金川全尾砂棒磨砂新型充填胶凝材料试验研究

利用矿渣、粉煤灰等固体废弃物,开展新型充填胶凝材料试验,是解决金川矿山固体废弃物资源化利用和降低充填成本的重要途径。对金川矿区可以利用的尾砂、棒磨砂等充填骨料的物化特性进行分析和颗粒级配研究;进行新型充填胶凝材料配比正交试验。在此基础上,采用统计回归分析和参数拟合方法,建立新型充填胶凝材料胶结充填体强度与激发剂掺量的函数关系,并以胶结充填体强度为优化目标,以激发剂掺量范围作为约束条件,建立新型充填胶凝材料配比的优化模型。求解优化模型获得全尾砂-棒磨砂混合充填料的新型充填胶凝材料优化配比。最后,对新型充填胶凝材料进行验证试验。结果表明,开发的新型充填胶凝材料满足金川矿山对胶凝材料的要求,从而为金川矿山固体废弃物利用提供了依据。     

碱激发钢渣矿渣胶凝材料凝结硬化性能研究

通过对胶凝材料强度、水化热的测定和对水化产物种类及表观形貌的分析,探讨了缓凝剂和钢渣掺量对碱激发钢渣矿渣胶凝材料性能的影响,并对其水化特性进行了研究.结果表明:钢渣掺量为40%、矿渣掺量为60%时,外掺6%水玻璃激发剂和1%的K缓凝剂,所制得的胶凝材料的凝结时间和强度可以达到42.5R普通硅酸盐水泥的技术要求;碱激发钢渣矿渣胶凝材料的放热特性与碱激发矿渣胶凝材料类似,具有放热量小的特点;钢渣与矿渣组合有利于胶凝体系水化进程的发展,两者具有相互促进的作用.     

激发剂种类对碱矿渣胶凝材料性能的影响研究

为了研究激发剂种类对碱矿渣胶凝材料性能的影响规律,用高炉矿渣作为胶凝材料,氢氧化钠溶液、水玻璃溶液及碳酸钠溶液作为激发剂,在水胶比为0.3、碱当量为4%的条件下,研究3种激发剂对矿渣胶凝材料激发效果的影响,并采用微观测试手段分析了碱矿渣胶凝材料的微观形貌和水化产物.结果表明:不同的激发剂对胶凝材料的性能产生不同的影响,具体表现为碳酸钠作为激发剂,其凝结时间最长,且远远大于氢氧化钠和水玻璃作为激发剂制备的胶凝材料,但其制备的胶凝材料收缩率最小;水玻璃作为激发剂时,能够获得较高的强度,但其收缩率最大;而氢氧化钠作为激发剂,其制备的胶凝材料早期强度较高,但后期强度发展缓慢.微观分析显示,水玻璃和氢氧化钠作为激发剂时,水化产物主要为C-S-H凝胶和CaCO_3,而碳酸钠作为激发剂时,水化产物主要为CaCO_3.     

硅渣及废碱水共激发制备碱胶凝材料的研究

对某化工厂的副产品——渡碱水及硅渣作碱胶凝材料的碱性激发剂进行了研究。通过优化废碱水和硅渣的掺入量可制备强度发展良好、凝结时间正常的碱胶凝材料,有效地降低碱胶凝材料的成本。另外,对其水化产物进行了初步研究,发现这种碱胶凝材料水化除生成C-S-H凝胶外,还生成了水化硅铝酸钙Ca(Al2Si5O8)．4H2O、硅铝酸钙钠(Na,Ca)Al3Si5O16两种难溶性沸石类矿物。     

胶凝材料学认识综述

本文通过阐述胶凝材料的发展历史,提出了非传统胶凝材料的概念,根据工业废渣的化学组成、矿物特征以及胶凝固结特征对其进行了分类并探讨了工业废渣在胶凝材料中的应用途径,指出工业废渣在胶凝材料中的应用不仅有助于解决环境污染,节约能源,而且可降低产品成本,不同程度地改善胶凝材料的性能,具有显著的社会经济效益,并对以后工业固体废弃物在胶凝材料学中的发展提出了建议。     

碱激发胶凝材料的碳化性能研究进展

碱激发胶凝材料作为新型绿色建筑材料,在促进工业固体废料的循环使用、减少CO2气体排放等方面有着突出的优势,近几年针对这种材料耐久性能的研究越发受到重视,碳化作为影响耐久性能的关键因素,也需要进一步的研究。从碳化机理、碳化速率、碳化影响以及抗碳化性能改善方面总结了碱激发胶凝材料碳化性能研究现状,概述了目前碳化领域研究所取得的成果和面临的困难。基于已有成果,提出了研究建议,以期为碱激发混凝土的发展和推广应用提供参考。     

机场道面自密实碱激发混凝土性能研究

针对机场道面混凝土强度、耐久性高性能化的要求,采用"优质矿渣+复合碱激发剂"的技术路线,配制出坍落度≥160 mm,抗折强度7 d达7.6 MPa、28 d达8.5 MPa的自密实碱激发胶凝材料混凝土,并研究了碱激发胶凝材料混凝土的耐久性能、变形性能、施工和经济性.与目前机场道面施工中采用的水泥混凝土进行对比试验,结果表明:其抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性和耐磨性远优于传统水泥混凝土,抗渗等级达到S40以上,抗冻等级达到F300以上,耐硫酸盐和耐磨性能优异;碱激发胶凝材料混凝土属低收缩混凝土,但早期收缩略高,应采取措施加强早期养护.自密实碱激发胶凝材料道面混凝土的和易性、强度、耐久性可以满足机场道面铺筑要求,且具有良好的施工和经济性,可用于机场道面的建设.     

