掺细颗粒钨尾矿制备碱激发矿渣发泡材料及相关性能研究
发布时间：2021-11-08 03:24
碱激发胶凝材料相对于普通硅酸盐水泥具有能耗低、污染物排放少、强度高等优点,是一类潜力巨大的胶凝材料。然而,相对于普通硅酸盐水泥,以碱激发矿渣为代表的碱激发胶凝材料存在凝结时间过快、干燥收缩大等问题,限制了碱激发胶凝材料的大规模应用。另一方面,当前针对钨尾矿资源化、规模化利用研究主要集中在以钨尾矿作为普通混凝土掺和料或通过物理/化学激活后作为胶凝材料使用等方面,但存在强度低、成本高、工序复杂等方面的问题。为此,本文针对矿渣和细颗粒钨尾矿这两类湖南衡阳地区主要的工业固废,开展掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣发泡材料制备及相关性能研究,一方面拟利用碱激发矿渣材料的高强度特性消化大量细颗粒钨尾矿,另一方面考虑细颗粒钨尾矿的特性,调节碱激发矿渣材料的凝结时间,并试图利用细颗粒钨尾矿的骨架效应降低碱激发矿渣材料的干燥收缩等问题。在此基础上,制备掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣发泡材料,实现矿渣、细颗粒钨尾矿的综合高附加值利用。本文的主要研究内容和结论如下:（1）细颗粒钨尾矿与矿渣原材料特性研究由于不同地方、不同工艺所排放的工业固废各有差异,因此本文首先对细颗粒钨尾矿及矿渣的化学成分、物相组成等进行了表征分析。分析...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湖南衡
湘潭大学工学硕士论文3图1-21t硅酸盐水泥生产所需的消耗与排放目前替代胶凝材料主要有硫铝酸钙水泥、铝酸钙水泥、硫铝酸钙贝利特水泥、磷酸镁水泥、碱激发胶凝材料等，其中碱激发胶凝材料作为一种替代水泥的胶凝材料，在上世纪80年代后期，就开始引起了人们极大的关注。碱激发胶凝材料是以工业固废及天然矿物等具有潜在活性的硅铝酸盐材料为原料，在碱激发剂作用下形成的胶凝材料。碱激发胶凝材料不仅原材料来源广泛，而且充分利用了工业固废，具有一定的经济和环境效益；另一方面碱激发胶凝材料能表现出优于硅酸盐水泥的性能且与硅酸盐水泥生产工艺相比可降低能源和资源的消耗、减少污染物的排放等[10-12]，因而碱激发胶凝材料已经成为当前新型绿色替代胶凝材料的研究热点。目前对碱激发胶凝材料的研究较为成熟的体系之一是碱激发矿渣，但碱激发矿渣存在凝结快、脆性大、易开裂、易泛霜等问题，大大限制其在实际工程中的应用[13]。一些研究通过考虑减缩剂[14]、纤维[15]、其他矿物材料（粉煤灰[16]、偏高岭土[17]、硅灰[18]等）等的复掺解决上述问题，也取得了一定的进展，同时，由前文所述，钨尾矿化学性质稳定，活性低，掺入可能降低反应速率，同时对碱激发矿渣目前面临的问题可望有一定缓解作用。因此，若是将细颗粒钨尾矿掺入碱激发矿渣材料中，既消耗了钨尾矿和矿渣，加大了资源化利用，变废为宝，也有利于缓解目前水泥行业面临的挑战与危机。另一方面，考虑到细颗粒钨尾矿的特性，有望能调节碱激发矿渣材料的凝结时间，并有望利用细颗粒钨尾矿的骨架效应降低碱激发矿渣材料的干燥收缩等问题。因此对钨尾矿和矿渣制备碱激发胶凝材料的研究是有着十分重要的研究价值和实际意义。此外，近些年以来，全球能耗情况愈加严重，节能问题已?
