煤矸石胶凝材料水化产物及聚合度分析

采用XRD,IR和NMR等分析方法研究北京房山煤矸石在水化过程中的物相及29Si聚合度的变化规律.在29Si NMR基础上提出利用相对桥氧数(RBO)评价硅氧多面体聚合度的方法,并用该方法研究煅烧煤矸石在活化及水化前后的RBO变化规律.研究结果表明:煤矸石中的粘土矿物绿泥石和白云母等在活化过程中发生分解,表征硅氧多面体聚合度的指标RBO明显降低;而在水化过程中随着水化龄期的增加,氢氧化钙不断与硅铝质物料中的[SiO4]和[AlO4]四面体发生反应,生成水钙沸石和碳硅钙石,导致RBO升高,浆体材料的结构致密性增加.这表明煤矸石中的[SiO4]聚合度在煅烧活化过程中由高聚合度向低聚合度转变,在水化过程中则由低聚合度向高聚合度转变,聚合度或RBO的变化在一定程度上反映活化效果和胶凝活性的发挥程度.     

煤矸石作胶凝组分的活化技术研究进展

煤矸石是一种具有潜在活性的工业废弃物,通过对煤矸石的活化,使其作为胶凝组分在建筑领域得到广泛的应用。介绍了煤矸石的物理化学性质及活性激发方法,包括机械活化,化学活化,热活化及热复合活化,微波辐射活化,并分析了各种活化的机理,发展现状。最后,指出了活化技术研究存在的问题。     

辅助胶凝材料活性聚类分析

将各类辅助胶凝材料磨细至不同比表面积,按一定比例掺入同一纯硅酸盐水泥中制成相应的混合材水泥,通过回归分析,获取辅助胶凝材料在同一细度下各混合材水泥的活性指数.研究采用模糊聚类分析原理和方法,对各类辅助胶凝材料的活性进行聚类分析.结果表明,各辅助胶凝材料的胶凝活性,依据其在SiO2-CaO-Al2O3三元相图的分布位置依次为：高钙类（如矿渣）〉中钙类（如高钙灰）〉含烧粘土矿物的低钙类（如煤矸石、偏高岭土）〉高铝硅低钙类（低钙粉煤灰）.     

新型放射性废物固化胶凝材料的研究

研究了新型放射性废物固化胶凝材料—富铝碱矿渣粘土矿物胶凝材料（ＲＡＡＡＳＣＭ）的组成及其浆体的某些性能。结果表明,热活化高岭土、新疆沸石、改性凹凸棒粘土是富铝碱矿渣粘土矿物胶凝材料较好的组成材料。该胶凝材料浆体具有高强、较低孔隙率、较少的有害孔、抗硫酸盐侵蚀和耐辐照性能好的特点。以此材料为基材的模拟放射性废物固化体Ｓｒ２＋、Ｃｓ＋的浸出率较低。     

环保高性能胶凝材料的制备

为了研制低水泥用量的环保型高性能胶凝材料,分析其实现的理论基础和技术途径,得出其中的关键技术是优化胶凝体系的组分及其掺量以及配合振动磨机的活化处理技术,从而大幅度提高水泥的水化程度,使得水泥用量最小.结合试验研制环保高性能胶凝材料(EHPCM),首先选择胶凝体系,然后,对四元胶凝体系中各个规格的组分进行优化.理论计算和实验结果表明:通过磨机活化技术处理的四元胶凝体系水泥用量最少,且具有最高的水泥水化程度和较优异的力学性能,是环保高性能胶凝材料最适宜的胶凝体系;环保胶凝材料的配比即水泥、硅灰、粉煤灰、石英粉的质量比为1-0.25-0.35-0.40,运用这种胶凝材料可配制出流动性良好,抗压强度和抗折强度分别达132 MPa和18 MPa的活性粉末混凝土.     

