复合激发剂对铜炉渣活性影响及充填材料制备

为了实现铜炉渣的废物利用,以碱激发方式为主研究铜炉渣制备矿用胶凝材料的可能性.选取生石灰、NaOH和早强剂组成的混合物作为复合激发剂,开展铜炉渣活性激发和充填材料制备试验,并采用X射线衍射和扫描电子显微镜对铜炉渣水化产物进行分析.试验结果表明,各激发剂对铜炉渣活性的影响顺序依次为生石灰 > 早强剂 > NaOH,在复合激发剂的作用下炉渣净浆试样的7和28 d强度分别可以达到1.5和3.0 MPa以上.铜炉渣尾砂充填料28 d强度为1.0 MPa,流动性良好,满足充填材料要求.铜炉渣早期水化产物主要有片状的Ca(OH)₂和C-S-H凝胶,随着养护时间的增加,C-S-H凝胶Ca/Si比不断减小,水化产物结构更加致密.养护时间至28 d时,铜炉渣中活性成分基本反应完全.     

湘西金矿新型廉价胶凝材料的胶凝特性及其机理分析

为降低充填成本，利用湘西金矿的水淬炉渣研制成了新型胶凝材料替代水泥用于井下胶结充填，文中分析了这一新型胶凝材料的胶凝特性及其胶凝机理。     

凝灰岩石粉制备胶凝材料及激发剂模数对抗压强度的影响

为促进凝灰岩固体废弃物的有效利用,提出一种凝灰岩石粉胶凝材料的制备方法,并通过抗压强度测试、pH值测定、扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射分析和傅里叶变换红外光谱等表征,探讨了激发剂模数(n(SiO₂)/n(Na₂O))对抗压强度的影响规律及相关机理.结果表明,激发剂模数为0.042～0.055时,试样的28 d最大抗压强度达到71.33 MPa.随着激发剂模数的降低,颗粒表面的溶解程度提高;生成的硅铝酸盐增加,使抗压强度提高,但当模数低于最优值后,孔隙直径增大,石粉颗粒表面的黏结面积减小,造成强度降低.当激发剂模数为0.080～0.150和0.034～0.055时,抗压强度发展分别主要在3～7 d之间和7～14 d之间,与试样浸出液的pH值变化有较好的对应关系.因为碱激发反应过程大量消耗OH-,强度上升;而过高的OH-浓度可能使产物重新解聚,以及片层颗粒间一端静电斥力的增大使颗粒趋向点-面接触,引起强度的下降.     

碱激发黄金尾矿制备胶凝材料的试验研究

基于黄金尾矿资源化利用这一目标,开展了以碱熔后的黄金尾矿和高炉矿渣为原材料制备胶凝材料的试验研究。研究了高炉矿渣掺量对所制备胶凝材料凝固时间、抗压强度、物相组成及水化产物的影响。结果表明：添加高炉矿渣可以显著缩短材料的凝固时间,增加其抗压强度,并且添加30%高炉矿渣时效果最优,28 d抗压强度可达到14.05 MPa。掺入高炉矿渣后,碱激发胶凝材料的水化产物以水化硅酸钙(CSH)和水化硅铝酸钠(NASH)为主。     

利用工业废渣制备绿色胶凝材料的研究

钢渣、矿渣和粉煤灰按特定的比例组成复合废渣,和改性水玻璃等激发剂发生协同水化作用,通过砂浆实验制备得到的浆体抗压强度和抗折强度均较好,凝结时间及安定性均合格,具有较好的抗硫酸盐腐蚀性能,对环境无危害性。     

固废基充填胶凝材料配比分步优化及其水化胶结机理

充填体强度对安全高效采矿至关重要,而胶凝材料是获得高强度充填体的关键.本文以工业固废为原料,首先借助D-optimal设计方法通过建立强度回归模型和因素影响分析得到矿渣激发剂最佳配比,然后通过矿渣掺量优化试验获得最佳矿渣掺量,进而获得胶凝材料完整配比;并以水泥为参照,借助X射线衍射仪和扫描电镜从水化产物和充填体微观结构揭示充填体强度形成机制.结果表明：（1）激发剂各组分对矿渣敏感顺序为：氢氧化钠﹥熟石灰﹥脱硫石膏﹥硫酸钠,且相互之间存在不同程度的交互作用;（2）在最佳质量配比（矿渣85.00%,熟石灰8.03%,硫酸钠3.96%,脱硫石膏1.85%,氢氧化钠1.16%）下,可获得超过单一水泥3.5倍的早期(1～3 d)强度和2倍的后期(7～28 d)强度;（3）高强度充填体的形成主要与水化产物钙矾石（AFt）和C–S–H有关,钙矾石在早期快速成核与生长,形成有效物理填充作用是形成较高早期强度的主要原因,后期强度则得益于不断累积的C–S–H的包裹黏结作用,使充填体结构进一步致密化.使用该固废基胶凝材料有助于矿山安全采矿;工业固废质量占比86.85%,协同解决了尾砂、矿渣、脱硫石膏等固废;...     

