赤泥基似膏体充填材料水化特性研究

以赤泥、煤矸石等工业固废为主要原料制备赤泥基似膏体充填材料,采用X射线衍射分析、傅氏转换红外线光谱分析、热重--示差扫描量热分析和扫描电子显微镜--能谱分析等测试手段研究赤泥基似膏体充填材料的水化特性.结果表明,本试验条件下,赤泥基似膏体充填材料的最优配比为编号E03试验,即胶结料:赤泥:煤矸石:添加剂质量比为1:16:5:11,固相的质量分数为70%,28 d单轴抗压强度为5.49 MPa.赤泥基似膏体充填材料不同龄期的水化产物主要为斜方钙沸石(CaAl2 Si2O8·4H2O)和钙矾石(AFt),随着水化反应的进行,水化产物的数量明显增多,且钙矾石由水化初期的针状逐渐转变为棒状,有助于充填体强度的发展.     

钢渣-水泥复合胶凝材料的水化放热和动力学研究

通过测定钢渣掺量（质量分数）分别为0、20%、30%、40%的水泥基复合胶凝材料的水化放热速率,根据Krstulovi?-Dabi?动力学模型得到几何晶体生长指数n、反应速率常数K、各阶段转换时的水化度α,进而研究钢渣掺量对钢渣水泥复合胶凝材料水化放热与动力学的影响。结果表明：随着钢渣掺量的增加,各阶段水化放热速率变化趋势不同,钢渣掺量30%和40%时,出现第3放热峰,水化放热量随着钢渣掺量的增加而降低;钢渣掺量0、20%、30%时,水化历程由结晶成核与晶体生长(NG)到相边界反应(I)再到扩散过程(D);钢渣掺量40%时,模拟曲线偏离实际水化速率曲线,水化过程不符合Krstulovi?-Dabi?动力学模型;钢渣掺量0~30%范围内KNG、KI、KD均随着钢渣掺量的增加而降低;相对于钢渣掺量20%试样而言,纯水泥与钢渣掺量30%试样的I过程水化度范围较大;钢渣掺量0~30%的试样,水化12h已经成型,然而相同条件下,钢渣掺量40%的试样仍然不能硬化成型。为避免水化速率过低,钢渣最大掺量应为30%。     

钢渣-矿渣-脱硫石膏复合胶凝材料的制备及水化机理

加速钢渣水化过程、胶凝活性激发对钢渣综合利用率的提高有重要意义。以矿渣和脱硫石膏为复合激发剂,基于交叉试验的设计方法,对复合胶凝材料的组成进行了优化,分析了复合胶凝材料的综合性能,采用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、扫描电子显微镜(scanning electronic microscopy, SEM)、傅里叶变换红外光谱(Flourier transform-infrared spectroscopy, FT-IR)等测试方法表征了复合胶凝材料的组成及结构,并以此揭示复合胶凝材料协同优化的机理。复合胶凝材料配合比的交叉试验结果表明：钢渣30%、矿渣60%、脱硫石膏10%,水灰比为0.5,28 d抗压强度为40.4 MPa,其他各项性能指标满足GB/T1346—2011要求。通过多项测试手段可以判断出,矿渣在脱硫石膏的激发作用下不断水解,缩短了水化诱导前期和延长了诱导期,提升早期水化反应程度,释放大量热量,生成了generates ettringite (AFt)和C—S—H凝胶。而浆体的pH值上升,促进钢渣水化反应,加速了浆体由液相反应转为固相反应,证明了...     

煤矸石生产绿色建材的性能研究分析

煤矸石是采煤和选煤过程中的排弃物,其长期推放,不仅占用土地,而且污染大地和地下水,还能造成自燃。利用煤矸生产绿色建材资源化综合利用,可节约大量的土地,具有很好的环境、社会和经济效益。     

生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥

对生物质松木锯末和烟煤还原焙烧高铁拜耳法赤泥进行对比试验研究,包括还原温度、还原时间、还原剂用量对还原效果的影响.生物质松木锯末还原高铁拜耳法赤泥所需还原温度低而且还原时间短最终还原效果较好.试验通过热分析和X射线衍射、动力学研究结果揭示出生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥机理.同时确定了生物质松木锯末中低温还原的最佳还原条件.研究表明生物质松木锯末为赤泥质量分数的20%,还原温度为650℃,还原时间为30 min可将赤泥完全磁化.生物质松木锯末热重试验分析表明250~375℃温度区间为锯末热解的主要阶段,350℃左右热解速率达到最大,450℃后热解反应趋于平缓;烟煤热重试验表明300~700℃温度区间为烟煤热解的主要阶段,450℃左右热解速率达到最大,650℃后热解反应趋于平缓.动力学研究表明锯末在300~400℃区间热解表观活化能比烟煤热解表观活化能要低很多,说明在此温度范围内锯末比烟煤更加容易发生热解反应.生物质能够中低温还原高铁拜耳法赤泥,还原温度比煤基还原的还原温度低200℃左右.     

