细粒铁尾矿固化造块及其机制的研究

以工业固体废弃物X及其激发剂Y、Z为固化剂,固化细粒铁尾矿,经压制成型制备固化块。考察了固化剂原料配比、用量、成型压力和养护龄期对固化块力学和耐水性能的影响,并采用X射线衍射、压汞测孔法和电镜扫描研究了其高强和耐水机制。结果表明,制备所得的尾矿固化块综合性能优良,当固化剂和尾矿掺量分别为12.7%和87.3%,成型压力为50MPa,自然养护7d后,所得尾矿固化块抗压强度和吸水饱和抗压强度分别为12.4MPa和3.4MPa,符合矿山填充要求。理论分析表明,增大成型压力,减小了固化块的平均孔径,促进了水化反应,有利于生成起粘结作用的水化硅酸钙和钙矾石晶体加固结构,从而提高固化块强度和耐水性能。该尾矿固化技术用于矿山充填塌陷区是经济可行的,具有实用价值。     

用细粒低硅铁尾矿制备三免砖

利用某种工业粉状废物制备廉价的无水泥固化剂,并以武钢矿业公司金山店铁矿细粒低硅铁尾矿为主要原料,研制MU25级的免烧、免蒸、免水泥建材砖(简称三免砖),考察了固化剂的掺量及其机械活化方式、试件的成型压力、化学外加剂种类及掺量、初期养护制度等工艺条件对制品抗压强度和耐水性的影响。试验结果表明:在成型压力为50 MPa条件下,混磨的固化剂掺量为25%,铁尾矿掺量为75%,有机早强剂A、防水剂B与固化剂掺量之比分别为0.02%、0.3%,初期养护温度为50℃、养护时间为36 h时,所制备的三免砖28 d的抗压强度和饱和抗压强度分别达到27.2 MPa和24.3 MPa,各项性能指标均能满足《JC/T422—2007非烧结垃圾尾矿砖》的要求。该研究为尾矿的大规模利用提供了一项投资小、效益高的技术。     

以磷渣—磷尾矿为主要原料的保温板研制

磷渣和磷尾矿都是工业废弃物,它们的堆放不仅占用土地而且对环境构成潜在危害。通过研究磷渣与生石灰的比,水灰比,磷尾矿掺量,水泥用量等得到制备保温板的最佳配比:膨胀珍珠岩10%、磷尾矿60%、水泥3%、磷渣∶生石灰(质量比)=4∶1、水灰比0.24。按此配方配料,成型后经174.5℃、8h蒸压养护所制得的保温板,其容重为1.49g/cm3、抗折强度3.56MPa、抗压强度12.5MPa、导热系数0.143W/(m.K),超过了国标规定的指标。     

固废基人造石材成型与养护工艺研究

以固废基复合超微粉为原料,经过静压成型和热养护制备试块,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征试块的微观结构和矿物组成,考察成型压力、试块厚度、养护制度等工艺对试块抗压强度和密度的影响。结果表明,适宜的成型压力为50 MPa,试块厚度为17.5 mm(复合粉添加量为75 g)。试块养护3 d及以上后,养护龄期相同时,不同养护制度下试块强度为:自然养护<水热养护<自然养护+热水养护<水热养护+热水养护;采用“水热养护+热水养护”的养护制度,可获得28 d强度达145.5 MPa的固废基高强试块,满足优质天然石材的强度指标(MU100),表明工业固废可制备优质人造石材。     

膨胀珍珠岩/酚醛树脂轻质复合材料的制备及性能研究

以膨胀珍珠岩和热固性酚醛树脂为原料,盐酸磷酸混合酸为固化剂,制备膨胀珍珠岩/酚醛树脂轻质复合材料。运用单因素研究法探究了固化剂用量、加热成型温度、加热成型时间、主要原料的比例及酚醛树脂预热温度对轻质复合材料性能的影响。结果表明,固化剂用量为酚醛树脂质量的12%,固化温度为120℃,加热时间为2 h,酚醛树脂与膨胀珍珠岩的质量比为3.50时复合材料性能最优。其抗压强度为1.476 MPa,抗折强度为1.148 MPa,导热系数为0.048 W/(m·K),密度为320 kg/m3。     