掺细颗粒钨尾矿制备碱激发矿渣发泡材料及相关性能研究14（2）掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料的制备及性能研究利用矿渣、细颗粒钨尾矿通过水玻璃激发制备碱激发胶凝材料，首先研究了细颗粒钨尾矿掺量对掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料的影响，分别探讨了其对凝结时间、抗压强度、声波、收缩值及微观形貌方面的影响，进一步综合考虑，确定较优的细颗粒钨尾矿掺量。继续研究了激发剂掺量和激发剂模数对凝结时间和抗压强度的影响，进一步确定较优的掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料配比。（3）掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣发泡材料的制备及性能研究在（2）部分中较优掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料配比的基础上，加入发泡剂，制备掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣发泡材料。研究不同发泡体系、发泡剂掺量、稳泡剂掺量、水胶比对干密度、抗压强度、吸水率、软化系数、孔隙结构的影响，制备出一系列不同性能的掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣发泡材料。1.6.3技术路线本文的技术路线如图1-3所示。图1-3技术路线图1.6.4创新点（1）针对湖南衡阳地区的矿渣、细颗粒钨尾矿这两类工业固废进行综合利用研究，利用碱激发矿渣材料的高强度特性消化大量的细颗粒钨尾矿，同时也利用细颗粒钨尾矿的特性来调节凝结时间及降低碱激发矿渣材料的干燥收缩等问题，制备出性能较好的掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料。（2）在掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料的基础上利用化学发泡制备出了一些列不同性能的碱激发发泡材料，进一步提高了对矿渣、细颗粒钨尾矿的综合高附加值利用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稳泡剂改善火山灰泡沫混凝土性能研究[J]. 史星祥,张磊蕾,满丽莹,田寅. 混凝土与水泥制品. 2019(11)
[2]含水率对掺硅灰混凝土声学特性的影响研究[J]. 刘琨,严武建,牛富航,吴志坚,郑海忠. 混凝土与水泥制品. 2019(09)
[3]硬脂酸钙对粉煤灰-矿渣基碱激发发泡材料的性能探究[J]. 张延博,刘泽,韩乐,王栋民,亢一星,谢福助. 硅酸盐通报. 2019(06)
[4]中国一般工业固体废物产生、处理及监管对策与建议[J]. 徐淑民,陈瑛,滕婧杰,胡俊杰,薛宁宁. 环境工程. 2019(01)
[5]生态环保部发布《2018年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》 综合利用已成为我国工业固体废物处理主要途径[J]. 川北. 中国轮胎资源综合利用. 2018(12)
[6]碱激发矿渣陶粒混凝土空心砌块砌体抗剪试验[J]. 郑文忠,焦贞贞,王英,黄文宣,赵宇健. 哈尔滨工业大学学报. 2018(12)
[7]发泡剂及泡沫混凝土研究综述[J]. 刘雪丽,焦双健,王振超. 价值工程. 2017(28)
[8]化学发泡轻质地聚合物泡沫混凝土的制备及性能[J]. 祝雯,李方贤,黄石明,王羊洋. 广东建材. 2017(07)