燃煤固硫灰渣混凝土路面材料研究

降低农村公路造价具有重要的现实意义,利用地方工业固体废弃物是一种途径.通过对燃煤固硫灰渣胶凝系统的试验研究,结果表明:燃煤固硫灰渣表面疏松和阴离子聚合度低的特征,使其具有显著的火山灰效应,可与碱、硫酸盐激发剂组成胶凝系统,其中固硫灰渣占70%以上;掺加水泥和增大硫酸盐激发剂掺量能显著改善系统早期性能,硫酸盐掺量宜大于1.5%;燃煤固硫灰渣混凝土具有较好的强度性能和材料韧性,在农村公路中应用具有现实可行性.     

全尾砂新型充填胶凝材料开发及其水化机理探讨

针对司家营铁矿全尾砂,利用石灰、脱硫石膏、矿渣等固体废弃物开展替代水泥的新型充填胶凝材料试验研究,并通过电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)分析,研究新型充填胶凝材料激发剂的水化机理,确定激发剂优化配比。研究表明,当料浆质量分数为68%、胶砂比为1∶8、石灰质量分数为3.5%、脱硫石膏质量分数为16.0%时能够满足司家营铁矿南区嗣后充填法采矿对充填体强度的要求。结果显示,新型充填胶凝材料胶砂体与水泥胶砂体相比,结构更致密、产状更粗大,水化产物主要为AFt晶体和无定型C-S-H凝胶,从而大幅度提高了新型充填胶凝材料胶砂体的龄期强度。     

改性脱硫灰掺加矿渣粉煤灰制备生态型胶凝材料

分析了钢铁企业产生的脱硫灰的特性,通过实验进行了改性脱硫灰掺加矿渣粉煤灰等固体废弃物制备生态型胶凝材料的研究。研究结果表明：钢铁企业烧结工序产生的脱硫灰经高温改性后在制备胶凝材料过程中起到了替代石膏的作用;实验最优配比（质量分数）为粉煤灰4％、改性灰159／6、熟料18％、矿渣61％,再适当地辅以掺加激发剂和减水剂,可获得性能良好的具有较高强度的胶凝材料。     

基于碱激发剂作用下火山灰的活性研究

掺碱激发剂火山灰-水泥既可以有效利用火山灰和保护环境,又可以改善火山灰-水泥胶凝材料的性能.选用掺合料为火山灰,变换不同含量的碱激发剂(氢氧化钠与水玻璃),测定龄期为7、28、90 d时混凝土的力学性能,确定最佳组合,并进行电镜试验,观察微观结构.研究结果表明:掺碱激发剂会使胶凝材料的强度随碱掺量的变化而变化,掺氢氧化钠的早期强度要优于掺水玻璃的早期强度,而后期掺水玻璃的强度要比掺氢氧化钠的强度发展得好.     

石灰石粉对碱激发胶凝体系流变性能的影响

为解决碱胶凝材料反应过快而导致其流变性和工作性能差的问题,采用流变学原理研究了不同掺量下的石灰石粉(0%、5%、10%、15%、20%)对固体水玻璃和液体水玻璃激发矿渣—粉煤灰胶凝材料流变特性的影响。研究结果表明,新拌胶凝材料浆体内部的屈服应力和塑性黏度是影响碱胶凝材料流变性和工作性能的关键因素;反应生成的凝胶造成浆料内部颗粒团聚以及颗粒间作用力和摩擦力增大,从而导致屈服应力和塑性黏度增大,可以通过添加惰性矿物来改变浆料的屈服应力和塑性黏度;固体和液体水玻璃激发矿渣—粉煤灰胶凝材料符合Bingham模型,加入石灰石粉并未改变其流变模型;石灰石粉对固体水玻璃和液体水玻璃激发矿渣—粉煤灰胶凝体系的屈服应力和塑性粘度影响稍有不同,在液体水玻璃激发浆料体系中的塑性粘度以石灰石粉掺量20%为最小,而在固体水玻璃体系中掺入石灰石粉可使浆料的塑性粘度降低15%～30%。     