新型放射性废物固化胶凝材料浆体对锶铯的吸附研究

研究了富铝碱矿渣粘土矿物复合胶凝材料、碱矿渣水泥、硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥浆体对 90 Sr、137Cs的吸附作用。研究表明 :富铝碱矿渣粘土矿物复合胶凝材料中的粘土矿物材料的种类、掺量对吸附比有较大影响 ,该材料浆体对 90 Sr、137Cs的吸附性能优于碱矿渣水泥、硅酸盐水泥以及矿渣硅酸盐水泥     

镍铁合金矿热炉渣辅助胶凝材料的制备与性能

镍铁合金矿热炉渣大量堆存,数量越来越多,已经严重影响镍行业的可持续发展。通过粉磨,镍铁合金矿热炉渣被机械活化,可用其制得辅助胶凝材料,实现了对镍铁合金矿热炉渣的综合利用。用其等质量取代水泥10%～40%,随着掺量增加,水泥标准稠度用水量逐渐降低,胶砂流动度逐渐提高;胶砂抗压强度逐渐降低,抗折强度先增加,掺量超过10%后逐渐降低,折压比逐渐升高。试验结果表明,镍铁合金矿热炉渣可以用作辅助胶凝材料,并具有提高抗折强度、增塑减水等作用。     

活化铜矿渣的组成及胶凝特性的研究

本文应用IR、XRD、DTA、OM、SEM、EDXA及化学分析等实验手段,研究了增钙活化铜矿渣的组成和铜矿渣的活化工艺参数,并探讨了含活化铜矿渣水泥的物理力学性能及胶凝特性。     

几种水泥对铀(Ⅵ)滞留特性的研究

用硝酸双氧铀模拟放射性废物铀(Ⅵ)，模拟地下水为浸出液，通过固化体表面浸出实验和颗粒浸出实验研究了富铝碱矿渣粘土矿物复合胶凝材料、碱矿渣水泥、硅酸盐水泥、高铝水泥固化体对铀的滞留性能。结果表明，在实验条件下，硅酸盐水泥对放射性核素铀有较强的滞留性能。     

基于污泥制备特种陶瓷材料的可行性分析

以南昌市某污水处理厂污泥为对象,探讨污泥制备特种陶瓷(化学键合陶瓷)的可行性。特种陶瓷由胶凝材料、填充材料和活化材料等经过活化、复合和强化等过程制备而成。供试污泥含有大量的SiO2和Al2O3,具备制备特种陶瓷的凝胶特性。分别在600℃、700℃、800℃和900℃下活化污泥,与42.5级普通水泥混合,检验材料的安全性。结果表明,综合考虑能耗与活化效果,在700℃下污泥表现出较好的胶凝性,且污泥中Zn、Cu、Pb和Cd得到有效固化,TCLP浸出量低于固体废物浸出标准。     

Microstructure and cementitious properties of calcined clay-containing gangue

To investigate the optimum calcination temperature and cementitious properties of gangue, the microstructure of clay-containing gangue calcined at different temperatures was analyzed by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR), and magnetic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR). The results show that the structure of kaolinite in the gangue sample calcined at 500℃ is destroyed. The XRD spectra show the disappearance of illite at about 800℃ and the formation ofmullite at about 1000℃. With the increase in calcination temperature, octahedral (6-coordinated) aluminum is transformed to tetrahedral (4-coordinated) aluminum gradually. For the gangue sample calcined at 700℃, the 29Si MAS NMR sharp peak of Q4 (framework silicate-quartz) is left. Compared with kaolinite in gangue, the thermal transformed temperature of pure kaolinite is lagged. On the basis of the microstructure and cementitious properties of calcined gangue, the results can be concluded, in order to obtain metakaolinite, the optimum calcination temperature of this gangue is about 500℃, and the optimum temperature is about 700℃ for activated SiO₂ and Al₂O₃.     

煤矸石的化学与温度复合活化及其胶凝性能

对煤矸石化学成分与煤矸石水泥的28 d抗压强度建立了GM(1.6)的差分方程.以探求不同化学成分对煤矸石水泥28 d抗压强度的影响.结果表明.煤矸石的化学成分中.对煤矸石复合水泥28 d抗压强度影响最显著的成分是CaO.故对煤矸石采用了化学增钙与热复合活化的方法.并对煤矸石不同化学增钙活化后复合水泥的28 d抗压强度性能及复合活化的历程进行了初步的研究.实验结果表明.当煤矸石中掺入适当比例的碳酸钙.经一定的温度热活化后.煤矸石复合水泥的28 d强度有一定程度的提高.     

