铁尾矿-钢渣-锂渣混凝土耐酸侵蚀性能研究

目的在混凝土中掺入铁尾矿、钢渣、锂渣,分析混凝土的耐酸侵蚀性能,实现铁尾矿、钢渣、锂渣高效资源化利用。方法将铁尾矿、钢渣、锂渣作为掺合料替代部分水泥,铁尾矿碎石和铁尾矿砂作为粗、细骨料制备混凝土;对制备的混凝土标准养护28 d后进行为期60 d的酸侵蚀试验;通过改变水胶比和水泥替代率分析其质量损失率、抗压强度损失率及侵蚀深度,利用MIP、SEM探究铁尾矿-钢渣-锂渣混凝土耐酸侵蚀的机理。结果掺入铁尾矿、钢渣、锂渣可以降低混凝土的质量损失率、抗压强度损失率和侵蚀深度;其中掺量为30%时,质量损失率为0.12%、抗压强度损失率为-7.8%、侵蚀深度为0.6 mm,均达到最低值;混凝土的质量损失率、抗压强度损失率和侵蚀深度随着水胶比的增大而升高。结论铁尾矿-钢渣-锂渣混凝土中铁尾矿、钢渣、锂渣发挥的填充作用和与水泥发生的二次水化反应使混凝土体系更加致密,很大程度上阻碍了酸的侵入;同时,二次水化消耗了易与酸反应的CH,生成了更稳定的C-S-H凝胶,表现出更好的耐酸侵蚀性能。

铁尾矿制备介孔硅酸锌复合材料及其对亚甲基蓝的高效吸附

铁尾矿转化为高附加值产品的功能化利用越来越受关注和期待。本文以铁尾矿为原料,引入锌离子水热合成了介孔硅酸锌复合材料,包括由层状纳米片组装而成的花瓣状硅酸锌类物质(zincsilite)和异晶锌(hemimorphite)复合材料,以及由短棒组装而成的椭球状硅锌矿(willemite)复合材料。其中,花瓣状异晶锌复合材料具有典型的片状粒子聚集形成的狭缝孔结构,孔隙宽度约为3.385 nm,比表面积为96.15 m^(2)/g。该复合材料对染料亚甲基蓝(MB)有高效吸附效应,10 min内去除率接近100%,在染料废水处理领域具有潜在的应用前景。

铁尾矿酸浸液制备聚氯化铁的试验研究

为探索某选矿厂铁尾矿回收利用的新途径,对铁尾矿酸浸液制备聚氯化铁的试验过程进行了研究,并将自制的聚氯化铁应用到高岭土悬浊液的混凝试验中测试产品的絮凝性能。结果表明:聚合的适宜条件为温度为40℃、pH为1.0、聚合时间为3h,在该条件下合成的聚氯化铁盐基度为20.91%,符合相关标准,影响聚合过程因素的主次顺序依次为聚合温度、pH、聚合时间;混凝的适宜条件为聚氯化铁投加量为250 mg/L、pH为7.0、搅拌时间为3min、温度为20℃、混凝时间为60min,在该条件下浊度去除率为95.54%,产品除浊效果良好。

铁尾矿基多固废混凝土抗压性能及微观结构分析

针对铁尾矿堆存困难、综合利用率低和活性低的问题,以铁尾矿钢渣脱硫灰为复合掺合料制备多固废混凝土。通过抗压性能测试,研究复合掺合料掺量、铁尾矿细度对混凝土抗压强度的影响,并利用压汞法(MIP)和背散射电子成像技术(BSE)探究混凝土的微观结构。结果表明:复合掺合料的掺入对混凝土早期抗压强度影响较大,掺量小于20%的混凝土28 d抗压强度与无掺合料组抗压强度基本持平,30%掺量的混凝土抗压强度随铁尾矿比表面积的增大而先增大后减小;掺入复合掺合料和减小铁尾矿细度能够改善混凝土孔结构和提高界面过渡区的密实度。

铁尾矿废石免烧透水砖制备及性能研究

以铁尾矿废石、水泥和铁尾矿粉为原材料,静压成型制备铁尾矿废石免烧透水砖,研究了成型压力、保压时间、养护时间、水胶比、孔隙率对透水砖抗压强度、透水系数的影响,通过SEM分析样品的微观形貌。结果表明:配合比设计参数为设计孔隙率20%,水泥10%,铁尾矿粉10%,铁尾矿废石80%,水胶比0.4,减水剂掺量为1.5%;透水砖的最佳工艺条件为成型压力8 MPa,保压时间50 s,标准养护28 d,在此条件下制得的透水砖抗压强度为10.4 MPa,透水系数为2.24×10^(-2) cm/s。

