SINTERABILITY EXPERIMENTS OF PORTAND CEMENT WITH IRON-TAILINGS AS RAW MATERIALS

The sinterability of Portland Cement with iron tailings as raw materials are studied. Experimental results showed that iron tailings, owing to the existences of the trace elements, play an important role in improving the sinterability of the raw meals and decreasing the calcination temperature.

Preparation of Micro-Iron Ore Tailings by Wet-Grinding and Its Application in Sulphoaluminate Cement

Herein,micro iron ore tailings(micro-IOTs)were prepared by wet-grinding and applied to improve sulphoaluminate cement(SAC)performance.The physicochemical properties of micro-IOTs were investigated by particle size analysis,XRD,and XPS.The hydrates trait and the hydration mechanism of micro-IOTs-SAC composite were studied by XRD,TGA,MIP,and SEM.The results demonstrated that micro-IOTs with an average grain diameter of 517 nm could be obtained by wet-grinding.The setting time of SAC gradually decreased with increasing micro-IOTs content.By adding 2%micro-IOTs,the compressive strengths of SAC pastes were enhanced about 22%and 10%at 4 h and 28 d,respectively.Moreover,the addition of micro-IOTs accelerated ettringite precipitation and changed its morphology,resulting in early strength improvement of the binary system.And increased later strength by micro-IOTs was closely related to the high content of AH_(3),fine pore structure,and high hydration degree of SAC.The findings suggested one new approach to utilize iron ore tailings in cementbased materials.

活化磁化焙烧铁尾矿用作水泥混合材试验研究

用铁尾矿制备建筑材料是其重要的资源化利用渠道之一。以某地区磁化焙烧铁尾矿为研究对象,采用作为混合材制备水泥的方式进行资源化利用,设计试验研究了机械粉磨、热活化两种处理方式对提高磁化焙烧铁尾矿活性的作用,考察了不同掺量磁化焙烧铁尾矿对水泥关键理化性能指标的影响,探索最大允许掺配比例。结果表明:掺加磁化焙烧铁尾矿后,所制备水泥的28d抗压强度随着掺量增加而明显下降。经机械粉磨至比表面积达到679.4 m^(2)/kg并630℃热活化1h后的铁尾矿强度活性指数达65%。采用经处理的磁化焙烧铁尾矿样品作为混合材制备了水泥,在水泥的凝结时间和强度符合GB 175-2023《通用硅酸盐水泥》中规定要求的前提下,最高尾矿掺量可达40%。

钢纤维-海泡石纤维优化铁尾矿砂-石英砂混合砂浆性能试验研究

为了在保证经济性的同时改善铁尾矿砂-石英砂混合砂浆的性能,选用钢纤维、海泡石纤维优化混合砂浆,研究了钢纤维、海泡石纤维单掺和以不同比例混掺对混合砂浆工作性能、力学性能和自然干燥收缩率的影响。结果表明,在单掺情况下,海泡石纤维对流动性的负面影响高于钢纤维,两种纤维分别以合适掺量掺入混合砂浆中,钢纤维对抗折强度和28 d自然干燥收缩率的改善效果优于海泡石纤维,而海泡石纤维对抗压强度的改善效果更佳;钢纤维-海泡石纤维以0.50%-1.0%和0.75%-1.0%组合混掺对矿浆力学性能和干燥收缩改善效果最佳。从性能改善效果和经济性角度综合考虑,确定了最优纤维掺量组合,即钢纤维、海泡石纤维掺量分别为0.50%、1.0%。在此掺量组合下,混合砂浆3 d、7 d和28 d抗折强度分别提升了15.8%、13.0%和12.5%,混合砂浆3 d、7 d和28 d抗压强度分别提升了16.2%、14.7%和13.9%,28 d自然干燥收缩率降低了32.8%,且经济性良好,每吨混合砂浆仅增加28.8元左右的成本。

我国铁尾矿综合利用途径的研究进展

为了推动我国铁尾矿综合利用工作、有效缓解因尾矿堆存而引发的系列问题,从我国铁尾矿特性、大宗利用技术途径和高值化利用技术途径三个方面详细阐述了目前我国铁尾矿常见的综合利用途径。综合分析发现,有价元素和矿物回收存在低品位、难选别的铁尾矿回收效率有待提高的问题。水泥基材料和充填材料制备技术缺乏相应的产品标准和法律法规。高值化利用技术还需进一步的理论研究和试验验证以便早日实现工业化生产。进一步探讨了铁尾矿利用未来发展展望并提出鼓励加强技术创新与研究、完善法规政策及标准体系、探索多元化利用新途径、加大研发和推广资金支持力度等建议。

