Preparation of High Activity Admixture from Steel Slag,Phosphate Slag and Limestone Powder

The problem of low disposal and utilization rate of bulk industrial solid waste needs to be solved.In this paper,a high-activity admixture composed of steel slag-phosphate slag-limestone powder was proposed for most of the solid waste with low activity and a negative impact on concrete workability,combining the characteristics of each solid waste.The paper demonstrates the feasibility and explains the principle of the composite system in terms of water requirement of standard consistency,setting time,workability,and mechanical properties,combined with the composition of the phases,hydration temperature,and microscopic morphology.The results showed that the steel slag:phosphate slag:limestone=5:2:3 gave the highest activity of the composite system,over 92%.Besides,the composite system had no significant effect on water demand and setting time compared to cement,and it could significantly increase the 7 and 28 d activity of the system.The composite system delayed the exothermic hydration of the cement and reduced the exothermic heat but had no effect on the hydration products.Therefore,the research in this paper dramatically improved the solid waste dissipation in concrete,reduced the amount of cement in concrete and positively responded to the national slogan of carbon neutral and peaking.

基于固废源高活性粉体材料的3D打印混凝土

选用固废源高活性粉体材料和P·O 42.5级水泥,辅助石英砂骨料和缓凝型聚羧酸系减水剂、纤维素醚、可分散乳胶粉等辅料制备混凝土3D打印材料并进行性能研究。以3D打印材料凝结时间、胶砂流动度和抗压强度作为评价依据,分析各组分对材料性能的影响,结合极差分析确定最优配合比,采用SEM对3D打印材料1 d水化产物进行表征。优化后制备的3D打印材料凝结时间85 min,初始胶砂流动度190 mm,30 min胶砂流动度180 mm,材料1 d抗压强度28.8 MPa,3 d抗压强度49.6 MPa,28 d抗压强度70.2 MPa。所制备的材料其性能满足混凝土3D打印系统施工需求并能保证打印材料30 min左右仍具有较好的可打印性,该3D打印材料成本约为363.6~437元/t。

煤矸石制备低碳生态胶凝材料的性能研究

对资源化利用煤矸石制备高活性低碳生态胶凝材料进行探索,研究了硅铝体系低碳生态胶凝材料的主要物化性能。结果表明,制备的低碳生态胶凝材料具备与P·O42.5和P·O32.5级水泥相同性能的情况下,煤矸石基固废综合利用率达到了48%和65%,相比普硅水泥而言,吨产品减少碳酸盐分解所排放的CO_(2)约50%,实现了煤矸石工业固废的大比例应用和胶凝材料的低碳制造。

资源化利用煤基固废制备高活性低碳生态胶凝材料的基本性能研究

我国是工业固废排放大国,在多年消解工业固废的历史进程中,建材行业一直是工业固废资源化、减量化、无害化处置的最大承接者,也是“双碳”目标推进和实现的领跑者。本文通过资源化利用煤矸石制备高活性低碳生态胶凝材料的探索和研究,普查了硅铝体系胶凝材料的主要物化性能,试验表明,其性能指标达到42.5级和32.5级水泥指标的情况下,煤基固废综合利用率达到了48%和65%,相比普通硅酸盐水泥而言,吨产品减少碳酸盐分解所排放的CO_(2)约50%以上,真正意义上突破了煤矸石工业固废的大比例应用和胶凝材料的低碳制造。

固结粉胶凝材料开发与胶结充填体强度试验

针对金川矿山开采面临的采矿经济与环保压力,利用酒钢低活性酸性矿渣,开展新型充填胶凝材料开发,获得称为固结粉的早强型新型充填胶凝材料。为了实现固结粉在金川矿山工业化应用,针对金川矿山废石、棒磨砂、戈壁砂和河沙等骨料,开展了4种充填骨料的固结粉胶结充填体抗压强度试验。结果表明,除了戈壁粗砂骨料胶结充填体3 d抗压强度小于设计抗压强度外,其他3种充填骨料的固结粉胶结充填体抗压强度均满足金川矿山安全采矿要求,说明早强型固结粉胶凝材料应用于金川矿山充填法采矿中能够替代水泥。