铁尾矿—硅锰渣—赤泥协同制备超高性能混凝土力学性能研究

选用铁尾矿粉、硅锰渣粉和赤泥作为矿物掺合料代替部分普通硅酸盐水泥,协同制备了2种不同水胶比的超高性能混凝土,研究了掺入铁尾矿—硅锰渣—赤泥的超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)的力学性能,探究了铁尾矿粉掺量对UHPC的抗弯强度、劈裂抗拉强度和抗压强度的影响。结果表明:①水胶比较低的超高性能混凝土中,铁尾矿粉对混凝土抗弯强度影响较大,对劈裂抗拉强度影响较小;②水胶比较高的超高性能混凝土中,铁尾矿粉对混凝土抗弯强度的影响与对劈裂抗拉强度的影响基本一致;③随着铁尾矿粉掺量增加,水胶比为0.20和0.25的超高性能混凝土抗压强度降低,硅锰渣—赤泥组超高性能混凝土28 d抗压强度最大降低幅度分别为19.2%和22.9%。上述分析进一步反映出:①铁尾矿粉在超高性能混凝土中的掺量不宜超过矿物掺合料总量的40%;②铁尾矿粉的掺加不利于超高性能混凝土的早期抗压强度提升,但适量掺加铁尾矿粉(20%)有利于超高性能混凝土后期抗压强度增长;③三参数模型系数相对于铁尾矿—硅锰渣—赤泥超高性能混凝土的抗压强度和养护龄期关系相对集中,拟合相关系数较高。

铁尾矿混凝土力学性质及耐久性

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为了研究铁尾矿混凝土在受硫酸钠溶液干湿循环作用后的力学特性和耐久性,开展了受硫酸钠溶液侵蚀混凝土的抗压实验、抗氯离子侵蚀实验、抗冻实验和水化特性实验,分析不同铁尾矿掺量、干湿循环次数、溶液浓度对混凝土力学性质和耐久性的影响。结果表明:在铁尾矿掺量为30%、干湿循环次数为60次和硫酸钠浓度为5%时,混凝土的质量损失率较小而抗压强度耐腐蚀系数较大。随着铁尾矿掺量的不断增大,混凝土的抗氯离子侵蚀性能、抗冻性能越好,水化反应放热量不断减小。

利用高硅铁尾矿制备蒸压加气混凝土

利用高硅铁尾矿(HIT)制备高硅铁尾矿蒸压加气混凝土(HIT-AAC),研究了HIT细度、钙硅比对HIT-AAC料浆性能和试块物理力学性能的影响;结合XRD、FTIR和SEM对HIT-AAC进行微观分析。结果表明:随着HIT细度的增大,料浆扩散度、发气速率、发气高度均有所降低,最终发气时间缩短,试块的干密度和抗压强度均有所提高;随着钙硅比的增大,料浆扩散度减小和试块干密度先下降后上升,发气速率和发气高度增加,最终发气时间缩短,抗压强度先提高后降低,当钙硅比为0.65时抗压强度最高,为4.29 MPa。水化产物主要为石英和托贝莫来石,随着钙硅比的增大,托贝莫来石由针棒状结构转为片状结构。

铁尾矿-矿渣基地聚合物的制备及其性能

我国铁尾矿产生量较高,但利用率仍较低,为了高附加值资源化利用铁尾矿,将铁尾矿、高炉矿渣与粉煤灰混合后作为硅铝原料,通过机械粉磨和碱性激发剂来激发其反应活性,制备地聚合物胶凝材料。探讨了高炉矿渣与铁尾矿的配比、碱激发剂水玻璃的掺量对地聚合物试样抗压强度的影响,分析了地聚合物胶凝材料形成机理。结果表明:将铁尾矿和高炉矿渣采用机械粉磨活化时,粉磨时间超过60 min后其比表面积提高幅度变小,综合考虑原料活性和成本,机械粉磨时间定为60 min。当粉煤灰掺量为10%、高炉矿渣与铁尾矿的配比为5∶3、碱性激发剂水玻璃掺量为10%时,所制得的地聚合物试样3、7、28 d龄期的抗压强度分别为10.7、18.9、32.9 MPa。地聚合物试样在养护过程中,随着养护时间的延长,试样的结构越来越致密,尤其是28 d龄期的试样结构更加致密,生成的凝胶产物填充在原料颗粒之间的空隙,并将未反应的原料颗粒包裹,与相邻的凝胶产物相互胶结,形成一整体,从而有利于试样抗压强度的提高。