干湿循环作用下掺铁尾矿砂水泥土耐久性研究

为了探究掺铁尾矿砂水泥土在特殊环境条件下的耐久性,对掺铁尾矿砂水泥土进行了干湿循环试验,并与相同条件下素水泥土进行了对比。通过干湿循环试验研究发现,高掺量水泥强度损失较低。铁尾矿砂的掺入会延缓水泥土受干湿循环次数增加所产生的强度损失,但随着干湿循环次数增加其强度损失与素水泥土逐渐接近,干湿循环导致的铁尾矿砂水泥土强度降低主要表现在黏聚力大幅下降,内摩擦角变化较小。利用极限偏应力(σ_(1)-σ_(3))_(max)、c,φ值与孔隙率η、胶结物体积含量Gv等参数的关系,建立了干湿循环循环作用下铁尾矿砂水泥土强度损伤模型,通过计算值与试验值对比,该损伤模型可以有效地预测铁尾矿砂水泥土在干湿循环下的极限偏应力(σ_(1)-σ_(3))_(max)及c,φ值。

铁尾矿砂对磷酸镁水泥砂浆性能的影响

由于铁尾矿砂大量堆积带来的环境问题以及河砂资源日益枯竭,探讨将铁尾矿砂代替河砂用于制备磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement, MPC)修补砂浆。分析了铁尾矿砂替代天然河砂后对MPC砂浆流动度、凝结时间、强度和干燥收缩的影响规律,并利用XRD和SEM分析了影响机理。结果表明:相较于河砂,铁尾矿砂会造成MPC砂浆流动度降低,可以提高砂浆的抗折强度和抗压强度,但对砂浆凝结时间和干燥收缩影响相对较小;XRD和SEM显示铁尾矿砂对MPC砂浆水化产物基本无影响,但优化了砂浆体系的级配,提高了浆体和骨料界面黏结性能,从而提高了抗折和抗压强度。研究成果有助于促进铁尾矿砂的综合利用。

酸激发剂对固废材料活性激发效果的影响

为了探究酸激发剂种类和浓度对固体废弃物的活性激发效果,采用控制变量法,选用三种酸溶液作为激发剂对粉煤灰和矿渣进行活性激发,激发后的粉煤灰和矿渣混合作为胶凝材料取代30%(质量分数,下同)的水泥,选用全铁尾矿砂和全再生骨料两种材料分别作为灌浆料试件的两种细骨料进行试验。试验结果表明:经适量浓度的酸激发剂浸泡激发的固废材料活性得到不同程度的提升;对比全铁尾矿砂试验组和全再生细骨料试验组的强度发现酸激发剂对再生骨料试验组的强度提升效果较好;对于同种细骨料的试验组,盐酸对试件强度提升效果较好。当酸溶液种类相同时,浓度为1%的草酸溶液、1%的醋酸溶液、2%的盐酸溶液对铁尾矿砂试验组的提升效果较好;浓度为1%的草酸溶液、3%的醋酸溶液、1.5%的盐酸溶液的再生骨料试验组提升效果较好。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析发现使用酸激发胶凝材料,试件中石英和钙矾石相对含量上升,说明酸激发能够促进水化反应的进行。

尾矿粉掺入水泥稳定铁矿废石混合料施工最佳配合比试验研究

为了研究尾矿粉掺加水泥稳定铁矿废石混合料施工最佳配合比的影响,对不同掺量尾矿粉(0%、5%、10%、15%、20%)及不同种类和剂量外加剂的水泥稳定铁矿废石混合料进行无侧限抗压强度、水稳性、抗冻性、疲劳性能试验,试验结果表明,随着尾矿粉掺量增加水泥稳定铁矿废石混合料无侧限抗压强度、水稳定系数、抗冻系数呈现先增加后降低变化趋势,当尾矿粉掺量达到14.5%时,混合料无侧限抗压强度、水稳定系数、抗冻系数达到峰值;当尾矿粉掺量为6.3%时,混合料疲劳性能达到最佳;尾矿粉掺入水泥稳定铁矿废石混合料剂量为15%时,可以广泛应用于道路基层中。