New evidence for microstructural evolution model of acid-activated montmorillonite

Ca-montmorillonite samples from Choushan treated at various acid concentrations were studied using chemical analysis, XRD, ²⁹Si and ²⁷Al MAS NMR, to investigate the microstructure of the activated montmorillonites. With the increase of acid concentration and dissolution of cations of montmorillonite, the intensity of d(001) decreased obviously and significant changes of the microstructure of Si and Al occurred. There were two new types of structural units of Si atoms formed: (SiO)₃SiOH units and Q⁴(0Al) units. For Al atoms, in the course of activation, the removal of one of a pair of octahedral aluminium atoms from montmorillonite removed two hydroxyl groups and left the other aluminum of the pair in the four-fold coordination. The ²⁷Al signal at δ 54.0 corresponding to Al^Ⅳ arose from the four- coordinated Al in the octahedral sheet. This study first con-firmed, by ²⁹Si and ²⁷Al MAS NMR spectra, that the model of microstructural evolution for activated montmorillonite postulated by Thomas et al. (1950) is correct.     

Relationship between the microstructure and reaction performance of aluminosilicate

A systematic study was conducted to comprehend the mechanism of thermal activation of silica-alumina materials by using 29Si and 27Al magnetic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR) spectroscopy. The reaction performance of silica-alumina-based materials with different molar ratios of Si/Al, which were thermally activated, was also investigated. With the increase in calcining temperature, the coordination of Al in metakaolin becomes four, five, and six firstly, and then transforms completely to four and six. It is indicated by identical coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP) and NMR that, the reaction performance of monomeric silicate anions is better than that of polymeric silicate anions which are primarily cross-linked in the alkali solution. Moreover, it also shows that the thermal activation temperature, cooling method, and the molar ratio of Na/Ca have remarkable effects on the reaction performance.     

煤矸石活化及酸浸取过程的研究

本文研究了煤矸石的活化条件及盐酸浸取过程中影响A1_2O_3浸取率的各种因素,并找出了较佳的工艺参数。     

强磁场对铝硅合金变质效果的影响

为解决Al-Si合金存在的Na变质重熔失效和有效时间短及P变质处理后初晶Si偏聚问题,利用施加强磁场的方法,分别对亚共晶Al-6%Si合金和共晶Al-12.6%Si合金进行Na盐变质处理,对过共晶Al-18%Si合金进行P盐变质处理.结果发现对于亚共晶Al-6%Si合金,施加强磁场的条件下重熔,Na变质没有失效;对于共晶Al-12.6%Si合金,施加强磁场延长了变质有效时间;对于过共晶Al-18%Si合金,施加强磁场使凝固组织中的初晶Si相均匀分布.强磁场有助于改善Al-Si合金的变质效果.     

高温煅烧和机械球磨对煤矸石反应活性的影响

天然的高岭石型煤矸石性质稳定,不进行活化处理难以直接提取其中的铝资源。实验对高温煅烧和机械球磨两种提高高岭石反应活性的方法进行了研究。适宜的煅烧或球磨使煤矸石活性显著提高,Al的浸取率分别达到75.31%和88.17%;两种活化方式的搭配使用更有利于提高煤矸石的反应活性,且先球磨后煅烧的煤矸石活性最高。     

机械粉磨对煤矸石-水泥体系颗粒群特征及力学性能的影响

采用了煤矸石单独粉磨后取代水泥、煤矸石与水泥混合后共同粉磨(先混后磨)、煤矸石与水泥分别单独粉磨后混合(先磨后混)(三者均按w(煤矸石):w(水泥)=30:70的比例)3种不同的机械粉磨方式研究粉磨对煤矸石-水泥体系的颗粒群特征以及力学性能的影响.研究结果表明:煤矸石单独粉磨掺入体系与煤矸石和水泥"先混后磨",不同粉磨时间的混合体系的颗粒群具有相似的级配组合特征;煤矸石与水泥"先磨后混"形成的颗粒群特征不同于"先混后磨";对于相同的粉磨时间,煤矸石与水泥"先混后磨"的粉磨制度优于"先磨后混";不同的煤矸石-水泥体系的颗粒群特征对于体系的力学性能产生不同的影响.     

利用工业废渣制备复合水泥

 试验利用矿渣、煤矸石作为配制复合水泥的辅助性胶凝材料,研究了矿渣、煤矸石细度和复合比例对复合水泥力学性能的影响,以水泥胶砂强度作为参数反演,找出最佳复合体系.试验结果表明:在矿渣与天然煤矸石组成的复合体系中,矿渣的细度决定了复合水泥的强度,矿渣越细,复合水泥强度越高.当矿渣和天然煤矸石作为混合材取代水泥的总量一定时,所配制的复合水泥强度随着矿渣比例的增大而增大,随煤矸石比例增大而减小.天然煤矸石没有活性,将其煅烧后,活性才能显现.