机械力化学效应对赤泥结构特性和胶凝性能的影响
机械力化学效应对煤矸石活性的影响
机械力化学效应对煤矸石活性的影响蔚世锦;芋艳梅【摘要】从充分发挥煤矸石潜在活性的观点出发,通过机械力化学作用对煅烧后煤矸石的活性进行进一步激发.将粉磨后不同细度的煤矸石以不同掺量与熟料、石膏配制复合水泥,测定其力学性能,并借助于XRD、SEM分析其水化过程.结果表明,经高能球磨后的煤矸石,其掺量为20 %的复合水泥的28 d抗压强度超过了纯硅酸盐水泥,掺量为40 %的复合水泥28 d抗压强度达到44.1 MPa.【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2008(000)010【总页数】3页(P7-9)【关键词】机械力化学;煤矸石;水泥胶砂强度;水化产物【作者】蔚世锦;芋艳梅【作者单位】山西省建筑科学研究院,山西,太原,030001;山西综合职业技术学院,山西,太原,030006【正文语种】中文【中图分类】TQ172.1引言煤矸石是煤矿建设、煤炭开采及加工过程中排放出的废弃岩石，是目前我国排放量最大的固体废弃物之一。
堆积如山的煤矸石，既对环境造成了污染，也是一种极大的资源浪费。
煤矸石具有综合利用的潜在价值，用于生产建筑材料是其最主要的途径。
国家重点基础研究发展规划项目(973项目)专门立项，对具有潜在活性的煤矸石进行深入研究，以探讨其作为性能调节型辅助性胶凝组分的技术可行性，大幅度提高其在水泥中的利用量，生产“低环境负荷水泥”[1]，从而降低水泥生产对自然资源和能源的消耗，实现水泥工业的可持续发展，并提高固体废渣的利用率。
无机材料化学反应活性的高低主要取决于其结构稳定性，一般而言，微观结构缺陷多、晶体的晶格畸变多和呈无定形状态的材料，其化学反应活性高[2-4]。
激发煤矸石活性的常用方法有化学活化、机械活化、热活化。
本文应用热活化和机械活化的复合活化方式对煤矸石的活性进行激发，研究活化效果及配比情况对煤矸石水泥性能的影响规律，确定最佳的活化参数及配比。
1 原料与试验方法1.1 试验用原材料(1)煤矸石：取自山东，其化学成分见表1。
基于正交试验的拜耳法赤泥活化机理及性能分析
基于正交试验的拜耳法赤泥活化机理及性能分析李克亮;宋子明【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2022(36)16【摘要】拜耳法赤泥产生量大,污染严重,且活性较低,在胶结材料中直接利用难度较大。
使用激光粒度分析仪(LPA)、扫描电镜(SEM)分析不同比表面积的拜耳法赤泥的粒度分布和颗粒形貌,使用X射线衍射仪(XRD)、热重分析(TGA)研究不同温度热活化后拜耳法赤泥的矿物组成及其矿物转化,并探究其活化机理。
采用正交试验优化拜耳法赤泥的活化条件,分析比表面积、煅烧温度对水泥-拜耳法赤泥复合胶凝材料体系的胶砂抗压强度和水化产物的影响。
结果表明,机械粉磨可显著增加拜耳法赤泥的比表面积和需水量,引起微细颗粒的团聚;低温煅烧过程中三水铝石、水钙铝榴石、钙霞石等矿物转化形成亚稳定状态的铝硅酸盐,有效提高了赤泥的反应活性。
600℃下煅烧0.5 h后,拜耳法赤泥的活性指数高达95.93%,比室温(R.T.)下处理的高32.5%;使用600℃下煅烧的拜耳法赤泥时,复合胶凝材料的水化放热速率峰值最大,出现的时间最早。
复合胶凝材料的水化产物主要有C-S-H凝胶和氢氧化钙晶体,活性高的热活化拜耳法赤泥发生水化反应时消耗的氢氧化钙更多。
【总页数】7页(P168-174)【作者】李克亮;宋子明【作者单位】华北水利水电大学土木与交通学院;河南省废物利用技术与装备工程研究中心【正文语种】中文【中图分类】TQ172.9【相关文献】1.拜耳法赤泥底流与烧结法赤泥滤饼混合预处理试验2.拜耳法低铁赤泥制备硅钾肥工艺及硅钾活化机理研究3.石灰硅灰稳定拜耳法赤泥材料的正交试验研究4.热活化和机械活化对拜耳法赤泥性能影响5.拜耳法赤泥含碳冷固结球团力学性能的正交试验因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
赤泥基混凝土性能及影响因素试验研究
第44卷第3期非金属矿Vol.44 No.3 2021年5月Non-M e t a l l i c M i ne s May, 2021赤泥基混凝土性能及影响因素试验研究刘 灿 程 想 彭定东 王玲玲* 孔德文（贵州大学土木工程学院，贵州贵阳 550025）摘 要以赤泥部分替代水泥制备混凝土，研究赤泥细度及掺量、半水脱硫石膏掺量、减水剂种类对赤泥基混凝土性能的影响。
