全尾砂胶结充填材料配合比及性能研究

以矿渣、水泥、半水石膏、脱硫石膏与生石灰作为胶凝材料,并且加入少量萘系高效减水剂,制备全尾砂胶结充填材料.采用正交试验,进行极差分析和方差分析,分析出影响3d抗压强度与膨胀性能的最主要因素为半水石膏与脱硫石膏的比例,影响流动性最主要因素为生石灰掺量,其次为半水石膏和二水石膏比例和石膏总掺量,确定出最佳配合比为A3B2C3.结果表明,采用最佳配合比,全尾砂胶结充填材料3d抗压强度可达到0.75 MPa,28 d抗压强度可达到2.92 MPa,料浆流动性为173 mm,充填体高度为64.47 mm.     

湿选钢渣尾泥制备充填胶凝材料试验研究

钢渣尾泥是转炉钢渣经过湿磨磁选后排出的二次废渣,堆存量大且难以实现大规模资源化利用。以钢渣尾泥为主要原料,协同其他工业固废制备胶凝材料可用于矿山充填。本文开展了钢渣尾泥基充填胶凝材料配合比正交试验、充填材料力学性能测试,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等多种微观测试手段对钢渣尾泥基胶凝材料的水化机理进行分析。结果表明,钢渣尾泥掺量为55%(质量分数,下同),矿渣掺量为30%,脱硫石膏掺量为15%,胶砂质量比为1:4,料浆浓度为72%时,所制备的充填材料28 d抗压强度可达4.78 MPa,满足矿山充填材料性能的要求。钢渣尾泥基胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石,以及少量的Ca(OH)₂,体系内水化产物C-S-H凝胶和钙矾石晶体的数量随着水化龄期的增加而明显增长。     

钢渣与自燃煤矸石复掺对水泥性能的影响

运用正交试验研究了钢渣与自燃煤矸石的复掺比例、比表面积及石膏的种类等对复合水泥性能的影响。结果表明,钢渣与自燃煤矸石的复配比例是影响其强度的关键因素,其次分别为钢渣、自燃煤矸石的比表面积,而石膏的种类对其影响最小。试验优化的配比为：钢渣和自燃煤矸石的配合比为25%∶5%,钢渣比表面积为448m2/kg,自燃煤矸石比表面积为640m2/kg,石膏为3份天然二水石膏混合2份脱硫石膏,以及配比为钢渣和自燃煤矸石的配合比为25%∶5%,钢渣比表面积为516m2/kg,自燃煤矸石比表面积为470m2/kg,石膏种类为3份天然二水石膏混合2份改性磷石膏。     

利用钢渣、矿渣制备低碳型胶凝材料

以钢渣、矿渣和脱硫石膏为主要原料,添加少量激发剂制备低碳型胶凝材料,试验确定了制备该产品的最佳物料配比:矿渣41.75%,钢渣41.75%,800℃锻烧的脱硫石膏10%,硅酸盐水泥熟料5%,激发剂Ⅱ1.5%.产品达到GB175-2007<通用硅酸盐水泥>42.5复合硅酸盐水泥标准要求.     

养护条件对石膏复合胶凝材料性能的影响

以工业副产石膏——湿法脱硫石膏、氟石膏为主要原料,掺入矿粉开发石膏复合胶凝材料。通过对湿法脱硫石膏、氟石膏、矿渣粉及配合比试验的研究,确定石膏复合胶凝材料配比及养护条件。     

对不同配比钢渣脱硫剂脱硫性能的实验研究

研究了不同配比钢渣脱硫剂的脱硫性能。通过实验研究，确定出了以钢渣、粉煤灰、石膏为主要原料的具有优良脱硫性能的钢渣脱硫剂配比。     

正交试验法在低掺量碱渣全固废混凝土中的应用

采用正交试验方法对低碱渣全固废碱渣混凝土的配合比进行研究,考察了碱渣、脱硫石膏和钢渣三个因素的掺量对混凝土抗压强度和坍落度的影响情况。结果表明影响混凝土整体性能因素的大小为;钢渣脱硫石膏碱渣。通过对试验结果的均值、极差分析,从而得出碱渣因素对混凝土性能影响最大,确定各因素的比例关系为碱渣:脱硫石膏:钢渣=1:2:5。对净浆试块进行微观分析,发现胶凝体系中生成的钙矾石和C-S-H凝胶是贡献混凝土强度的主要因素。     

