碱激发-碳养护对铜尾矿固化砖的作用机理研究

以细粒级铜尾矿作为主要原材料,水玻璃为激发剂,辅以少量水泥和粉煤灰,通过碱激发反应、压制成型及碳养护制备铜尾矿固化砖。采用X射线衍射、热重-差示扫描量热法、压汞法和扫描电子显微镜-能谱仪等对试样的物相组成、碳化产物、孔隙分布和微观产物形貌进行分析,探讨碱激发-碳养护对铜尾矿固化砖性能提升的影响规律。结果表明,水玻璃可以激发铜尾矿的部分胶凝活性,生成更多絮凝状C-S-H凝胶,改善铜尾矿固化砖的微观孔结构进而提升其抗压强度。碳养护的时机选择至关重要,固化砖成型后立即进行碳养护,碳化反应会与碱激发反应竞争OH-,生成文石型和方解石型CaCO 3,导致C-S-H凝胶的生成量减少,孔隙率增大,抗压强度降低。固化砖密封养护84 h后再碳养护84 h,其7 d抗压强度可提高20.9%,碳化产物CaCO 3填充内部孔隙,有害孔和多害孔数量大幅减少,无害孔数量增加,整体结构密实程度提高,从而解决铜尾矿固化砖表面泛霜的问题。

聚合氯化铝对矿渣-锂渣碱激发胶凝材料的水化及微结构影响机理研究

为提高锂渣的综合利用率,探究了聚合氯化铝掺量对矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块力学性能、水化性能及微观结构的影响,并利用XRD、SEM、MIP和水化量热仪测试了不同聚合氯化铝掺量下矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块的水化产物、微观形貌、孔径结构和水化放热量,分析了其作用机理。结果表明,掺入聚合氯化铝能够提高矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块的水化反应程度,尤其对早期水化反应程度的提高更为明显,并且缩短了矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块水化诱导期结束时间,促使加速期的温峰出现时间逐渐提前,与SL-0相比,SL-3加速期的放热峰值提高了46.1%;矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块在水化过程中主要生成大量钙矾石(AFt)和C-(A)-S-H,随着聚合氯化铝掺量增加,净浆试块的孔隙率和平均孔径减小,净浆试块结构变得致密,与SL-0相比,SL-3的平均孔径和孔隙率分别下降16.1%和8.9%,这是因为聚合氯化铝水解产生的铝羟基配合物以较高电荷和较大分子量发挥了电中和及黏结架桥作用,可对液相离子进行吸附和络合,从而促进矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块的水化,生成更多水化产物,使得净浆试块的结构更加致密。

锂云母锂渣煅烧制备水泥熟料的影响因素研究

文中以锂云母锂渣为生料,与石灰石、有色金属灰渣、铝泥、钨尾矿等工业原料混合制备硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料,并调节生料配合比、煅烧温度、矿相含量、硫碱比等,观察对熟料制备的影响。通过对熟料进行XRD、热重测试、形貌观察等表征手段,分析各项因素对锂云母锂渣制备水泥熟料的影响。研究表明,锂云母锂渣制备硅酸盐水泥熟料的最佳煅烧温度为1450℃,最佳硫碱比为1.0;锂云母锂渣制备硫铝酸酸盐水泥熟料的最佳煅烧温度为1270℃,C_(m)值(碱度系数)为0.95,P值(硫铝比)为3.4,硫碱比对硫铝酸盐水泥熟料制备无明显影响。

锂渣砖新型复合固化剂研究

针对锂渣采用半干法压制成型制备免烧砖的生产工艺特点,本研究采用聚羧酸减水母液、三乙醇胺、硫酸钠、羟丙基甲基纤维素为主要成分制备与水泥基胶结材料相匹配的新型复合固化剂,并通过正交试验优化其配比。研究表明:固化剂的最优配比为聚羧酸减水母液、三乙醇胺、硫酸钠、羟丙基甲基纤维素用量分别为20%、30%、30%、20%,锂渣免烧砖抗压强度随新型复合固化剂用量增加呈现先提高后降低的趋势。新型复合固化的最优用量为0.2%,此时锂渣免烧砖的3d、28d抗压强度分别为12.5MPa、22.8MPa,较基准分别提高48.8%和21.3%。