结果表明，减小赤泥细度可提升胶凝活性，有利于提高赤泥基混凝土抗压强度，赤泥最佳细度为0.6 mm，最佳掺量范围为10%~20%；半水脱硫石膏对赤泥的胶凝活性激发作用显著，明显提升赤泥基混凝土抗压强度，但石膏掺量不宜过大，以3%~4%为宜；三聚氰胺系减水剂可在保证赤泥基混凝土抗压强度的同时显著提升混凝土流动性能。
关键词 赤泥基混凝土；影响因素；混凝土性能；流动性中图分类号： X705;TU528.7 文献标志码：A 文章编号：1000-8098(2021)03-0103-04Experimental Study of the Properties of Red Mud-Based Concrete and Its Influencing FactorsLiu Can Cheng Xiang Peng Dingdong Wang Lingling*Kong Dewen(College of Civil Engineering, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025)Abstract Using red mud to replace part of cement and mix into concrete, we study the effect of red mud fineness and content, the dosage of hemihydrate desulfurized gypsum, type and dosage of water reducer on the concrete properties. The results show that reducing the fineness of red mud can increase the gelling activity, which is beneficial to increase the compressive strength of red mud-based concrete, the optimal fineness is 0.6 mm, and the optimal range of mixing is 10%-20%. Hemihydrate desulfurized gypsum has a significant stimulating effect on the gelation activity of red mud in the test, the compressive strength of red mud-based concrete has increased significantly, the amount of gypsum should not be too much, 3%-4% is appropriate. Melamine water reducer can significantly improve the flow property of red mud-based concrete while ensuring the compression strength of the concrete.Key words red mud-based concrete; influencing factors; concrete properties; flow property赤泥是氧化铝工业生产过程中排出的固体废弃物，因多呈现红褐色而被称为赤泥。
机械力化学过程及效应(Ⅱ)——机械力化学过程及应用
机械力化学过程及效应(Ⅱ)——机械力化学过程及应用
杨南如
【期刊名称】《建筑材料学报》
【年(卷),期】2000(003)002
【摘要】在机械力化学过程及效应(Ⅰ)介绍机械力化学效应的基础上，对机械力作用于固体物质上的过程及机理作了进一步的分析和阐述，对机械力化学在应用中的优缺点和前景进行了一定的探讨，并对机械力化学效应的检测和判断方法作了简单介绍．
【总页数】5页(P93-97)
【作者】杨南如
【作者单位】(南京化工大学材料科学与工程学院，江苏南京 210009)
【正文语种】中文
【中图分类】O6-05;TQ170
【相关文献】
1.机械力化学过程及效应(Ⅰ)--机械力化学效应 [J], 杨南如
2.煤系煅烧高岭土颗粒湿法超细化过程的机械力化学效应 [J], 林海;陈秀枝
3.纳米颗粒制备过程中的机械力化学效应 [J], 李竟先;余琴仙;吴基球;鄢程