高掺量低碱度钢渣-脱硫石膏胶凝材料的制备

以钢渣和脱硫石膏工业废渣为主要原料,掺加适量的激发剂,制备出脱硫石膏基低碱度钢渣胶凝材料,并探讨了其制品应用形式。试验结果表明,钢渣∶脱硫石膏（质量比）=1∶1时,胶凝材料的凝结时间为初凝6 min、终凝9 min,2 h抗折强度2.21 MPa、抗压强度5.06 MPa,1 d抗折强度2.03 MPa、抗压强度4.7 MPa,而7 d抗折强度和抗压强度分别达到3.59 MPa和12.55 MPa。     

钢渣粉煤灰复掺对水泥性能的影响

运用正交设计实验方法研究了钢渣粉煤灰的复掺比例、细度及石膏的种类等对复合水泥性能的影响,并对其组成进行了优化设计.结果表明,在矿渣掺量一定时,粉煤灰(FA)的细度是影响其强度的关键因素,其次为钢渣粉煤灰的复配比例,而钢渣(SS)的细度及石膏的种类对其影响较小.经过优选后的配比为:钢渣和粉煤灰的配合比为21:9,钢渣细度为447 m2/kg,粉煤灰细度为400m2/kg,石膏为3份天然二水石膏混合2份脱硫石膏.     

钢渣脱硫剂配料的筛选研究

该试验是在研究确定了钢渣具有良好脱硫性能的基础上,为提高钢渣的利用率,选择不同的添加剂进行研究,通过脱硫效果和脱硫剂利用率的比较,确定了以钢渣、粉煤灰、石膏为成分的新型脱硫剂,并为下一阶段脱硫剂的配比研究打下基础.     

海水浸泡下全固废胶凝材料的试验研究

为了促进钢铁冶金渣与化工废渣的高值化利用,以钢渣、矿渣、碱渣、脱硫石膏为原材料,通过活性激发剂与全固废材料间的组合协同作用制备海洋牧场人工鱼礁胶凝材料。胶凝材料中钢渣掺量为16%(质量分数,下同),矿渣为64%,碱渣为8%,脱硫石膏为12%,胶砂试块28 d抗压强度为52.6 MPa,在某些场合具有取代硅酸盐水泥的潜力。研究了东海海水条件下净浆试块浸泡15个月龄期内,钢渣与矿渣掺比对净浆试块抗压强度发展的影响,通过XRD、SEM、MIP等表征方法研究了全固废胶凝材料体系的水化产物。结果表明:钢渣和矿渣之间具有协同水化作用,其水化产物主要为钙矾石(AFt)、C-S-H凝胶和Friedel盐(FS),非晶态的C-S-H凝胶将针棒状的AFt与FS紧密结合在一起,这是整个体系强度的主要来源。本研究为大宗固废的妥善安置提供了科学依据。     

KR脱硫渣碱激发矿渣的配比优化及水化特性

KR脱硫渣是铁水脱硫工序产生的废渣,多种固废协同制备胶凝材料是脱硫渣资源化的有效途径。本文利用KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料,研究KR脱硫渣和矿渣掺量对胶凝材料力学性能的影响,优化原材料配比。通过XRD、TG-DSC、IR、SEM-EDS和水化热测试方法研究了固废基胶凝材料的水化产物及水化特性。结果表明,固废基胶凝材料优化配比为KR脱硫渣25%(质量分数,下同),矿渣60%,脱硫石膏15%,胶凝材料3 d、28 d、90 d抗压强度分别达到30.01 MPa、49.47 MPa和55.73 MPa。固废基胶凝材料的早期水化放热速率低,3 d累积放热量仅为普通硅酸盐水泥(OPC)的37.9%,其水化产物主要是针棒状钙矾石(AFt)和无定形水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。KR脱硫渣中大量的Ca(OH)₂在水化早期可以碱激发矿渣,使玻璃相硅酸盐解体,同时与脱硫石膏反应促进AFt的生成。KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏协同反应使水化后期的水化产物持续增加,相互胶结形成致密结构,有利于强度的持续增长。     

鞍钢钢渣矿渣制备人工鱼礁混凝土复合胶凝材料

以81.5％的矿渣、5％的钢渣、12.5％的脱硫石膏以及1％的水泥熟料,制备出了28 d抗压强度为56.75 MPa的低碱度胶凝材料,该胶凝材料可用于制备低碱度人工鱼礁混凝土.通过改变钢渣和脱硫石膏的掺量,研究了其掺量变化与试件强度的影响关系.实验结果表明:在该体系中,当钢渣掺量小于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣的增加而提高;当钢渣掺量大于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣掺量的增加而降低,并在钢渣掺基大于20％时快速下降.脱硫石膏的掺量对胶砂试块的强度影响更为显著;当脱硫石膏掺量达到12.5％时,与不含脱硫石膏的试样相比,抗压强度和抗折强度分别提高了168％和176％.利用XRD和SEM分析净浆的水化过程,结果表明,体系在早期水化主要生成AFt相和C-S-H凝胶,并对强度的增长起了主要作用.     