利用铜尾矿废石制备机制砂石的研究

对利用铜尾矿废石制备机制砂石进行系统性研究,结果表明:取样区域废石无需分选可直接利用,不会对环境和人体造成危害;铜尾矿废石力学性能优异,可基本满足机制砂石技术应用强度要求;铜尾矿废石矿物组成含有微晶石英碱活性矿物成分,具有潜在碱活性,使用过程中应通过试验确定抑制碱活性的有效措施。与石灰岩材质砂石骨料混凝土对比,采用铜尾矿废石骨料制备的混凝土要保持工作性能不变,需提高外加剂掺量;混凝土力学性能总体可达到基准混凝土的85%以上;铜尾矿废石骨料不会显著影响混凝土的耐久性能。铜尾矿废石可以针对特定工程通过试验后使用,最大限度实现铜尾矿废石的资源化利用。

超细铜尾矿基高强轻质陶粒的制备及性能研究

文中以超细粒级铜尾矿为主要原材料,抛光渣、粉煤灰与矿粉为辅料,采用烧结法制备轻质高强陶粒,研究在固定烧结工艺条件下不同生料配比对陶粒性能的影响规律,并通过XRD、TG与SEM等测试方法表征陶粒的矿物组成与烧制机理。结果表明,在预热温度950℃、预热时间40 min、烧结温度1200℃、烧结时间40 min、预热与烧结升温速率都保持为7.5℃/min的条件下,通过调整陶粒生料配比可制备出的颗粒强度为0.95~18.36 MPa,表观密度为441~1755 kg/m^(3),1 h吸水率为0.21%~3.57%的陶粒。

基于微纳米处理与级配调控的铜尾矿掺合料混凝土耐久性研究

采用粉磨、化学激发和级配调控复合处理制得铜尾矿掺合料,用于制备C30混凝土,研究了铜尾矿掺合料对混凝土长龄期抗碳化、抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:铜尾矿掺合料掺量为60 kg/m^(3)以内时,掺加铜尾矿掺合料的混凝土不同龄期(0~365 d)抗压强度、抗碳化以及抗氯离子渗透性能与掺等量Ⅱ级粉煤灰的基本相同。铜尾矿掺合料中2μm以内的微纳米颗粒具备微活性,其中活性SiO_(2)和Al_(2)O_(3)与浆体的Ca(OH)_(2)发生二次水化反应,生成C-S-H凝胶;同时,Ca(OH)_(2)的消耗可以促进水化,减少有害孔的形成;级配调控作用可改善粉体胶凝体系的堆积密实度,增强了混凝土的骨料-浆体界面强度,进而提高混凝土的耐久性。

锂渣掺量对锂渣-矿渣碱激发低碳胶凝材料的性能影响

文中以矿渣-锂渣为前驱体,研究不同锂渣掺量对矿渣-锂渣碱激发低碳胶凝材料的力学性能及水化微结构的变化,利用XRD、SEM和压力试验机分别测试碱激发矿渣-锂渣胶凝材料的水化产物、微观形貌和力学性能。结果表明,锂渣由于存在大量二水石膏,矿渣-锂渣碱激发低碳胶凝主要水化产物为钙矾石、非晶态C-(A)-S-H和氢氧化钙;锂渣对矿渣-锂渣碱激发低碳胶凝材料具有缓凝作用,随锂渣掺量增加,矿渣-锂渣碱激发低碳胶凝材料的早期抗压强度呈现先下降后上升的趋势。

锂渣免烧砖研究

为提高锂渣的综合利用率,研究了锂渣免烧砖水泥基胶结材料配制和锂渣免烧砖的制备。采用正交试验优化水泥基胶结材料配比,并通过单因素试验探究水泥基胶结材料用量对锂渣免烧砖强度、耐水性能、抗冻性能的影响规律。研究表明:水泥基胶结材料的最优配比为水泥、粉煤灰、矿渣粉用量分别为80%、10%、10%;水泥基胶结材料用量的增加可以显著提高锂渣免烧砖的强度、耐水性能、抗冻性能。综合考虑锂渣免烧砖的性能和成本,确定水泥基胶结材料的最佳用量为15%,此时锂渣免烧砖7d和28d时的抗压强度、软化系数、25次冻融循环后的强度损失率分别为17.4MPa和23.4MPa、0.69和0.81、-16.3%和-13.2%。