4.Cr粉在机械球磨过程中的机械力化学效应 [J], 郭铁明;吉瑞芳;贾建刚;金硕;付迎;唐中杰
5.游离棉酚在棉粕高速粉碎过程中的机械力化学效应 [J], 姚忠;谭鹤群
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不同温度下赤泥的物理化学特征分析
文章编号:1671-3559(2005)04-0293-05收稿日期:2005-05-16基金项目:国家973计划资助项目(2001C B610703)作者简介:张彦娜(1977-),女,山东潍坊人,南京信息职业技术学院微电子工程系工程师。
不同温度下赤泥的物理化学特征分析张彦娜1,潘志华2(1.南京信息职业技术学院微电子工程系,江苏南京210046;2.南京工业大学材料学院,江苏南京210009)摘 要:对未经任何加热处理的常温赤泥的XRD 、TG-DT A 、IR 分析表明,经露天长久放置的陈赤泥中结晶态物质主要为碳酸钙(以方解石为主,少量霰石)和钙钛矿。
电子显微镜观察表明,组成赤泥团聚体的一次粒子尺寸极其细小,外形极不规则;对赤泥颗粒的微区电子衍射分析则进一步表明,赤泥粒子中有相当部分为化学组成变动不定的无定形铝硅酸盐物质。
在室温到900℃之间的加热处理过程中,赤泥中吸附水和结晶水的脱除于600℃之前基本完成,620℃-760℃发生碳酸钙的分解;700℃时β-C 2S 开始形成,800℃后大量形成;钙钛矿在整个加热处理过程中的表现为惰性。
T MS-G C 在900℃加热处理时赤泥的分析还表明,赤泥中的硅酸盐物质有38.59%为单体,6.68%为二聚体,3.27%为环三聚体,其余为高聚体。
关键词:赤泥;加热处理;结晶态中图分类号:T D982文献标识码:A赤泥是氧化铝冶炼工业生产过程中排出的固体粉状废弃物。
据不完全估计,全世界每年排放赤泥约6000万吨。
我国是世界第4大氧化铝生产国,目前仅山东、山西、河南、贵州、广西5大氧化铝厂年排出赤泥量就达到300万吨,累积赤泥堆存量已高达4100万吨。
但是,目前赤泥的利用率仅为15%左右,迄今为止还尚未找到大量利用赤泥的有效途径。
大量的赤泥露天堆存,占据农田和山丘,尘土飞扬,造成环境和大气污染,赤泥中的碱液随雨水渗入地层造成地下水源的污染。
近年来,赤泥的综合利用已经引起国内外的普遍重视,有关赤泥应用的研究包括:用赤泥作橡胶、塑料的填料[1];用赤泥作为铺路材料[2];制备免烧赤泥粉煤灰砖[3];制碱矿渣-赤泥水泥[4-7];将赤泥应用于水泥混凝土的研究[8-9]。
赤泥的基本性质及工程特性
赤泥的基本性质及工程特性
景英仁;杨奇;景英勤
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2001(027)003
【摘要】从工程应用的角度出发,用工程地质的观点对赤泥这种特种土的基本性质和在其上的工程特性进行了较全面的分析研究,以利于进一步利用和改善赤泥,同时
从赤泥的物质组成和矿物成分、物理化学特性、赤泥的物理及水理性质、力学性质及特点等方面进行了阐述,可在赤泥工程应用和设计方面运用、借鉴,并且提出研究、掌握赤泥的性质和工程特性,对赤泥在工程应用中的开发是非常必要的.
【总页数】3页(P80-81,108)
【作者】景英仁;杨奇;景英勤
【作者单位】山西铝厂;山西铝厂;山西铝厂
【正文语种】中文
【中图分类】TU446
【相关文献】
1.高浓度赤泥颗粒特性和流变特性的试验研究 [J], 王星;赵学义;瞿圆媛;胡伟伟;陈洁;吴淼
2.赤泥的工程特性与混堆技术探讨 [J], 楚金旺
3.赤泥的基本性质及其工程特性 [J], 景英仁;景英勤;杨奇
4.山西分公司拜耳法赤泥工程特性及堆存方式的探讨 [J], 马光锁
5.炼铝工业固体废料(赤泥)的物质组成与工程特性及其防治利用研究 [J], 曲永新;关文章;张永双;吴芝兰;王秀兰;陈月娥;徐晓岚
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资料整理(赤泥)
碳化钙化针对高铁、高碱、高铝赤泥的堆存量逐年增加，综合利用难度较大这一世界性难题。
东北大学张廷安教授提出采用改变拜耳法赤泥平衡结构的“钙化-碳化-还原提铁”新工艺处理高铁拜耳法赤泥[1-5]。
即首先通过钙化处理将赤泥中的含硅相全部转化为钙铝硅化合物即水化石榴石，并使用CO2对水化石榴石进行碳化处理，得到主要组成为硅酸钙、碳酸钙以及氢氧化铝，再通过低温溶铝后浸出渣的主要成分为硅酸钙、碳酸钙及氧化铁。