烧结法赤泥全尾砂胶结充填料

为了解决全尾砂、赤泥大量堆积产生的环境问题,实验采用烧结法赤泥、全尾砂等固体废弃物制备矿山充填料.结果表明:胶结剂的优化配比为赤泥49.2%+矿渣32.8%+熟料10%+石膏8%;充填料强度随着全尾砂掺量的增加而急剧下降;试块在水化初期即出现钙矾石、C-S-H凝胶,这些水化产物对早期强度的提高有很大帮助;差式扫描-热重分析表明试块在水化初期即可固结大量水.烧结法赤泥全尾砂胶结充填料具有早期强度高、固结水量大以及大量利用废料等特点,可满足目前矿山充填的需要.     

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.     

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.     

煤矸石烧结砖的热值利用与节能测算模型研究

煤炭开采和洗选加工过程中排放出大量的煤矸石,发展煤矸石烧结砖可节约大量能源,有利于新型建材“绿色”可持续发展。根据能源的梯级利用原理;综合考虑煤矸石烧制砖的原料配比、工艺技术以及主要设备情况,系统地构建了煤矸石砖热值利用节能测算模型,以山西煤矸石烧制砖为例进行了测算和分析,结果表明,2010年山西煤矸石烧结砖行业共节能约99．381万t标准煤。     

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.     

煤矸石混凝土耐久性的正交试验研究

为了开辟煤矸石在建筑大宗材料中的应用空间及拓展煤矸石"变废为宝"的新思路、新途径,以煤矸石替代碎石、粉煤灰,矿渣替代水泥配制煤矸石混凝土,采用正交试验法和综合平衡法得出了煤矸石混凝土的最佳配合比,分析了煤矸石混凝土的抗压强度及其经硫酸盐侵蚀后的强度损失、弹性模量及其经冻融后的损失量,最后对煤矸石混凝土进行了微观结构分析。试验结果表明:煤矸石混凝土经过硫酸盐侵蚀后强度影响不是太大。该成果突破了传统的煤矸石活化方法研究煤矸石,对其在道路工程、排水工程等方面的利用具有一定的参考价值。     

矿渣-钢渣-石膏体系早期水化反应中的协同作用

研究了矿渣-钢渣-石膏体系在水化早期的反应过程,侧重于分析单独变量条件下早期水化产物的种类、产生时间、相对产生量和微观形貌.结果表明:石膏和钢渣都可以激发矿渣水化,在矿渣-钢渣-石膏胶凝材料体系的早期水化过程中,矿渣、钢渣及石膏能够产生以生成钙矾石为驱动力的协同作用,主要水化产物是钙矾石和C-S-H凝胶.钢渣及钢渣与石膏混合物的极早期水化速度很快,对调节矿渣-钢渣-石膏胶凝材料体系的凝结时间具有重要意义.     

Thermal oxidation of SiAlON powders synthesized from coal gangue

The oxidation behavior of different SiAlON phases (β-SiAlON, X-phase SiAlON and 12H powders) synthesized from coal gangue in air atmosphere was investigated using isothermal thermogravimetry (TG) and field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The effect of ferric oxide impurities in coal gangue was studied. The results show that ferric oxide contributes to the growth of SiAlON crystalline during the synthesis process. In the oxidation experiment, the existence of ferric oxide decreases the oxidation resistance of SiAlON. The reason is that the impurity causes the formation of a liquid phase at a higher temperature. At 1423–1623 K, the oxidation of SiAlON powders is diffusion controlled and it can be described by Chou’s model. A fair agreement is found between theoretical calculations and the experimental data.     