基于可渗透增强的水分蒸发抑制养护剂的试验研究

喷洒养护剂养护是混凝土养护工艺的一项新技术,文中研究了养护剂中成膜组分和无机增强组分对养护剂的性能的影响,并对比了不同品牌水泥下养护剂的性能。结果表明:养护剂主要靠有机高分子和乳液成膜,在混凝土表面形成一层致密的高分子膜,抑制塑性阶段混凝土表面水分的蒸发;无机增强组分渗透到混凝土内部中,促进混凝土水化并形成纳米晶核,提高了混凝土的密实度,从而提高了混凝土强度;可渗透增强的养护剂在使用不同品牌水泥测试时,各个指标均满足标准要求,水分蒸发抑制率达34.2%,总开裂面积降低率87.3%,28d抗压强度比109%。

锂渣掺合料制备C60混凝土灌浆料试验研究

锂渣是生产锂盐产生的固体废弃物,实现锂渣的高效利用意义重大。文中进行了锂渣用于制备C60混凝土灌浆料的试验研究,试验结果表明,锂渣中含有数量较多的二水硫酸钙,使用时其烘干温度不宜超过110℃,120℃及以上温度烘干的锂渣制备的灌浆料半小时工作性丧失。延长锂渣的陈化时间也可降低锂渣对灌浆料流动性的影响。锂渣作为掺合料具有一定膨胀特性,随着锂渣掺量的提高,灌浆料收缩逐渐减小;锂渣掺量在30%以内,制备的灌浆料性能可满足标准要求,加入硅灰和增强剂可进一步提升灌浆料的性能。采用锂渣制备的C60灌浆料与既有C30混凝土粘结劈拉强度为2.5MPa,30°斜面抗剪强度为12.4MPa,可以较好地满足混凝土修补加固的需求。

铅锌尾矿制备混凝土复合掺合料的试验研究

将江西赣州某铅锌尾矿经烘干球磨后复合一定比例的当地特有的锂渣粉、炉底渣粉制备铅锌尾矿复合掺合料,通过正交试验研究铅锌尾矿粉、锂渣粉、炉底渣粉不同掺量对复合掺合料的性能影响,从而确定复合掺合料的最优配比,并应用于混凝土的性能研究。试验结果表明,铅锌尾矿复合掺合料的最佳配比为铅锌尾矿粉掺量70%、锂渣粉掺量20%、炉底渣粉掺量10%,此时复合掺合料的性能最佳;其应用于混凝土中替代粉煤灰可满足混凝土工作性要求,并提升混凝土的强度。

具有抗泥功能的聚羧酸减水剂的制备研究

通过引入阳离子单体,加大带负电的粘土对聚羧酸的静电吸附以达到屏蔽或减少粘土对聚羧酸减水剂插层吸附的目的,从而降低聚羧酸减水剂对粘土的敏感性,保持其对水泥的分散效果。实验表明最佳工艺为:酸醚比为3.5,引发剂用量为1.0%,还原剂用量为0.5%,链转移剂用量为0.6%,改性阳离子单体用量为1.5%,反应温度为常温,滴加时间为2~4小时,滴加完成后保温1~2小时。通过对比试验证明所得到的抗泥型聚羧酸减水剂具有一定的抗泥效果。

铅锌尾矿复合掺合料大掺量应用于混凝土的试验研究

为缓解传统混凝土掺合料粉煤灰、矿渣粉的紧缺,实现铅锌尾矿复合掺合料在混凝土的大掺量应用。本试验研究使用铅锌尾矿复合掺合料大掺量代替粉煤灰和矿渣粉配制混凝土,研究不同掺量的复合掺合料对混凝土的工作性能、力学性能和耐久性的影响。试验结果表明,铅锌尾矿复合掺合料掺量在110kg以上会增大混凝土的单位用水量,降低混凝土拌合物的流动性,混凝土的抗压强度随着铅锌尾矿掺量增加而降低,但掺量在120kg时,混凝土的抗压强度与基准混凝土相当。当掺量在110kg以内所配制的混凝土性能均可达到预拌混凝土性能要求,且仍具备优良的耐久性。

阻泥剂在水泥净浆及砂浆中流变性能研究

文中通过水泥净浆流动度试验,研究不同粘土矿物对聚羧酸减水剂性能的影响,结果表明:蒙脱土对聚羧酸减水剂的分散性能影响最大,其次是膨润土,高岭土影响最小。并通过研究水泥净浆流动度试验和水泥砂浆流动度来作为流变性指标,研究自制ZN型阻泥剂复配到减水剂中在膨润土体系中的水泥净浆及砂浆中流变性能。结果表明,ZN型阻泥剂能够有效提高聚羧酸减水剂阻泥性能,使其能在膨润土存在的情况下依旧表现出优异的减水和保坍性能,在掺量为2%时,效果达到最佳。