赤泥中的铁经“钙化-碳化”处理后可实现充分单体解离，经还原-磁选提铁后即可得到主要成分为硅酸钙和碳酸钙的低碱、低铝、低铁的新型结构赤泥，可直接用于水泥工业。
该技术可将拜耳法赤泥中的碱和铝转化为铝酸钠溶液并返回拜耳法工艺，高钙介质体系还原-磁选的方式可有效提高赤泥中铁的回收效率，实现赤泥有价元素的有效回收及综合利用，目前该技术已获国家自然科学基金重点项目（云南联合基金）和国家自然科学基金等项目资助，目前已与国内氧化铝厂及设计单位达成工业化试验合作协议。
参考文献[1] Basic research on calcification transformation process of low grade bauxite. Zhu XF,Zhang T A,Lv G Z,et al. 2013 T M S Light M etals . 2013[2] Research on the phase transformation and separation performance in calcificationcarbonationmethod for alumina production. Lv G Z,Zhang T A,Zhu X F,et al. 2013 T M S Light M etals . 2013[3] Calcification-Carbonation method for alumina production by using low-grade bauxite. Zhang Ting’’An,Zhu Xiaofeng,Lv Guozhi,Pan Lu,Liu Yan,Zhao Qiuyue,Li Yan,Jiang Xiaoli,He Jicheng. TMS Light Metals . 2013[4]一种消纳拜耳法赤泥的方法[P]. 张延安,吕国志,刘燕,豆志河,赵秋月,牛丽萍,赫冀成. 中国专利:CN102757060A,[5]一种基于钙化-碳化转型的生产氧化铝的方法[P]. 张延安,吕国志,刘燕,豆志河,赵秋月,牛丽萍,赫冀成. 中国专利:CN102757073A,赤泥胶凝材料现状1)赤泥激发胶凝材料的研究现状碱激发胶凝材料碱激发材料于上世纪30 年代由Purdon 等[33]首次研究并发现，是一种新型的胶凝材料。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
热活化和机械活化对拜耳法赤泥性能影响
第３９卷第５期２０２０年５月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报ＢＵＬＬＥＴＩＮＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳＯＣＩＥＴＹＶｏｌ.３９㊀Ｎｏ.５Ｍａｙꎬ２０２０热活化和机械活化对拜耳法赤泥性能影响侯双明１ꎬ高㊀嵩１ꎬ张㊀蕾２ꎬ李㊀楠３ꎬ朱亚光１(１.青岛理工大学ꎬ土木工程学院ꎬ青岛㊀２６６０３３ꎻ２.山东省交通规划设计院ꎬ建筑与景观设计分院ꎬ济南㊀２５００３１ꎻ３.辽宁省朝阳生态环境监测中心ꎬ朝阳㊀１２２０００)摘要:为提高赤泥基碱激发胶凝材料的力学性能ꎬ分别通过焙烧和机械研磨对赤泥基复合粉体进行活化处理ꎮ结果表明ꎬ６００ħ煅烧１８０ｍｉｎ制备的胶砂试件２８ｄ抗压强度最大ꎬ为２７.０ＭＰａꎬ对比未煅烧处理的赤泥粉体混合物ꎬ抗压强度提高了１５.３％ꎮ机械研磨３００ｓ制备的胶砂试件２８ｄ抗压强度最小ꎬ为２０.２ＭＰａꎬ比研磨６０ｓ制备的试件抗压强度降低了１６.８％ꎮ热活化可以提高碱激发材料的强度但需要控制煅烧温度ꎬ赤泥本身较细不需要研磨活化处理ꎮ关键词:拜耳法赤泥ꎻ热活化ꎻ机械活化ꎻ力学性能中图分类号:ＴＵ５２６㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１００１￣１６２５(２０２０)０５￣１５７３￣０５ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＴｈｅｒｍａｌａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＡｃｔｉｖａｔｉｏｎｏｎＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＢａｙｅｒＲｅｄＭｕｄＨＯＵＳｈｕａｎｇｍｉｎｇ１ꎬＧＡＯＳｏｎｇ１ꎬＺＨＡＮＧＬｅｉ２ꎬＬＩＮａｎ３ꎬＺＨＵＹａｇｕａｎｇ１(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＱｉｎｇｄａｏ２６６０３３ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＬａｎｄｓｃｏｐｅＤｅｓｉｇｎＢｒａｎｃｈꎬＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＰｌａｎｎｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＪｉｎａｎ２５００３１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅＣｈａｏｙａｎｇＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒꎬＣｈａｏｙａｎｇ１２２０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｅｄｍｕｄｂａｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓꎬｒｅｄｍｕｄｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｏｗｄｅｒｓｗｅｒｅａｃｔｉｖａｔｅｄｂｙｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｇｒｉｎｄｉｎｇ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ２８ｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｍｏｒｔａｒｓｐｅｃｉｍｅｎｓｐｒｅｐａｒｅｄａｔ１８０ｍｉｎꎬ６００ħｉｓｕｐｔｏ２７.０ＭＰａ.Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｕｎｆｉｒｅｄｒｅｄｍｕｄｐｏｗｄｅｒｍｉｘｔｕｒｅꎬｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓｂｙ１５.３％.Ｔｈｅ２８ｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｍｏｒｔａｒｓｐｅｃｉｍｅｎｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒ３００ｓｉｓ２０.２ＭＰａ.Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｆｔｅｒｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒ６０ｓꎬｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ１６.８％.Ｔｈｅｒｍａｌａｃｔｉｖａｔｉｏｎｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅａｌｋａｌｉ￣ｅｘｃｉｔｅｄｍａｔｅｒｉａｌꎬｂｕｔｔｈｅｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｕｓｔｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ.Ｔｈｅｒｅｄｍｕｄｉｔｓｅｌｆｉｓｆｉｎｅｒａｎｄｄｏｅｓｎｏｔｒｅｑｕｉｒｅｐｕｌｖｅｒｉｚａｔｉｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｂａｙｅｒｒｅｄｍｕｄꎻｔｈｅｒｍａｌａｃｔｉｖａｔｉｏｎꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｃｔｉｖａｔｉｏｎꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ基金项目:国家自然科学基金(５１９７８３５３ꎬ５１５７８３４２)作者简介:侯双明(１９９４￣)ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎮ主要从事混凝土结构耐久性方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:９９４２８５９１３＠ｑｑ.ｃｏｍ通讯作者:高㊀嵩ꎬ博士ꎬ副教授ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｇａｏｓｏｎｇ７２７＠１６３.