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。     

水泥稳定煤矸石路面基层补充定额编制

为了能有效控制水泥稳定煤矸石混合料的造价,填补陕西省现行公路工程定额中的缺项,以水泥稳定煤矸石路面基层工程项目为依托,研究了水泥稳定煤矸石路面基层技术特点及施工工艺,合理划分补充定额子目,实测了施工过程中的工作内容及人、材、机的消耗量定额,运用拉依达准则和线性插值法识别并修正实测数据中的粗大误差,计算汇总,编制出水泥稳定煤矸石路面基层补充定额,并进行成果测算分析。结果表明,编制的补充定额均处于合理水平,可作为水泥稳定煤矸石路面基层施工的计价依据。研究成果可为陕西省乃至全国范围内水泥稳定煤矸石路面基层项目的预算定额编制提供依据。     

无机非金属胶凝调堵封窜材料研究与实验

无机非金属高温调堵材料是专门为稠油热采的高温调堵作业而研制的新材料.它是采用特殊矿物,按预均化湿法生产工艺,经磨细加工而制成的一种气-水两硬性无机胶凝材料.在没有活化剂存在和常温常压条件下,即使经过长时间的水浸,无机非金属材料也不会凝胶和固化.可以通过温度和活化剂控制无机非金属高温调堵材料水化活性的激发及稠化、硬化速度以及硬化后的强度.     

煤矸石土壤化消纳利用研究综述

煤矸石作为煤矿区最主要的固废资源,其大规模的消纳利用关乎矿区资源与生态问题。从煤矸石直接应用、改性应用两大方面探讨其土壤化消纳利用的可行性与潜在路径。研究表明：碳含量在20%以下的煤矸石应作为土壤化消纳应用的主要类型;煤矸石与其他材料混合或经改性处理后可提升土壤改良效应;煤矸石对盐碱地等特殊土壤类型的改良效应以及特异性煤矸石土壤改良培肥产品开发应得到重视;煤矸石的土壤应用还应关注其对土壤的污染风险以及炭化改性应用价值。     

山西铝厂赤泥性质的研究

为解决赤泥对环境污染及其综合利用等问题,利用ICP-MS,XRD,激光粒度分析和差热分析方法,对山西铝厂赤泥进行了检测,结果表明:有价金属在赤泥中有明显富集,是提取钛、钪、铌的良好原料;拜耳法赤泥中含有大量的含水化合物,可作为吸附剂用于环境污染治理;而烧结法赤泥的主要矿物是碳酸钙和硅酸二钙,作为道路基层材料的前景很好;同时由于其特有的化学组成,用于PVC填料,能使其具有良好的抗老化性能及热稳定性能。     

煤矸石作为环境材料资源化再利用研究进展

 煤矸石作为全球排放量最大的工业固体废弃物之一,不仅占用大量土地,还会对大气、土壤等环境造成危害。但煤矸石具有一些环境友好型性能,经预处理后可被资源化再利用为环境友好型材料。综述了目前煤矸石用作环境材料的方式及各种方式的研究进展：煤矸石对营养盐、重金属和有机物等污染物具有一定的吸附性能,预处理之后可以作为一种廉价的吸附剂;煤矸石具有一定的强度,经热活化后强度更大,因此可用作建筑再生骨料生产透水砖、透水沥青等;煤矸石中还含有大量有机质和微量元素,可以增加土壤中的腐殖酸含量,改善土壤土质,从而促进植物生长。建议：今后研究工作应倾向于对煤矸石预处理方式的改进,探索其对不同类型或多种污染物的去除效果及机理;在实际生产中应丰富破碎筛分等处理方式,形成系统的制肥工艺并得以应用;在政策上应制定更加全面的相关标准。     

煤矸石作为环境材料资源化再利用研究进展

 煤矸石作为全球排放量最大的工业固体废弃物之一，不仅占用大量土地，还会对大气、土壤等环境造成危害。但煤矸石具有一些环境友好型性能，经预处理后可被资源化再利用为环境友好型材料。综述了目前煤矸石用作环境材料的方式及各种方式的研究进展：煤矸石对营养盐、重金属和有机物等污染物具有一定的吸附性能，预处理之后可以作为一种廉价的吸附剂；煤矸石具有一定的强度，经热活化后强度更大，因此可用作建筑再生骨料生产透水砖、透水沥青等；煤矸石中还含有大量有机质和微量元素，可以增加土壤中的腐殖酸含量，改善土壤土质，从而促进植物生长。建议：今后研究工作应倾向于对煤矸石预处理方式的改进，探索其对不同类型或多种污染物的去除效果及机理；在实际生产中应丰富破碎筛分等处理方式，形成系统的制肥工艺并得以应用；在政策上应制定更加全面的相关标准。