铁尾矿-钢纤维双掺混凝土制备及性能研究

铁尾矿长期堆积在尾矿库造成资源浪费和环境破坏,研究铁尾矿-钢纤维混凝土力学性能对开发利用铁尾矿具有重要意义。在混凝土中掺入铁尾矿和钢纤维,研究不同材料配比下混凝土的抗压强度变化。结果表明:铁尾矿掺量过低,生成的胶状聚合物较少,黏结作用较弱,铁尾矿掺量过高会导致混凝土含水量过高,均会降低混凝土抗压强度;钢纤维对混凝土抗压强度具有提升作用;氢氧化钠掺量与水胶比主要影响胶状聚合物的形成,分布均匀、充足的胶状聚合物可有效连接水泥基体和钢纤维,增强混凝土抗压强度;铁尾矿-钢纤维混凝土最优配比为铁尾矿掺量40%、45 mm长度钢纤维体积掺量2%、氢氧化钠掺量40%、水胶比0.2。

基于集成学习的铁尾矿取代水泥的强度活性指数预测模型对比研究

为准确预测铁尾矿取代水泥的强度活性指数(简称铁尾矿强度活性指数),基于试验数据,对不同集成学习方法建立的铁尾矿强度活性指数预测模型的预测性能进行评估,并与其他单一的机器学习预测模型进行对比。预测模型中所考虑的参数有水固比、颗粒尺寸、二氧化硅含量、氧化铁含量、氧化镁含量、氧化铝含量、氧化钙含量、三氧化硫含量、其他化学成分含量和铁尾矿掺量。结果表明:集成学习方法中,极端梯度提升模型的预测性能及精度最好,其次是直方图梯度提升模型、梯度提升模型,均要优于单一的机器学习模型(支持向量机模型和线性回归模型)。随机森林模型的预测精度优于线性回归模型,但稍逊于支持向量机模型。在实际应用过程中,可尽量选择含有三氧化硫、氧化铝、氧化镁和氧化铁的铁尾矿,因为相比其他物质,含有此类物质的铁尾矿有益于取代水泥,从而增加铁尾矿的强度活性指数。研究可为铁尾矿在基于水泥基材料领域的应用奠定基础。

中国铁尾矿再选工艺研究现状与展望

为进一步实现铁尾矿的高效分选,为铁尾矿再选工艺与流程优化提供合理化参考,针对中国目前单一选别、重磁浮联合、磁化焙烧—磁选及分散—选择性絮凝等再选工艺进行了深入探讨,分析归纳了近年来中国铁尾矿中铁矿物的高效再选回收技术现状。归纳总结得出:单一选别工艺适用于目的矿物成分简单的铁尾矿,其易操作且成本低;针对成分较复杂的铁尾矿,通常采用重磁浮联合分选工艺进行含铁矿物再选;铁尾矿粒度过细时,使用分散—选择性絮凝工艺可有效解决矿物泥化问题,避免细粒矿物流失;对于传统选别工艺无法高效分选的铁尾矿,可使用磁化焙烧—磁选技术来提高分选指标,实现铁尾矿的资源化利用;在当前双碳背景下,未来中国铁尾矿中铁矿物再选技术的研究方向将聚焦在尾矿再选分级预处理、绿色低温浮选药剂研发、磁化焙烧—磁选在工业生产中的应用、加氢还原工艺等方面。

山西铁尾矿强化即水泥稳定碎石路用性能研究

为使铁尾矿碎石大规模地替代普通石料,需要进一步强化其性能,目前工程中使用较多的石料强化方式为在石料表面喷洒固化剂,以达到表面活化或加固的目的。通过将钠水玻璃、硅烷偶联剂与有机硅树脂3种有机类固化剂对铁尾矿碎石强化后分别测试其物理性能来选择最有效的强化剂,之后选择该强化剂对25%、50%以及75%掺量的铁尾矿进行强化并测试其相应的水泥稳定铁尾矿碎石的耐久性能。结果表明钠水玻璃对铁尾矿的强化效果最好;一般铁尾矿碎石的掺量可以在25%到50%之间,经过钠水玻璃处理后,铁尾矿碎石掺量可以增加到75%;钠水玻璃处理后的铁尾矿碎石混合料的水稳定性、耐冻融、抗冲刷性能均有所提高。