[9]碱激发矿渣混凝土制备及性能研究[J]. 孔德宇,孟刻. 水泥工程. 2017(02)
[10]用钨尾矿制备水泥混合材试验[J]. 司加保,李琳,黄震. 现代矿业. 2016(07)
博士论文
[1]碱激发粉煤灰过程机理及其发泡胶凝材料的高性能化[D]. 邵宁宁.中国矿业大学(北京) 2017
[2]活化铝土矿选尾矿制备碱激发胶凝材料及其性能变化机制[D]. 叶家元.中国建筑材料科学研究总院 2015
[3]Na-粉煤灰地质聚合物制备与性能研究[D]. 贾屹海.中国矿业大学（北京） 2009
[4]矿渣胶凝材料胶结矿山尾砂充填性能及机理研究[D]. 张发文.武汉大学 2009
[5]碱激发矿渣微粉胶凝材料的组成、结构和性能的研究[D]. 姜奉华.西安建筑科技大学 2008
硕士论文
[1]粉煤灰-偏高岭土基地聚物超轻多孔材料的制备与性能[D]. 杨昊.合肥工业大学 2019
[2]多孔地质聚合物的制备以及导热性能和耐火性能的研究[D]. 刘杰.哈尔滨工业大学 2018
[3]碱激发矿渣胶凝材料的反应过程及其改性研究[D]. 郭赢.深圳大学 2018
[4]碱激发矿渣/粉煤灰复合胶凝材料收缩特性研究[D]. 王东平.安徽理工大学 2018
[5]碱激发胶凝材料的性能及微观研究[D]. 张永.重庆交通大学 2017
[6]原材料对碱激发粉煤灰/矿渣复合体系的影响[D]. 刘荣.广州大学 2017
[7]水玻璃模数与矿渣掺量对碱激发粉煤灰/矿渣复合体系的影响[D]. 梁健俊.广州大学 2017
[8]发泡矿渣基矿物聚合物的制备及性能研究[D]. 杨萍.西安建筑科技大学 2017
[9]碱激发矿渣地质聚合物的性能调控研究[D]. 王骏.西安建筑科技大学 2017
[10]改性钨尾矿地聚合物的制备及其性能研究[D]. 李涛.江西理工大学 2017
本文编号：3482909
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湖南衡
湘潭大学工学硕士论文3图1-21t硅酸盐水泥生产所需的消耗与排放目前替代胶凝材料主要有硫铝酸钙水泥、铝酸钙水泥、硫铝酸钙贝利特水泥、磷酸镁水泥、碱激发胶凝材料等，其中碱激发胶凝材料作为一种替代水泥的胶凝材料，在上世纪80年代后期，就开始引起了人们极大的关注。碱激发胶凝材料是以工业固废及天然矿物等具有潜在活性的硅铝酸盐材料为原料，在碱激发剂作用下形成的胶凝材料。碱激发胶凝材料不仅原材料来源广泛，而且充分利用了工业固废，具有一定的经济和环境效益；另一方面碱激发胶凝材料能表现出优于硅酸盐水泥的性能且与硅酸盐水泥生产工艺相比可降低能源和资源的消耗、减少污染物的排放等[10-12]，因而碱激发胶凝材料已经成为当前新型绿色替代胶凝材料的研究热点。目前对碱激发胶凝材料的研究较为成熟的体系之一是碱激发矿渣，但碱激发矿渣存在凝结快、脆性大、易开裂、易泛霜等问题，大大限制其在实际工程中的应用[13]。一些研究通过考虑减缩剂[14]、纤维[15]、其他矿物材料（粉煤灰[16]、偏高岭土[17]、硅灰[18]等）等的复掺解决上述问题，也取得了一定的进展，同时，由前文所述，钨尾矿化学性质稳定，活性低，掺入可能降低反应速率，同时对碱激发矿渣目前面临的问题可望有一定缓解作用。因此，若是将细颗粒钨尾矿掺入碱激发矿渣材料中，既消耗了钨尾矿和矿渣，加大了资源化利用，变废为宝，也有利于缓解目前水泥行业面临的挑战与危机。另一方面，考虑到细颗粒钨尾矿的特性，有望能调节碱激发矿渣材料的凝结时间，并有望利用细颗粒钨尾矿的骨架效应降低碱激发矿渣材料的干燥收缩等问题。因此对钨尾矿和矿渣制备碱激发胶凝材料的研究是有着十分重要的研究价值和实际意义。此外，近些年以来，全球能耗情况愈加严重，节能问题已?