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(CaAl₂Si₂O₈·4H₂O)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.     

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.     

石灰激发下赤泥的硅酸盐胶凝性

碱石灰烧结法氧化铝生产工艺排出的工业废弃物-赤泥，由于本身含有大量的硅酸盐矿物及其水化产物，在碱的激发下表现出了较好的硅酸盐胶凝牲。按照普通硅酸盐水泥物理性能检验的标准试验方法，测试了不同赤泥石灰配比下赤泥的胶凝牲，以期对赤泥的规模化利用提供借鉴。     

铜渣磁选预处理对铜渣基胶凝材料活性和抗压强度的影响

针对铜渣含铁量较高导致铜渣活性较低的问题,提出了利用磁选预处理清除铜渣中磁性矿粉的方法,以提高铜渣活性。采用SEM、XRD等手段研究磁选对铜渣物相结构的改变,并利用未磁选及磁选的铜渣为主要材料制备铜渣粉胶凝材料,探究磁选对胶凝材料抗压强度的影响。结果表明：(1)通过对铜渣进行磁选预处理可减少铜渣内部分区域的磁性氧化物含量,使得物相结构发生改变;(2)磁选率会随着铜渣粒径的减小而增大,当铜渣粒径小于74μm时,磁选率达到9.8%;(3)利用磁选铜渣制备的胶凝材料,养护3 d、7 d、28 d抗压强度分别提升25%、32.5%、61.6%,28 d抗压强度达到20.18 MPa,表明磁选可改变铜渣物相结构,提高胶凝材料抗压强度。磁选预处理为进一步提高铜渣粉活性提供新思路,对实际工程有一定的参考价值。     

水玻璃模数对碱激发赤泥胶凝材料性能影响研究

为探究赤泥回收利用方法,以烧结法赤泥为活性材料,不同模数的水玻璃溶液为激发剂,制备了赤泥基碱激发胶凝材料,测试了其力学性能及孔结构特征,并通过XRD、SEM及差热分析探究了其微观机理。试验表明,水玻璃模数对材料性能有较大影响,水玻璃模数为0.96时体系的激发效果最好,28 d抗压强度达到10.21 MPa。硬化试件的主要强度来源物质为水化硅酸钙凝胶,强度较高的材料其微观结构更为致密,碱激发产物数量更多。     

石灰碱激发钛石雷复合胶凝材料强度机理分析

以钛石膏、脱硫石膏和钛矿渣三种钛工业固体废弃物为主要原料,石灰作碱性激发剂制作钛石膏复合胶凝材料.采用正交试验,结合XRD、SEM等分析测试方法,对石灰碱激发钛石膏复合胶凝材料强度机理进行分析.结果 表明:钛石膏的掺量在42.9％～ 50.3％,可以制作出强度达到《建筑石膏》(GB/T 9776-2008)2.0强度等...     

利用钢渣、矿渣生产全尾砂充填胶凝材料

 以机械研磨和化学激发相结合的方法提高钢渣和矿渣的胶凝活性,利用脱硫石膏、氯化钙、电石渣等助剂合理调控水化产物,强化水化过程,开发了一种以钢渣、矿渣为主要成分的全尾砂充填专用胶凝材料。胶凝材料适宜的物料配比为,钢渣35.5%、矿渣35.5%、硅酸盐水泥10%、矿物调控剂19%,胶凝材料28 d抗压强度达到29.47 MPa。适当调整物料配比,可以得到满足不同采空区充填要求的胶凝材料：胶凝材料与尾砂比为1[∶]5～1[∶]10,料浆浓度为70%,充填体28 d,抗压强度达1.0～2.8 MPa。借助XRD、SEM对胶凝材料水化产物和强度调控机理进行了分析,结果表明,对胶凝体系强度起到关键作用的物质为水化C-S-H凝胶和不同类型的高水产物（如AFt）。调控剂的合理搭配,强化了钢渣、矿渣水化过程,优化了水化产物构成。     