蒸压制度对赤铁矿尾矿蒸压砖强度的影响

研究了蒸压制度对赤铁矿尾矿-石灰-黄沙体系蒸压砖抗压强度的影响,确定了原料中尾矿、石灰、黄沙的质量比为70∶15∶15,成型压力为20 MPa的砖坯的适宜蒸压制度为：升压时间2.1 h,蒸汽压力1.2 MPa,恒压时间6 h,降压时间3.5 h。利用XRD、DSC对蒸压砖抗压强度形成机理进行了探讨,结果表明,赤铁矿尾矿－石灰－黄沙体系在1.2 MPa蒸汽压力下首先生成了水石榴石,而后生成CSH(Ⅰ)凝胶和高强度的托勃莫来石,随着蒸压时间的延长,托勃莫来石逐渐转化成强度相对较低的硬硅钙石。     

铁尾矿-煤矸石-污泥复合烧结砖的制备与特性

以铁尾矿和煤矸石为主要原料,掺加部分污泥及其他辅料制备铁尾矿-煤矸石-污泥复合烧结砖,分析了铁尾矿、煤矸石、污泥与其他辅料的矿物组成、化学成分及粒度特征,考察了铁尾矿、煤矸石和污泥配比、坯体成型压力、烧结温度对烧结砖质量的影响,借助XRD、SEM、ICP等手段分析了烧结砖中重金属离子的固化效果与微观结构。结果表明:铁尾矿-煤矸石-污泥复合烧结砖的制备条件以铁尾矿∶煤矸石∶污泥∶页岩配比为54∶30∶6∶10,成型压力20 MPa为宜;烧结温度1 100℃,保温时间3.0h。制品经过高温烧结后,物料中重金属被固化或部分挥发,重金属离子浸出率大小为:Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)Cr~(3+),且符合GB5085.3—2007的规定。显微分析表明:未烧砖坯断面多为离散颗粒、大小和排列均无序;高温烧结后新生成的玻璃晶相明显增加而呈现液相固结,显微表面更加平整均匀致密。     

正交实验优化钨尾矿地聚物的蒸压养护制度

以钨尾矿为主要硅铝原料、偏高岭土为铝校正料制备地聚物,以恒压压力、恒压时间和卸压时间作为影响因素,以地聚物试块的7d龄期抗压强度作为考察指标,通过正交实验获取最佳蒸压养护条件,并借助XRD和SEM对试块的微结构进行表征。结果表明:恒压压力对钨尾矿地聚物抗压强度影响最大;在恒压压力为0.8 MPa、恒压时间为60 min、卸压时间为40 min时,地聚物可达到最高抗压强度31.13 MPa;微观结构分析说明适宜的蒸压养护制度可使原料中低活性硅铝成分的溶出得到强化,进而提高地聚物的胶凝性并改善其微观结构。     

新型固化剂对铜矿全尾砂充填体抗压强度的影响

针对铜矿全尾砂颗粒细及胶结充填成本高问题,进行了新型固化剂对铜矿全尾砂充填抗压强度影响的研究。研究结果表明：当充填总浓度分别为65%、68%、70%,灰砂比为1∶8时,使用新型固化剂试块的28 d抗压强度达到2.556、3.333、3.842 MPa,比使用水泥时提高了650%、520%、461%;当总浓度为70%,灰砂比为1∶8,养护龄期为3、7、28 d时,使用新型固化剂试块的强度分别为1.454、2.983、3.842 MPa,比使用水泥提高了516%、665%、461%;当总浓度为70%,养护龄期为28 d,灰砂比为1∶10、1∶9、1∶8时,使用新型固化剂试块的分别为2.076、2.738、3.842 MPa,比使用水泥时提高了382%、449%、461%。该新型固化剂满足矿山生产要求,克服了水泥全尾砂充填体强度低及充填成本高等技术难题。     