ｃｏｍ０㊀引㊀言碱激发胶凝材料是在室温下通过化学激发剂破坏硅酸盐或铝硅酸盐玻璃体网络中的Ｓｉ￣Ｏ和Ａｌ￣Ｏꎬ断裂后再聚合ꎬ生成各种水合硅酸盐和水合铝酸盐[１￣２]ꎮ赤泥富含硅㊁铝质材料ꎬ可以通过添加激发剂制备赤泥碱激发胶凝材料[３￣４]ꎬ同时可以通过热活化[２ꎬ５]和机械活化[６￣７]提高材料的力学性能ꎮ拜耳法赤泥中氧化铝碱活性㊁胶结性能较差ꎬ煅烧赤泥可以增强氧化铝的活性ꎬ地质聚合物性能也会得到改善ꎮ热活化[８]通常在５００~８００ħ的温度下进行ꎮ在煅烧条件下ꎬ赤泥中稳定铝硅体的结构被破坏ꎬ形成亚稳硅铝酸盐结构ꎬ赤泥粉体的火山灰活性提高ꎬ胶凝材料的抗压强度提高ꎮ将拜耳法赤泥㊁石油焦渣和电石渣混合ꎬ将混合物置于高温炉中煅烧处理ꎬ使混合物中含结合水物质脱水ꎬ破坏硅铝酸盐矿物的结构形态ꎬ使硅铝重排ꎬ结晶态物质逐渐转换成亚稳定态[９]ꎬ增加赤泥粉体混合物的活性ꎬ更易与激发剂反应ꎬ进行１５７４㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３９卷解聚与缩聚反应ꎮ常用的机械活化方式是机械研磨ꎬ减小材料的颗粒细度ꎬ增加材料的比表面积提高材料的胶结性能[１０]ꎮ赤泥机械活化一般多选用球磨机和振动磨进行机械研磨ꎬ破坏颗粒的表面结构提高颗粒的细度[１１]ꎮ拜耳法赤泥持水量较高ꎬ机械研磨并不能磨成小颗粒ꎬ过度粉磨会导致颗粒团聚ꎬ易形成黏片状结构ꎬ因此研磨时间不能过长ꎬ同时使用球磨机会导致赤泥粉体固化难以磨细ꎮ采用振动磨对拜耳法赤泥㊁石油焦渣和电石渣混合料进行研磨ꎬ材料混合更均匀ꎬ同时破坏粉体晶体结构ꎬ材料活性提高ꎮ为了提高赤泥基碱激发胶凝材料的力学性能ꎮ将赤泥㊁石油焦渣和电石渣按比例混合制备赤泥基复合粉体ꎬ分别进行热活化和机械活化处理ꎮ确定不同煅烧温度和不同研磨时间对拜耳法赤泥性能的影响ꎮ１㊀实㊀验１.１㊀原材料拜耳法赤泥(ＲＭ)由山东茌平信发铝业公司提供ꎮ将赤泥放在１０５ħ真空干燥箱烘干ꎬ再用振动磨研磨ꎬ然后筛分至３００μｍ以下制备赤泥粉体ꎮ使用日本岛津制作所的ＸＦ￣１８００Ｘ射线荧光光谱仪(ＸＲＦ)分析赤泥的化学组成ꎬ主要成分见表１ꎮ石油焦渣(ＳＹＪＺ)和电石渣(ＤＳＺ)由青岛青新建材提供ꎬ矿渣(Ｓｌａｇ)为青岛产中矿宏远Ｓ９５级矿渣ꎬ主要化学成分见表１ꎮ砂为青岛平度产河砂ꎬ细度模数２.２ꎬ３级建筑用细沙ꎮ减水剂是ＸＢ￣２００聚羧酸高性能减水剂ꎬ来自苏州市兴邦化学建材有限公司ꎮ表１㊀原材料的主要化学成分Ｔａｂｌｅ１㊀Ｍａｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ/％ＧｒｏｕｐＭｇＯＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３ＣａＯＳＯ３Ｋ２ＯＴｉＯ２Ｎａ２ＯＬＯＩＲＭ０.３０１９.１５２２.８５３３.６９５.３００.５４￣３.８７１３.５８１２.９０ＳＹＪＺ１.９５２.６６０.７０１.０１７０.６６２２.１４０.１００.１０￣０.３２ＤＳＺ０.３３６.１１１.９４０.９０８７.５９２.６２０.１０￣０.２０２０.３０Ｓｌａｇ８.６３３３.１６１５.４４０.３３３７.９３２.６３０.４３０.６８０.２０２.８０１.２㊀试验方案(１)热活化拜耳法赤泥粉体㊁石油焦渣和电石渣固相质量比为７ʒ２ʒ１ꎮ将混合料放入ＳＸ８￣１６电炉中ꎬ分别采用５００ħ㊁６００ħ㊁７００ħ和８００ħ进行煅烧ꎬ加热到预定温度后持续保温１８０ｍｉｎꎬ然后迅速从高温炉中取出ꎬ冷却至室温ꎮ与此同时ꎬ采用一组未煅烧赤泥混合粉体作为对比ꎬ依据ＧＢ/Ｔ１７６７１ １９９９«水泥胶砂强度检验方法(ＩＳＯ法)»[１２]的要求制作试件㊁养护和强度检测ꎮ(２)机械活化将原状拜耳法赤泥破碎㊁烘干ꎬ与石油焦渣㊁电石渣按比例混合(赤泥粉体㊁石油焦渣㊁电石渣固相质量比为７ʒ２ʒ１)ꎬ放入振动磨中分别研磨６０ｓ㊁１８０ｓ和３００ｓꎮ掺入１３５ｇ矿粉ꎬ根据ＧＢ/Ｔ１７６７１ １９９９«水泥胶砂强度检验方法(ＩＳＯ法)»[１２]的要求制作试件㊁养护和强度检测ꎮ１.３㊀试验方法(１)力学性能按ＧＢ/Ｔ１７６７１ １９９９«水泥胶砂强度检验方法(ＩＳＯ法)»[１２]测定试验胶砂的力学性能ꎮ将原材料按比例混合ꎬ灰砂比为１ʒ３ꎬ水灰比为０.