆体的强度。且磷石膏颗粒细小,能起到微集料作用,增加硬化浆体的致密性。     

一种有机乳液包覆磷石膏颗粒的制备与性能

以硅丙、苯丙和纯丙3种有机乳液为包覆料,对磷石膏进行包覆制备有机乳液包覆磷石膏颗粒,用扫描电镜配合能谱分析、偏光显微镜、质量分析及化学检测等方法研究了有机乳液包覆磷石膏颗粒的结构及矿物学特征、抗酸碱性、耐水性及其在水中的解离程度。结果显示:对磷石膏包覆造粒时可直接用初始乳液,进行二次喷雾包覆时需按照m_(乳液)∶m_水=1∶4对乳液进行稀释;偏光显微镜下能明显看到有机乳液包覆磷石膏晶体,有机乳液包覆形成的混合带明显;扫描电镜下磷石膏颗粒表面较圆滑,能谱分析检测到C、O、S、Ca等基本元素;有机乳液在包覆颗粒的磷石膏晶体间固化成膜起到保护作用,提高了磷石膏的抗酸碱性能和耐水性,使磷石膏在水中的解离程度减小。     

掺和料对磷石膏复合胶凝材料性能影响研究

研究主要掺和料矿粉及水泥单掺和复掺对磷石膏复合胶凝材料力学性能及耐水性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)、压汞法(MIP)探究影响机理。结果表明,水泥掺量为0~20%、矿粉掺量为0~40%时,水泥和矿粉的单掺对磷石膏抗压强度有负面影响,但可有效提升软化系数。水泥及矿粉复掺时,可显著提高磷石膏软化系数,使软化系数达到0.65以上;当水泥掺量为5.58%,矿粉掺量为20.00%时,磷石膏复合胶凝材料抗压强度达到最大值16.50 MPa;水胶比由0.6降低至0.3,可制备抗压强度为32.50 MPa,软化系数为0.87的高强耐水磷石膏复合胶凝材料。由SEM结果可知,水泥及矿粉的水化产物包覆在石膏晶体表面,可显著提升其耐水性;由MIP结果可知,矿粉与水泥复掺可增加小孔(3~50 nm)比例及孔弯曲度,大幅降低平均孔径,改善孔径分布,增加基体致密度,进而提升抗压强度。