掺细颗粒钨尾矿制备碱激发矿渣发泡材料及相关性能研究14（2）掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料的制备及性能研究利用矿渣、细颗粒钨尾矿通过水玻璃激发制备碱激发胶凝材料，首先研究了细颗粒钨尾矿掺量对掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料的影响，分别探讨了其对凝结时间、抗压强度、声波、收缩值及微观形貌方面的影响，进一步综合考虑，确定较优的细颗粒钨尾矿掺量。继续研究了激发剂掺量和激发剂模数对凝结时间和抗压强度的影响，进一步确定较优的掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料配比。（3）掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣发泡材料的制备及性能研究在（2）部分中较优掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料配比的基础上，加入发泡剂，制备掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣发泡材料。研究不同发泡体系、发泡剂掺量、稳泡剂掺量、水胶比对干密度、抗压强度、吸水率、软化系数、孔隙结构的影响，制备出一系列不同性能的掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣发泡材料。1.6.3技术路线本文的技术路线如图1-3所示。图1-3技术路线图1.6.4创新点（1）针对湖南衡阳地区的矿渣、细颗粒钨尾矿这两类工业固废进行综合利用研究，利用碱激发矿渣材料的高强度特性消化大量的细颗粒钨尾矿，同时也利用细颗粒钨尾矿的特性来调节凝结时间及降低碱激发矿渣材料的干燥收缩等问题，制备出性能较好的掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料。（2）在掺细颗粒钨尾矿碱激发矿渣材料的基础上利用化学发泡制备出了一些列不同性能的碱激发发泡材料，进一步提高了对矿渣、细颗粒钨尾矿的综合高附加值利用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稳泡剂改善火山灰泡沫混凝土性能研究[J]. 史星祥,张磊蕾,满丽莹,田寅. 混凝土与水泥制品. 2019(11)
[2]含水率对掺硅灰混凝土声学特性的影响研究[J]. 刘琨,严武建,牛富航,吴志坚,郑海忠. 混凝土与水泥制品. 2019(09)
[3]硬脂酸钙对粉煤灰-矿渣基碱激发发泡材料的性能探究[J]. 张延博,刘泽,韩乐,王栋民,亢一星,谢福助. 硅酸盐通报. 2019(06)
[4]中国一般工业固体废物产生、处理及监管对策与建议[J]. 徐淑民,陈瑛,滕婧杰,胡俊杰,薛宁宁. 环境工程. 2019(01)
[5]生态环保部发布《2018年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》 综合利用已成为我国工业固体废物处理主要途径[J]. 川北. 中国轮胎资源综合利用. 2018(12)
[6]碱激发矿渣陶粒混凝土空心砌块砌体抗剪试验[J]. 郑文忠,焦贞贞,王英,黄文宣,赵宇健. 哈尔滨工业大学学报. 2018(12)
[7]发泡剂及泡沫混凝土研究综述[J]. 刘雪丽,焦双健,王振超. 价值工程. 2017(28)
[8]化学发泡轻质地聚合物泡沫混凝土的制备及性能[J]. 祝雯,李方贤,黄石明,王羊洋. 广东建材. 2017(07)
[9]碱激发矿渣混凝土制备及性能研究[J]. 孔德宇,孟刻. 水泥工程. 2017(02)
[10]用钨尾矿制备水泥混合材试验[J]. 司加保,李琳,黄震. 现代矿业. 2016(07)
博士论文
[1]碱激发粉煤灰过程机理及其发泡胶凝材料的高性能化[D]. 邵宁宁.中国矿业大学(北京) 2017
[2]活化铝土矿选尾矿制备碱激发胶凝材料及其性能变化机制[D]. 叶家元.中国建筑材料科学研究总院 2015
[3]Na-粉煤灰地质聚合物制备与性能研究[D]. 贾屹海.中国矿业大学（北京） 2009
[4]矿渣胶凝材料胶结矿山尾砂充填性能及机理研究[D]. 张发文.武汉大学 2009
[5]碱激发矿渣微粉胶凝材料的组成、结构和性能的研究[D]. 姜奉华.西安建筑科技大学 2008
硕士论文
[1]粉煤灰-偏高岭土基地聚物超轻多孔材料的制备与性能[D]. 杨昊.合肥工业大学 2019
[2]多孔地质聚合物的制备以及导热性能和耐火性能的研究[D]. 刘杰.哈尔滨工业大学 2018
[3]碱激发矿渣胶凝材料的反应过程及其改性研究[D]. 郭赢.深圳大学 2018
[4]碱激发矿渣/粉煤灰复合胶凝材料收缩特性研究[D]. 王东平.安徽理工大学 2018
[5]碱激发胶凝材料的性能及微观研究[D]. 张永.重庆交通大学 2017
[6]原材料对碱激发粉煤灰/矿渣复合体系的影响[D]. 刘荣.广州大学 2017
[7]水玻璃模数与矿渣掺量对碱激发粉煤灰/矿渣复合体系的影响[D]. 梁健俊.广州大学 2017
[8]发泡矿渣基矿物聚合物的制备及性能研究[D]. 杨萍.西安建筑科技大学 2017
[9]碱激发矿渣地质聚合物的性能调控研究[D]. 王骏.西安建筑科技大学 2017
[10]改性钨尾矿地聚合物的制备及其性能研究[D]. 李涛.江西理工大学 2017
本文编号：3482909
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