５ꎬ胶凝材料４５０ｇꎬ河砂１３５０ｇꎬ水２２５ｇꎮ根据拌合物和易性加入聚羧酸粉体减水剂ꎬ将拌合物装入尺寸为４０ｍｍˑ４０ｍｍˑ１６０ｍｍ的试模成型ꎬ然后将试件用塑料保鲜膜进行覆盖ꎬ养护２４ｈ后拆模ꎮ放入恒温恒湿养护箱ꎬ相对湿度９５％ꎬ温度(２０ʃ５)ħ养护至２８ｄꎬ到达龄期后测定试件的抗折㊁抗压强度ꎮ(２)成分分析将净浆试件破碎后放入无水乙醇中浸泡ꎮ稍后放入真空干燥箱５０ħ烘干ꎬ然后放入研磨钵中粉磨ꎬ过第５期侯双明等:热活化和机械活化对拜耳法赤泥性能影响１５７５㊀４５μｍ筛后取１０ｇ左右粉末进行ＸＲＤ试验ꎮ采用ＢｒｕｋｅｒＤ８Ａｄｖａｎｃｅ型Ｘ射线衍射仪(ＸＲＤ)对材料的矿物组成进行分析ꎬ工作条件为:Ｃｕ靶ꎬ管电压４０ｋＶꎬ扫描角度５ʎ~６０ʎꎬ扫描速率为８ʎ/ｍｉｎꎮ(３)综合热分析将拜耳法赤泥粉体烘干ꎬ采用ＳＴＡ￣４４９Ｃ/６/Ｆ型差热￣失重分析仪分析拜耳法赤泥的０~１０００ħ质量变化ꎮ(４)细度分析取机械研磨后混合料５~６ｇ左右放入上海宜昌仪器砂筛厂ＦＢＴ￣９型比表面积测定仪ꎬ测定赤泥复合粉体的比表面积ꎮ然后采用济南润之颗粒仪器股份有限公司生产的Ｒｉｓｅ￣２００６激光粒度分析仪测定材料粒度ꎬ测试量程为０.０５~８００μｍꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀热活化试验中发现高温煅烧后ꎬ赤泥粉体拌合物需水量增大ꎮ为控制水灰比ꎬ添加聚羧酸减水剂ꎬ随煅烧温度升高所需减水剂增加ꎮ６００ħ煅烧后粉体制备胶砂试件ꎬ添加６％的聚羧酸减水剂ꎬ流动度为１８０ｍｍꎮ７００ħ和８００ħ煅烧后所需减水剂成倍增加ꎬ７００ħ煅烧后制备的胶砂浆体测完流动度后基本达到初凝ꎬ８００ħ煅烧后制备的胶砂浆体发生闪凝现象ꎬ无流动度ꎮ稍后分别采用了萘系减水剂㊁脂肪族减水剂和三聚氰胺粉体减水剂ꎬ７００ħ和８００ħ煅烧后粉体制备的胶砂浆体在不加水的情况下ꎬ流动度无法达到１８０ｍｍꎬ减水剂失去作用ꎬ胶砂试件无法振捣密实ꎬ试件的抗折和抗压强度结果存在误差ꎮ热活化制备胶砂强度如图１所示ꎮ图１㊀煅烧温度对胶砂强度的影响Ｆｉｇ.１㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｍｏｒｔａｒ由图１可以看出ꎬ试件的抗折强度与强压强度呈现相同的变化规律ꎬ未煅烧赤泥制备胶砂试件２８ｄ抗折和抗压强度分别为６.３ＭＰａ和２３.４ＭＰａꎮ当煅烧温度小于６００ħ时ꎬ强度随温度升高而增大ꎻ煅烧温度图２㊀赤泥综合热分析Ｆｉｇ.２㊀Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｄｍｕｄ为６００ħ时ꎬ胶砂试件２８ｄ抗折和抗压强度最大ꎬ分别为７.６ＭＰａ和２７.０ＭＰａꎮ对比未煅烧处理的赤泥粉体混合物ꎬ６００ħ煅烧后粉体制备的胶砂试件２８ｄ抗折和抗压强度分别提高了２０.６％和１５.３％ꎮ从６００ħ到８００ħꎬ胶砂试件强度不断下降ꎬ８００ħ煅烧后试件的强度低于未煅烧试件的强度ꎮ图２为赤泥的综合热分析图ꎮ可以看出ꎬ０~４００ħ时ꎬ粉体不断失重ꎬ赤泥粉体失去结合水和自由水ꎬ相当于减小了水灰比ꎬ胶凝材料的流动性下降ꎬ胶结性能提高ꎬ所以煅烧可以提高材料强度ꎮ在煅烧后称量粉体材料ꎬ杂质和水分减少ꎬ变相提高了胶凝材料体系中的活性组分ꎮ石油焦渣中硫酸钙和１５７６㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３９卷氧化钙在８００ħ以下基本不发生变化ꎬ但电石渣中氢氧化钙在４５０ħ受热分解出氧化钙ꎬ溶于水后吸水ꎬ同时增加体系ＯＨ－的浓度ꎬ加速水化产物的生成ꎮ５００ħ后含铝氧化物形态发生变化ꎬ活性增强ꎮ６００ħ后部分硅铝矿物会发生分解ꎬ有利于地质聚合物的解聚与缩聚ꎮ６５０ħ会有一部分碳酸钙发生分解ꎬ产生氧化钙ꎬ体系活性进一步提高ꎮ但赤泥混合物粉体大量失水以及氧化物的生成增加了胶凝材料的需水量ꎬ粉体的水灰比间接降低ꎬ然而用水量不足ꎬ混合粉体凝结团聚过快甚至发生闪凝ꎬ胶砂试件振捣不密实ꎬ材料强度反而降低ꎮ图３㊀不同煅烧温度赤泥ＸＲＤ谱Ｆｉｇ.３㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｒｅｄｍｕｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ图３(ａ)为赤泥复合粉体进行不同温度处理后的ＸＲＤ谱ꎮ将处理后的粉体进行净浆试验ꎬ制作的试件养护２８ｄ后进行ＸＲＤ检测ꎬ结果如图３(ｂ)所示ꎮ对比各试验试件２８ｄ的ＸＲＤ谱ꎬ各主要物相强度峰相似ꎬ煅烧过后并未产生新的生成物ꎬ但５００ħ㊁６００ħ与未煅烧赤泥复合物某些强度峰很高ꎬ可能导致胶砂试件强度提高ꎬ８００ħ煅烧物凝结团聚过快ꎬ与水混合不均匀ꎬ所以取样检测时缺少某个强度峰ꎮ将拜耳法赤泥粉体混合物煅烧可以增强硅铝矿物的活性ꎬ改善地质聚合物的力学性能ꎬ但会提高赤泥复合物的需水量ꎬ降低其流动度ꎬ胶砂试件难以振捣密实ꎮ煅烧消耗大量能源和时间ꎬ且６００ħ煅烧后试件强度较未煅烧赤泥粉体制备的试件抗压和抗折强度提高不大ꎬ制备胶砂试件需消耗大量的聚羧酸减水剂ꎬ因此不选择热活化制备赤泥基地聚合物ꎮ２.