铁尾矿-钢渣沥青混合料配合比设计及路用性能研究

采用铁尾矿和钢渣粗集料替代天然粗集料制备铁尾矿-钢渣沥青混合料,并对混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和长期体积变形等性能进行试验研究。结果表明:钢渣和铁尾矿混掺作为骨架集料相较于二者分别单一作为骨架集料掺入能够提升混合料的高、低温性能及水稳定性;粗骨架集料铁尾矿石和中粗骨架集料钢渣相互协同作用可以有效降低钢渣不安定性引起的沥青混合料膨胀变形,从而提高混合料的体积稳定性。

生态棒间隔距离对铁尾矿坡面减流减沙效应的影响

中国铁尾矿库的排放量大而综合利用率低,遗留的铁尾矿库形成大面积裸露库面和边坡,易引发水土流失、边坡滑塌等危害。为明确边坡生态修复中生态棒拦挡措施的水土流失防治机理,该研究以张宣铁矿区尾矿库边坡为对象,采用人工模拟降雨,研究不同间隔生态棒拦挡措施的减流减沙效应。结果表明:坡度25°、30°,30~90 mm/h雨强下,1)不同间隔生态棒拦挡措施下初始产流时间较裸坡分别增加0.44%~57.76%、1.08%~39.14%,且随生态棒间隔、坡度、雨强的增大而减少;减流效应分别为-2.79%~80.68%、12.67%~76.45%,随雨强增大而减小,30 mm/h雨强下随生态棒间隔缩短呈增强趋势,60、90 mm/h雨强下无明显规律变化;径流流速削减效应分别为20.78%~55.12%、20.16%~41.57%,随生态棒间隔缩短呈增强趋势,随坡度增大而降低,同时0.67 m间隔削减坡面流速效应最佳;2)减沙效应分别为-127.47%~71.57%、-287.19%~62.01%,减沙效应弱于减流效应;3)30 mm/h雨强下累积径流量、侵蚀量随生态棒间隔的缩短而减少,60、90 mm/h雨强下规律不明显;且90 mm/h雨强下,坡度30°的累积侵蚀量显著大于坡度25°;4)对产流产沙指标进行Pearson相关分析,表明生态棒拦挡措施在坡面减流、削减流速方面发挥关键作用,雨强对产流产沙的影响处于主导地位,坡度处于辅助地位;5)建议坡度25°、30°,雨强30、90 mm/h时选择0.40 m生态棒间隔,雨强60 mm/h时选择1.00 m生态棒间隔。研究结果可为铁尾矿边坡生态修复中生态棒拦挡措施的科学应用提供参考依据。

悬浮磁化焙烧-磁选法高效利用铁尾矿

铁尾矿作为一种产出量大、储存量大的工业固体废物,长期堆存已对生态环境造成巨大负担。为实现资源可持续利用,进一步回收铁尾矿中有价元素铁,本文针对云南大理某以褐铁矿为主的铁尾矿,在进行化学成分分析、粒度分析等基础上,提出了悬浮磁化焙烧-磁选回收工艺。在CO浓度为30%、总气量450 ml/min、还原剂配比为CO:H_(2)=1:3、焙烧温度520℃、焙烧时间20 min、一段磁场强度1 600 Gs、二段磁场强度2 000 Gs的最佳试验条件下,可将该尾矿铁品位由23.50%提升至57.37%,铁回收率为59.89%,产率为30.15%,实现了该铁尾矿资源的高效利用。

铁尾矿沥青混凝土性能研究和红外光谱分析

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。本文分析了不同铁尾矿掺量的沥青混合料的性能,并对沥青混合料的抵抗车辙性能、水稳定性、抗裂性能进行分析,进而验证铁尾矿应用于低等级道路中面层的可行性。结果表明:弯拉强度在在掺量从20%到40%时下降幅度较大;浸水残留稳定度在掺量为20%后增长幅度开始下降。随着铁尾矿掺量不断增大,铁尾矿沥青混凝土FT-IR图谱在局部出现了较小的、新的吸收峰且对原有吸收峰也出现了增强,这说明了掺入铁尾矿后,沥青混凝土与其发生了化学反应,且改变了原有沥青内部结构,进而会产生新的官能团。随着铁尾矿掺量不断增大,铁尾矿沥青混凝土沥青环烷烃和烷烃C-H官能团面积占比却呈现出先增大后减小的趋势,且铁尾矿掺量为20%时,沥青环烷烃和烷烃C-H官能团面积占比达到较大。