电石渣碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料性能及微结构

采用流化涡旋技术对工业固体废弃物改性,以改性电石渣为碱性激发剂,以改性矿渣/粉煤灰为硅铝质原料制成全固废碱激发胶凝材料,并采用压汞实验(MIP)、水化热测定、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段研究其水化机理与微观结构。研究结果表明：流化涡旋技术对工业固废具有优异的物理、化学改性效果,使固废原料具备更高的反应活性;以改性原料制成的碱激发材料具有更优的力学性能和孔径分布特征,其7 d和28 d抗压强度分别可达22.4 MPa和37.8 MPa;改性电石渣释放更多的Ca(OH)2,提供碱性环境和钙质组分;改性矿渣/粉煤灰提供硅铝质组分,生成以C-S-H、C-A-S-H凝胶和托贝莫来石为主的水化产物,水化产物与少量原料紧密结合形成稳定结构,使胶凝材料具有良好的力学性能。     

金川充填胶凝材料研究进展与废弃物综合利用展望

矿山废弃物排放面临严峻的环保压力,同时随着开采深度增加,充填采矿成本逐年提高.利用废弃物开发低成本充填胶凝材料和废石作为充填骨料,是提高充填采矿经济效益和实现可持续发展的必由之路.首先简要介绍充填胶凝材料研究进展,分析开发金川矿山充填胶凝材料存在的困难和问题;然后提出利用酒钢矿渣开发低成本充填胶凝材料的技术路线与关键技术;最后针对金川镍矿资源开采和废弃物利用现状,提出以新型充填胶凝材料开发为突破口,开展废石、废渣、尾砂等固体废弃物资源化综合利用的技术途径,展望金川固体废弃物资源化综合利用的发展前景.     

充填胶凝材料研究进展与金川废弃物利用展望

金川镍矿开采深度增加地压增大和品位降低,既增大采矿难度,也降低了采矿经济效益。与此同时,矿山每年排放出大量废弃物,使矿山面临严峻的环保压力。利用固体废弃物开发新型充填胶凝材料,并以此为契机,实施废弃物资源化应用,是金川矿山实现绿色开采和可持续发展的必由之路。首先,简要介绍充填胶凝材料研究进展,分析金川矿山开发新型充填胶凝材料面临的困难和问题;然后,提出利用矿渣开发金川矿山新型充填胶凝材料的技术路线与关键技术;最后,针对金川矿山镍钴资源开采与利用现状,提出以新型充填胶凝材料为突破口,开展废石、废渣、尾砂等废弃物资源化综合利用技术途径,展望金川矿山固体废弃物资源化综合利用发展前景。     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能研究

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在掺量为0~30%(质量分数)范围内,随着粉煤灰掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高而抗折强度相对较低;掺加粉煤灰后碱-磷渣胶凝材料的抗压强度降低,但抗折强度提高.碱-磷渣胶凝材料的抗冻性和耐蚀性均优于普通硅酸盐水泥,但其干缩较大,用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.     

镍渣基矿井充填用胶凝材料的制备

以提高矿业固体废弃物综合利用水平,降低矿山充填采矿成本为目的,本文开展了利用水淬镍渣制备矿山井下充填用胶凝材料的研究。分别采用机械活化和化学活化的方法,对水淬镍渣进行了提高其胶凝性能的探讨。以井下充填体的强度指标为评价标准,分析了磨矿细度和激发剂对水淬镍渣活性的激发程度和胶凝性能的影响,对水淬镍渣的化学活化机理进行了分析。研究结果表明,以活化处理的水淬镍渣为主要原料(占原料总量的85%)制备的胶结剂,可以作为水泥的替代品用于矿井充填料的生产。     

偏硅酸钠激发矿渣-粉煤灰胶凝材料水化机理研究

研究了偏硅酸钠激发矿渣-粉煤灰的水化机理.通过显微形貌探究了在不同碱当量下胶凝材料的微观结构和水化产物的变化.结果表明,掺入偏硅酸钠可提高胶凝材料的强度,增加浆体中C-S-H含量.此外,掺入8%偏硅酸钠可使水化产物不断增加,浆体内部结构更加致密化,浆体内部微裂纹减少.     

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。     

快硬早强磷渣基胶凝材料的制备及其微观结构研究

碱磷渣胶凝材料早期强度较低,不利于实现快速修补,通过在碱磷渣材料中掺入适量的石墨尾矿粉和普通硅酸盐水泥进行快硬早强磷渣基胶凝材料的研制.结果表明,掺入10%的普通硅酸盐水泥(占胶凝材料总质量的百分比,下同)和15%的石墨尾矿粉时,可有效提高碱磷渣胶凝材料的早期强度.当硅酸钠掺量为5%(以Na_2O计)时,所开发的快硬早强磷渣基胶凝材料胶砂试件的3d抗压强度27.3MPa、3d抗折强度4.1MPa,28d抗压强度56.8MPa、28d抗折强度8.3MPa,符合GB175-2007对普通硅酸盐水泥P.O42.5R的强度要求.运用XRD、SEM、综合热分析等微观测试技术研究了快硬早强磷渣基胶凝材料的水化硬化和微观结构.