某高铝型铁尾矿低碳免烧砖的制备及性能研究

为了解决铁尾矿堆存带来的环境压力,实现资源综合利用,以河北省张家口市某高铝型铁尾矿和水泥为原材料,通过压制成型的方式制备了一种低碳免烧砖。测量了铁尾矿免烧砖的抗压、抗折强度及密度,探究了水泥掺量和铁尾矿颗粒级配对该免烧砖性能的影响,并通过X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)以及扫描电子显微镜(SEM)等手段探究了铁尾矿免烧砖的微观机理,结果表明:铁尾矿免烧砖的强度随着水泥掺量的增加而增大,铁尾矿颗粒级配会对铁尾矿免烧砖的强度产生显著影响;通过微观表征手段揭示了水泥掺量影响铁尾矿免烧砖强度的内在机理,即水泥掺量增加,水泥水化产物增多,铁尾矿免烧砖的孔隙被填充,增强了铁尾矿颗粒之间的胶结能力,从而提高了免烧砖强度。本研究成果可为类似铁尾矿资源化利用提供借鉴。

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。

用梅山铁尾矿制备免烧免蒸砖

以梅山铁尾矿为原料,配以自制的胶结料,研制铁尾矿免烧免蒸砖。试验结果表明:将尾矿调整为合适的级配类型,在尾矿掺量为75%、自制JA-Ⅱ型胶结料掺量为18%、陶粒轻集料掺量为5%、JA1型外加剂掺量为2%、密度等级为2.0 g/cm3、水固比为0.13条件下,制得的免烧免蒸砖抗压强度达24.89 MPa,且制品的其它性能满足GB5101—2003及GB6566—2001的要求。

用低硅铁尾矿制备贝利特水泥

以湖北某地铁尾矿为主要原料进行了制备贝利特水泥的研究,考察了原料配比、煅烧温度和活化剂石膏掺量对水泥熟料性能的影响。结果表明:以质量分数为30.90%的铁尾矿和69.10%的石灰石为原料,在1 350℃煅烧1 h,再添加相当于熟料质量0.60%的活化剂石膏,制得的贝利特水泥3、28 d的强度指标达到了PI42.5R水泥的要求,且其主要矿物种类与传统硅酸盐水泥相一致,但贝利特矿物的含量明显超过传统的硅酸盐水泥。

尾矿作水泥矿化剂和铁质原料的试验研究

为开发利用大量堆弃危害环境的金属尾矿固体废弃物，根据其富含多种微量元素，（Fe2O3质量分数较高），且熔点较低的特点，将其作为矿化剂和铁质原料生产水泥开展试验研究．用铜尾矿按质量比为5％的掺量配制水泥生料，在实验室高温炉不同温度条件下进行水泥熟料煅烧试验．对熟料样品的f-CaO、化学成分和X衍射矿物成分分析表明，在1300℃煅烧温度下，f-CaO质量分数低于1％，C3S质量分数达56．79％，熟料矿物组成与不加尾矿的传统配料水泥熟料基本相同，而烧成温度比传统配料降低了100～150℃．金属尾矿用作水泥矿化剂和铁质原料烧制水泥熟料，能降低水泥熟料烧成能耗，减少水泥生产成本，提高熟料产量和质量，实现尾矿的资源综合利用，并能有效地保护环境．

掺铁尾矿泡沫水泥复合材料的吸波性能研究

以海南昌江铁尾矿为掺料,采用物理发泡法制备了泡沫水泥复合吸波材料,研究了铁尾矿用量对材料电磁参数和吸波性能的影响。研究结果表明:铁尾矿能有效改善水泥的电磁参数,在铁尾矿用量为150%(wt,质量分数)条件下,厚度为18mm的泡沫水泥复合吸波材料,对2～18GHz频段的电磁波的最大吸收值为-22dB,具有较好对电磁波吸波性能。

用铁尾矿烧制胶凝材料的试验研究

通过配料和烧制试验研究,成功地完成了掺加铁尾矿烧制胶凝材料的试验研究并取得突破。与GB/175—2007通用硅酸盐水泥标准对照,铁尾矿掺量为6%的胶凝材料强度达到了52.5硅酸盐水泥标准;铁尾矿掺量为10%的胶凝材料的强度达到了42.5R硅酸盐水泥标准;铁尾矿掺量为15%的胶凝材料强度达到了32.5硅酸盐类水泥的标准。对试样的XRD,SEM和能谱分析研究结果表明,利用铁尾矿烧制的胶凝材料具有与普通硅酸盐水泥熟料相似的矿物组成。