铁尾矿干压免烧砖的制备

以陕西某铁尾矿为主要原料,添加少量水泥及适量当地河砂,制备MU15级干压免烧砖,研究了铁尾矿与河砂的质量比、水泥用量、拌和用水量、成型压力以及化学外加剂对尾矿免烧砖抗压强度的影响。结果表明：在成型压力为15 MPa条件下,铁尾矿与河砂的质量比为1.25∶1.00,水泥在固体干料总量中占10%,拌和用水量为固体干料总量的8%,萘系高效减水剂掺量为水泥量的0.8%,葡萄糖酸钠缓凝剂掺量为水泥量的0.03%时,可制得28 d抗压强度达到16.4 MPa的铁尾矿免烧砖,其各项性能指标符合JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》标准的规定。     

无熟料钢渣矿渣水泥在热养护条件下的强度发展

为了探讨以鞍钢钢渣与矿渣为主要原料生产无熟料钢渣矿渣水泥的可能性,以鞍钢钢渣与矿渣质量比A、矿渣与钢渣梯级混磨细度B、Ca(OH)2与石膏质量比C、热养护温度D为影响试件不同龄期强度的4因素进行了正交试验,并对胶凝材料的XRD图谱和净浆试块的SEM照片进行了分析。结果表明:1A、B、C、D分别为1∶2、480m2/kg、2∶1和35℃的情况下,试件的抗压强度最高,养护3,7,28 d的抗压强度分别为18.36,26.89和45.32 MPa,这4个因素对试件强度影响的主次顺序为DABC。2体系的早期强度主要来源于C-S-H凝胶,及少量的钙矾石相;体系后期强度的增强主要依赖于钙矾石相的生成。     

山西灵丘低硅铁尾矿制备加气混凝土的试验研究

以低硅铁尾矿作为主要原料,铝粉作为发气剂,成功制备出了符合GB/T 11968-2006的A3.5,B06级加气混凝土制品。考虑最大限度使用铁尾矿的情况下,铁尾矿、硅砂、石灰、水泥和脱硫石膏的最优化配合比(质量比)为40∶20∶25∶10∶5,铝粉加入量为0.057%,水料比为0.57,静停养护温度为70 ℃,加气混凝土制品的抗压强度达到4.11 MPa,此时体积密度为590 kg/m 3 ,比强度为6.97 MPa。由X射线衍射测试分析可知,成品中主要的矿物成分为托贝莫来石,此外还有硬石膏和残留的石英等。扫描电镜和能谱分析结果显示,成品中形成了CSH和托贝莫来石相互交织的网状结构,有效的提高了加气混凝土的强度。     

用石英尾砂制备蒸压加气混凝土

利用秦皇岛鑫华玻璃厂的石英尾砂制备石英尾砂-水泥-石灰体系蒸压加气混凝土,在石英尾砂粉磨至比表面积为321.57 m²/kg,4种原料石英尾砂、石灰、水泥、脱硫石膏的质量比为65∶20∶10∶5,铝粉膏加入量为原料总量的0.06%,水料比为0.57,拌和水温为55 ℃,静停养护温度和时间分别为50±2 ℃和4 h,蒸养压力、温度、时间分别为1.25 MPa、185 ℃、12 h的条件下,制品的强度达到A3.5级,干密度达到B06级。X射线衍射分析和场发射扫描电镜分析结果显示,制品中主要水化产物为托贝莫来石和C-S-H凝胶。     

偏高岭土制备外墙保温材料试验

市场上现有无机保温材料导热系数低、保温性能差,为此,以偏高岭土为主要原料、水玻璃为碱激发剂、双氧水为发泡剂,通过聚合反应制备新型外墙保温材料,考察水玻璃用量、发泡剂用量和养护温度对保温材料密度、抗压强度和导热系数的影响。结果表明：当水玻璃与偏高岭土质量比为1.0、双氧水用量为偏高岭土质量的2%、养护温度为60 ℃时,获得的保温材料导热系数为0.115 W/(m·℃)、密度为356 kg/m3、抗压强度为0.821 MPa。试验结果可以为偏高岭土制备外墙保温材料工艺提供技术支持。     