江西九龙山铁尾矿区3种树木对土壤重金属质量分数及微生物群落组成的影响

【目的】探究种植湿地松、杉木、桤木对江西九龙山铁尾矿区土壤重金属质量分数及微生物群落组成的影响,为该矿区及相似立地区域植被恢复提供可靠的科学数据和理论依据。【方法】采用微波消解法处理湿地松、杉木、桤木的根际、非根际土壤样品和根、茎、叶样品,通过ICP、AAS测定样品重金属质量分数,依据测定结果计算3种树木的生物富集和转移系数,分析其对不同重金属的富集和转移能力。应用宏基因组学测序分析3种树木根际、非根际土壤样品,探究各树种对应土壤中的微生物群落组成。【结果】1)3种树木对Hg、Cu、Pb、Zn的生物转移系数(BTF)均大于1,对Cr的BTF小于1,表明其对Hg、Cu、Pb、Zn的转移能力强,对Cr的转移能力弱。杉木的BTF(As)大于1,表明杉木对As的转移能力强。2)杉木对Hg、Pb的生物富集系数(BCF)均大于1,表明杉木对Hg、Pb的富集能力强。相较于其他重金属,湿地松对Hg、Pb的生物富集系数最高,桤木对Zn的生物富集系数最高,表明湿地松对Hg、Pb的富集能力强,桤木对Zn的富集能力强。3)在门水平上,对照组(J1)中酸杆菌门相对丰度最高(45.55%),其次为变形菌门(12.11%)。在湿地松根际土壤(J2)和非根际土壤(J3)、杉木根际土壤(J4)、桤木根际土壤(J5)和非根际土壤(J6)中变形菌门相对丰度最高(22.72%~44.56%),其次为酸杆菌门(13.49%~16.56%)。在属水平上,对照组优势属为短根瘤菌属和纤线杆菌属,J2、J3、J4、J5、J6中相对丰度占比最高的优势属为短根瘤菌属和鞘氨醇单胞菌属。【结论】1)根据3种树木对重金属的转移和富集能力评估结果,杉木、湿地松可作为Hg、Pb修复的先锋树种,桤木可作为Zn的修复树种与其间作。2)基于门、属2分类等级水平的分析,3种树木根际、非根际土壤中优势微生物群落均为变形菌门,3种树木种植均促进土壤中变形菌门微生物相对丰度增加,变形菌门可提高植物对重金属的吸收并对植物生长有促进作用,二者相辅相成,可有效提高植物吸收重金属的效率。

铁尾矿中重金属去除技术研究进展

中国钢铁工业取得了飞速发展,在生产大量钢铁、极大促进国民经济建设的同时,也产生了海量的铁尾矿,2013年就已经达到了8.39亿吨。尾矿的大量堆积会占用土地资源,而且含有的Pb、Cu、Cd和Zn等重金属对环境具有潜在的风险,但尾矿同时也具有可观的再利用价值,提高尾矿的利用效率对于促进循环经济的发展、推动双碳进程具有重要意义。概述了我国尾矿资源的现状和铁尾矿中重金属去除的常见方法,重点介绍了超临界CO_(2)处理技术的原理与去除效果,以期为铁尾矿中重金属的高效去除提供指导。

不同掺量铁尾矿对3D打印混凝土胶凝材料性能的影响

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。本文研究了掺铁尾矿3D打印胶凝材料的力学性能、流变性和微观结构性能,结果表明:尾矿的粒径较小,可以作为3D打印材料的骨料,在3D打印过程中可以顺利通过输送胶凝材料的管道。随着铁尾矿掺量的不断增大,3D打印胶凝材料的剪切黏度的变化规律呈现出先减小后稳定的趋势,剪切应力的变化规律却呈现出不断增大的趋势,随着层间间隔时间不断增大,3D打印胶凝材料的抗压强度和抗折强度均呈现下降的变化趋势,但是在层间间隔时间在20~30 min之间时,抗压强度和抗折强度下降幅度较为平缓;随着层间间隔时间不断增大,3D打印胶凝材料的层间粘结强度均呈现下降的变化趋势。铁尾矿掺量为30%的3D打印胶凝材料在水化90 d后,经过XRD衍射实验得到胶凝材料的物质成分主要有石英、钙矾石、方解石、钠长石、钙钛矿、Ca_(2)SiO_(4)和水化硅酸钙等七种物质。