低品质固废协同制备绿色充填胶凝材料

随着国家对环境保护要求日趋严苛,水泥价格逐年提高,以水泥作为充填胶凝材料的充填采矿成本不断提高,利用低品质固废开发低成本绿色充填胶凝材料替代水泥,对于提高矿山经济效益具有重要的现实意义。以邯邢地区某磁铁矿选矿全尾砂为骨料,利用周边固废资源进行矿渣基胶凝材料配比优化试验研究,获得矿渣基胶凝材料的配比：盐激发剂13%+碱激发剂11%+矿渣粉76%。胶砂比1∶4、料浆浓度66%的全尾砂矿渣基胶凝材料胶结充填体7d、28d强度分别为3.42 MPa和4.50 MPa,分别为42.5水泥强度的3.1倍和2.5倍,成本约为42.5水泥成本的70%。在此基础上,进一步利用钢渣固废,开展钢渣基全固废绿色充填胶凝材料的配比试验研究,获得钢渣基胶凝材料的配比：33%钢渣微粉+14%硫酸盐激发剂+53%矿渣微粉。胶砂比1∶4、料浆浓度66%的全尾砂钢渣基胶凝材料胶结充填体7d、28d强度分别为3.28 MPa和4.50 MPa,分别为42.5水泥强度的3.2倍和2.5倍,成本约为42.5水泥的60%。研究结果可为低成本绿色胶凝材料研发提供新思路。     

充填胶凝材料的发展与应用

胶结材料是充填采矿技术中最为重要的因素,胶结材料的变化有时会引起采矿方法的变革;胶结剂作为胶结充填材料的主要材料之一,在矿山充填采矿工艺中占有重要地位.文中对主要的几种矿山充填胶凝材料(如高水固结材料、赤泥胶结材料、矿渣胶结材料、全砂土固结材料、矿山尾砂固结材料等)进行了详细阐述.胶凝材料将向缩短凝固时间、低成本、高强度、易输送、易生产、工艺简单等方向发展,胶凝材料具有广阔的研究、发展和应用前景.     

矿渣-粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料

通过优化配比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣-粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段观察其微观结构和水化产物,阐明了复合胶凝材料活性与级配协同优化效应.复合胶凝材料胶砂水胶比为0.36时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到58.9MPa,抗折强度达到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.     

钢渣-矿渣-钡渣基胶凝材料水化过程强化

针对钢渣(SS)矿渣(GBFS)钡渣(BS)复合胶凝材料水化硬化慢的问题,提出一种活性激发晶种强化的方法,以加速水化硬化过程.通过正交试验设计得到活性激发剂配比(质量分数)为煅烧脱硫石膏11％、铝酸钙3％、元明粉0.75％.利用含该激发剂的胶凝材料快速预水化制备复合晶种,能够显著促进胶凝材料水化结晶过程,提高早期强度,...     

新型尾矿胶凝材料的试验研究

采用TC和PC两种胶结材料混合使用的方法研究了一种新型复合型尾矿胶凝材料。对不同浓度、不同种类、不同粒度的尾矿进行胶结实验,测的胶结剂用量12%的胶结模块的3d、7d、28d、56d的单轴抗压强度。通过对胶结模块的强度和胶结材料成本的综合分析来确定新型复合型胶结材料的最佳配比。实验表明:料浆含水量对胶结材料的配比无影响;骨料种类对胶结材料的配比的影响实际上为骨料粒度对胶结材料的配比的影响。     

高碱胶凝材料的尾矿胶结充填试样制备研究

随着我国工业的发展每年都会产生大量的高炉矿渣,如何高效资源化利用一直是人们研究的课题[87]。人们在对矿渣硅酸盐水泥研究的基础上,利用工业固体废弃物开发了很多变废为宝、用于特殊用途的胶凝材料。本章主要研究制备以矿渣微粉为主体,辅以其他原料组合成的高碱度胶凝材料,K2尾矿胶结材料;并通过结合高显胶凝材料的尾浇注方式进行相应控制,实现为胶制作方法的全面提升和性能的逐渐研究。