尾矿矿渣制备地质聚合物材料工艺条件的研究

以矿渣和尾矿为主要原料,氢氧化钠为激发剂,工业液体硅酸钠作结构模板剂,制备了无机矿物聚合物材料,分别对不同制备条件的地质聚合物的7 d抗压强度进行测试。结果表明,尾矿质量为矿渣质量的80%时所得到的产品的抗压强度最大,为45.10 MPa。Na2SiO3与NaOH的质量比为50%∶50%时所得到的产品的抗压强度最大,为63.79 MPa。固液比为0.35时所得到的产品的抗压强度最大,达38.35 MPa。养护期为14 d时所得到的产品的抗压强度最大,达71.25 MPa。加入钢渣量为固体总量20%时抗压强度最大,为61.86 MPa。     

新型铝渣固化剂及其固化土的工程特性研究

新型铝渣固化剂是一种以铝渣、矿渣、脱硫石膏和粉煤灰为主要原材料,外掺复合激发剂制备而成的土体固化剂。试验表明,新型铝渣固化剂有较好的力学性能和耐久性能。借鉴水泥固化土的试验方法对新型铝渣固化土进行一系列变形和力学性能试验,分析试验结果并找到其变形及受力变化规律。分析了掺入比、龄期对铝渣固化土强度的影响规律。对比了新型铝渣固化土与复合水泥固化土的抗压强度、劈裂强度、压缩性、抗剪强度和抗压回弹模量等工程特性。试验结果表明,新型铝渣固化土物理力学性能基本与复合水泥固化土相似,为新型铝渣固化剂的推广使用提供理论依据。     

某电解锰渣免烧砖抗压和抗折强度研究

用某些固体废弃物制备免烧砖是实现固体废弃物大宗利用的重要途径,为确定贵州某电解锰厂电解锰渣制备免烧砖的可能性,在进行了浸出毒性分析的基础上,研究了渣泥质量比、骨料掺量、水固质量比及成型压力对免烧砖抗压强度和抗折强度的影响。结果表明：随着渣泥质量比的增大,试块的抗压、抗折强度均先上升后下降,高点在渣泥质量比为5时;随着骨料掺量的增大,试块的抗压、抗折强度均先增大后减小,高点在骨料添加量为30%时;随着水固质量比的增大,试块的抗压、抗折强度先增大后减小,高点在水固质量比为0.30时;成型压力从1.0 MPa提高至2.0 MPa,试块7 d和28 d的抗压、抗折强度都显著上升,继续提高成型压力,试块7 d和28 d的抗压、抗折强度上升幅度趋缓。当渣泥质量比为5,骨料添加量为30%,水固质量比为0.3,成型压力为2 MPa时,电解锰渣免烧砖7 d的抗压、抗折强度分别达到10.63 MPa和2.21 MPa,28 d的抗压、抗折强度分别达到 14.89MPa和2.48 MPa,达到国家普通砖的强度标准。     

水分对突出煤相似材料力学特性及瓦斯解吸性能的影响

为探索水分对突出煤相似材料力学特性及瓦斯解吸性能的影响,选用粒径小于0.18 mm和0.18~0.25 mm、二者质量比为1∶1的煤粉作为骨料,水泥为黏结剂,水为溶解剂,在不同条件(成型压力、含水率)下压制突出煤相似材料。利用岩石三轴试验机、瓦斯放散初速度测定仪测定突出煤相似材料的单轴抗压强度及瓦斯放散初速度,获得了不同条件下突出煤相似材料单轴抗压强度和瓦斯放散初速度的变化规律。实验结果表明:当含水率为12%~20%时,配制出的突出煤相似材料单轴抗压强度随含水率的增大呈现先增大后减小的趋势;当含水率达到16%时,其单轴抗压强度达到最大值8.99 MPa;当含水率为20%时,成型压力越大,突出煤相似材料成型后密实度越大、脱模后的试件含水率越低,单轴抗压强度越大;突出煤相似材料的瓦斯放散初速度随含水率的增大而减小。