钢渣尾泥-矿渣-脱硫石膏三元体系水化硬化特性

为促进大宗化利用钢渣尾泥,以河北迁安的钢渣尾泥为研究对象,借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DTA)测试方法,研究了钢渣尾泥在矿渣-脱硫石膏体系中的水化硬化特性。研究表明,经机械粉磨后的钢渣尾泥仍表现出较好的水硬胶凝特性,与普通钢渣-矿渣-脱硫石膏体系相比具有早期强度高的优势,其水化产物主要为钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。在水化反应过程中:钢渣尾泥为体系提供碱性环境,促使矿渣中玻璃体解离;矿渣水化不断消耗羟基,进一步促进了钢渣尾泥的水化;脱硫石膏为体系提供大量的Ca²⁺和SO^2-₄,这些离子与体系中的凝胶反应生成AFt。三者相互渗透协同反应推动了水化反应持续进行。     

钢渣-粉煤灰复合胶凝材料的试验研究

以钢渣、粉煤灰等固体废物,掺加少量的普通硅酸盐水泥、脱硫石膏,辅以适量化学激发剂,研制开发新型复合胶凝材料。试验表明,少量水泥能够有效地激发出钢渣-粉煤灰体系潜在的活性,单掺水泥的钢渣-粉煤灰体系最优配比为:钢渣/粉煤灰=6:4,水泥掺量为15%;对于复掺水泥和脱硫石膏的钢渣-粉煤灰体系来说,最优配比为钢渣/粉煤灰=6:4,水泥掺量为15%,脱硫石膏掺量为10%。合适的化学激发剂可以较好地提高复合胶凝材料的性能,复合胶凝材料在自然养护的条件下比标准养护条件下强度增长更快。     

激发剂对钢渣基掺合料性能的影响研究

本文以钢渣基掺合料(steel slag based admixtures, GKF)为研究对象,在单因素试验的基础上,通过正交试验探索了激发剂Na₂SO₄、硅渣和脱硫石膏三类激发剂复配最佳方案,最优质量配比为Na₂SO₄ 2.0%,硅渣0.5%,脱硫石膏1.5%。研究表明,在最佳复合激发剂掺量及配合比下,用50%的GKF替代P·Ⅰ 42.5制备的胶砂试件在3 d、7 d和28 d活性分别为77.3%、85.9%和96.6%,与未加激发剂组相比,活性分别提高量了24.2%、25.4%和22.4%。借助XRD、SEM对其水化物矿物结构及微观形貌分析,结果表明,复合激发剂有助于GKF的水化,提高试件C-S-H和AFt的含量,使其结构更加紧密。     

钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化

为了促进钢铁冶金渣的高附加值应用,以钢渣、矿渣和脱硫石膏为原料制备胶凝材料,研究了不同掺量CaO或Na2SO4对胶凝材料的化学活化作用,并利用XRD、SEM对掺入激发剂胶凝材料的水化产物进行了分析.结果表明,掺入少量CaO或者 Na2SO4的胶凝材料净浆试块早期抗压强度会有一定的提高,后期强度变化不大;但当Na2SO4掺量超过2%时,净浆试块的抗压强度会降低.掺入激发剂对胶凝材料的水化产物种类不会造成影响,其水化产物主要包括钙矾石(AFt)、水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和氢氧化钙(CH).     

钼尾矿-粉煤灰-炉渣承重蒸压砖的研制

本文利用栾川南泥湖钼尾矿、粉煤灰、炉渣为原料,以石灰、脱硫石膏为激发剂,通过正交设计研究生产承重蒸压砖的试验方法和工业试验.探寻出了影响钼尾矿-粉煤灰-炉渣承重蒸压砖强度的主要因素是成型压力,其次是水固比、骨料掺量、困料时间、钼尾矿与粉煤灰的质量比.XRD显示,钼尾矿-粉煤灰-炉渣经过蒸压产生了托勃莫莱石和方解石等水化产物,这些水化产物将未反应粗料粘结在一起,组成以粗颗粒为骨架的混凝土式结构,使得制品具有一定强度.对制品进行了性能测试表明:除具有较好的强度外,其冻融性、石灰爆裂、吸水率、耐碱、耐盐性能均良好,强度完全可以达到国家标准JC 239-2001《粉煤灰砖》规定的MU20级要求.经洛阳市金鉴工程质量检测中心检测,其各项性能均符合国家标准技术规定,放射性检验为A类建筑材料.