铁尾矿贝利特硫铝酸盐水泥的制备及性能研究

以首云矿业股份有限公司铁尾矿、低品位矾土等为原料制备铁尾矿贝利特硫铝酸盐水泥,为铁尾矿的高附加值利用探索新的途径。研究结果表明:在生料中铁尾矿、矾土、煅烧石灰石、Al2O3、CaSO4.2H2O的配比为10∶17∶48∶15∶10,煅烧温度为1 350℃,煅烧时间为20 min条件下,可制备出矿物成分以C4A3S珔、C2S、C4AF为主,f-CaO含量小于1.5%的铁尾矿贝利特硫铝酸盐水泥熟料。向该熟料中配入与其质量比均为8%的天然石膏和石灰石制成水泥,再按胶砂比为1∶3、水胶比为0.6制成水泥胶砂,胶砂的3 d抗压强度达38.1 MPa、28 d抗压强度达52.5 MPa。

掺铁尾矿粉硫氧镁泡沫水泥复合材料的吸波性能

以铁尾矿粉为吸波剂制备了硫氧镁泡沫水泥复合吸波材料。首先对铁尾矿粉组成和形貌进行分析,再用矢量网络分析仪分别通过同轴管法和弓形法测量复合材料在2~18GHz频段的电磁参数和吸波性能。结果表明:铁尾矿粉主要矿物成分是低介电常数的SiO2和磁性Fe2O3,以无规则的片状、块状为主,颗粒小于10μm,是良好的透波和吸波介质;随铁尾矿粉掺量的增加,复合材料电磁参数的实部减小,虚部增大;随着厚度和铁尾矿粉掺量的增加,硫氧镁泡沫水泥吸波性能增强,当铁尾矿粉掺量为45%、厚度为15和18mm时,干密度为0.8~0.9g/cm3的硫氧镁泡沫水泥,可实现对2~18GHz全频段的吸收均优于-10dB。

铁尾矿砂水泥砂浆抗压强度及微观结构分析

为研究铁尾矿砂掺入量对水泥砂浆抗压强度及微观结构的影响,采用高硅型铁尾矿废石破碎而来的铁尾矿砂,以不同质量铁尾矿砂等比例代替天然河砂配制水泥砂浆进行抗压试验。对比铁尾矿砂与天然河砂在组成成分、粒形、粒径、级配分布上的差异,分析铁尾矿砂与天然河砂比例不同时水泥砂浆立方体试件的破坏形态以及抗压强度。并使用扫描电子显微镜(SEM)着重分析完全替代下铁尾矿水泥砂浆与天然河砂水泥砂浆的细骨料与水泥胶体的交界面形态及水化产物微观形貌。结果表明:所用铁尾矿砂SiO2含量较高,属于高硅型铁尾矿,由于机制原因造成其多棱角且表面粗糙。替代率对铁尾矿水泥砂浆立方体试件破坏形态没有显著影响,不同替代率下铁尾矿水泥砂浆力学性能均优于天然河砂水泥砂浆。铁尾矿砂的加入会导致水泥砂浆内部结构劣化,但由于铁尾矿砂多棱角、表面粗糙与水泥胶体的机械咬合力较大,而且高硅型铁尾矿砂自身强度较高,弥补了由于结构劣化造成的力学性能损失,使铁尾矿水泥砂浆的基本力学性能仍能满足要求。

铁尾矿砂水泥基灌浆料力学性能影响因素实验研究

以抗折强度和抗压强度作为考核指标,重点研究了铁尾矿砂替代率、灌浆料水灰比以及灰砂比对铁尾矿砂水泥基灌浆料力学性能的影响规律,并通过扫描电子显微镜对硬化浆体进行微观结构分析。试验结果表明:灌浆料胶砂强度遵循骨料最紧密堆积理论,即混合砂堆积密度愈大,胶砂强度愈高;灌浆料各龄期抗压强度随水灰比的增大均呈抛物线规律变化,其最大点位于水灰比为0.29处;各龄期抗折强度与抗压强度则随灰砂比减小出现"钟形分布"的发展趋势,灰砂比值为0.9时,抗压强度最高。