碱激发CFB灰-钢渣微粉-脱硫石膏固废注浆材料特性研究

为促进固废资源化利用及道路工程绿色发展,选取无水硫酸钠(SSG)与偏铝酸钠(SMG)碱激发剂进行单掺与复掺试验,系统研究了两种碱激发剂对CFB灰-钢渣微粉-脱硫石膏固废注浆材料工作与力学性能的影响,并开展XRD和SEM试验,分析了水化作用机理。研究结果表明:碱激发剂单掺时,随SSG与SMG掺量增加,浆液流动度、结石率增大,析水率减小,SMG对注浆材料流动度影响明显;SSG掺量为1.5%时结石体单轴抗压强度最大(0.95 MPa),随SMG掺量增加(0~0.25%),结石体单轴抗压强度持续增长。综合考虑各工作与力学性能,SSG与SMG最佳掺量分别为1.5%及0.1%~0.15%。胶凝材料体系水化产物主要为钙矾石、C-S-H与少量Ca(OH)_(2),SSG与SMG均可加快钙矾石的生成速率,SMG可额外提供OH^(-),提高原材料水化与硅铝氧化物解键速率,提高水化产物生成速率,钙矾石构成试件早期强度的主体,后期强度随着C-S-H生成量增多而增大。研究成果表明,在碱激发剂(SSG与SMG)作用下CFB灰-钢渣微粉基固废注浆材料是一种可用于公路路基下伏采空区处治的绿色注浆材料,提供了一种CFB灰等工业固废资源化利用的新思路。

无机工业固体废弃物高温热化学转化的基础研究

随着工业的持续发展,煤、油页岩、菱镁矿、铁矿等矿物资源的用量不断增加,产生大量无机工业固体废弃物,低效的固废处置方式造成了巨大的环境污染和资源浪费。基于常见典型工业固体废弃物的化学组成,结合热力学分析结果,提出一种工业固体废弃物高温热化学转化方法,直接将无机工业固体废弃物转化为高附加值材料。该高温热化学转化方法通过热力学分析确定理想的目标产物及反应温度,利用热质传递效率高和易于放大的流化床,使单一或多种固体废弃物混合物中的各化学成分间发生固-固高温热化学反应,制成所需的复相材料使用或经进一步加工制得具有更高附加值的终端产品。通过对菱镁矿浮选尾矿、硼泥、油页岩渣、铁尾矿、铝灰、煤矸石等多种固体废弃物实验,获得了相应的复相粉体材料,验证了该方法的可行性。同时,通过选择性混合多种固体废弃物,改变反应物组成,可以调控目标产物及其含量。实验结果表明,利用高温流态化热化学反应技术,无机工业固体废弃物可成功转化为高附加值产物。研究成果对实现无机工业固体废弃物的有效利用、减少资源浪费、保护生态环境、推动绿色、低碳和可持续发展提供了又一途径,也为相关固体废弃物的综合利用提供了具体数据支撑。

石化固废资源化制备吸附材料研究进展

石化固废性质差异大且管控风险高,是环境和人居安全的重要威胁。本研究系统总结了石化行业固废种类、产生、处置等进展,剖析了石化行业固废再利用于多孔吸附材料的潜力。对比分析了温度、碱投量对石化固废如含油污泥、石油沥青和石油焦基吸附材料比表面积的影响趋势,并综述了重金属固定、毒性有机物热解和硫形态控制对其资源化利用的影响,总结了材料特征与表面官能团对不同污染物的吸附应用。研究成果可为处置石化固废提供参考,并为国家减污降碳战略实施提供技术材料研发理论支撑。