２㊀机械活化图４和图５分别为研磨时间对胶砂强度的影响和粉体的细度ꎮ由图４和图５可以看出ꎬ通过机械研磨可以减小赤泥颗粒的细度ꎬ但过度研磨ꎬ赤泥粉体的比表面积先减小后增大ꎬ随着研磨时间的增长ꎬ试件的抗压和抗折强度降低ꎮ研磨６０ｓ制备的试件抗折和抗压强度最大ꎬ分别为６.００ＭＰａ和２４.３０ＭＰａꎮ研磨３００ｓ制备的胶砂试件２８ｄ抗折和抗压强度最小ꎬ分别为４.４０ＭＰａ和２０.２０ＭＰａꎬ比研磨６０ｓ制备的试件抗折和抗压强度分别降低了２６.６％和１６.８％ꎮ赤泥颗粒的比表面积较大ꎬ颗粒较小ꎬ激光粒度仪结果显示研磨后颗粒大小变化不明显ꎮ图４㊀研磨时间对胶砂强度的影响Ｆｉｇ.４㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｔｉｍｅｏｎｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｍｏｒｔａｒ㊀第５期侯双明等:热活化和机械活化对拜耳法赤泥性能影响１５７７赤泥的比表面积本身很大ꎬ研磨后改变不大ꎬ过度研磨赤泥颗粒团聚ꎬ比表面积减小ꎬ但是研磨降低了赤泥颗粒的硬度ꎬ降低了材料的抗压强度ꎮ机械研磨不会提高赤泥基地聚合物的强度ꎬ过度研磨甚至会降低材料的抗压和抗折强度ꎬ因此不建议使用机械活化ꎮ图５㊀粉体的细度Ｆｉｇ.５㊀Ｆｉｎｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｏｗｄｅｒ３㊀结㊀论(１)热活化效果较好ꎬ６００ħ煅烧１８０ｍｉｎ制备的胶砂试件２８ｄ抗折和抗压强度最大ꎬ分别为７.６ＭＰａ和２７.０ＭＰａꎬ对比未煅烧处理的赤泥粉体混合物ꎬ抗折和抗压强度分别提高了２０.６％和１５.３％ꎮ(２)机械活化效果较差ꎬ机械研磨３００ｓ制备的胶砂试件２８ｄ抗折和抗压强度最小ꎬ分别为４.４ＭＰａ和２０.２ＭＰａꎬ比研磨６０ｓ制备的试件抗折和抗压强度分别降低了２６.６％和１６.８％ꎮ(３)热活化使得赤泥失去大量自由水和结合水ꎬ需要研究专用的减水剂保证新拌胶砂的和易性ꎮ机械活化导致颗粒团聚ꎬ会降低材料的强度ꎬ不建议采用ꎮ参考文献[１]㊀鲍忠正.赤泥基无熟料水泥的制备与应用[Ｄ].徐州:中国矿业大学ꎬ２０１６.[２]㊀张㊀鹏.赤泥基碱激发胶凝材料的优化设计及性能研究[Ｄ].广州:华南理工大学ꎬ２０１６.[３]㊀展光美.赤泥地聚合物制备技术及耐久性试验研究[Ｄ].徐州:中国矿业大学ꎬ２０１６.[４]㊀刘万超ꎬ闫㊀琨ꎬ和新忠ꎬ等.拜耳法赤泥制备地聚物类无机聚合材料的研究进展[Ｊ].硅酸盐通报ꎬ２０１６ꎬ３５(２):４５３￣４５７. [５]㊀史㊀迪ꎬ叶家元ꎬ张㊀鹏ꎬ等.赤泥制备碱激发胶凝材料的性能[Ｊ].中国建材科技ꎬ２０１６ꎬ２５(６):２４￣２６.[６]㊀王㊀晶.赤泥基胶凝材料的制备及性能研究[Ｄ].西安:西安建筑科技大学ꎬ２０１４.[７]㊀ＹｅＮꎬＣｈｅｎＹꎬＹａｎｇＪＫꎬｅｔａｌ.ＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｏｆＮａꎬＡｌꎬＳｉａｎｄＦｅｓｐｅｃｉｅｓｉｎｒｅｄｍｕｄｄｕｒｉｎｇｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｏｎｅ￣ｐａｒｔｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒｓ[Ｊ].ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１７ꎬ１０１:１２３￣１３０.[８]㊀李绍纯ꎬ张国立ꎬ赵铁军ꎬ等.拜尔法赤泥活化方式对水泥基材料性能的影响[Ｊ].混凝土ꎬ２０１３(６):２９￣３２＋３９.[９]㊀ＢａｙａｔＡꎬＨａｓｓａｎｉＡꎬＹｏｕｓｅｆｉＡＡ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｅｄｍｕｄｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｒｅｓｈａｎｄｈａｒｄｅｎｅｄａｌｋａｌｉ￣ａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌａｇｐａｓｔｅａｎｄｍｏｒｔａｒ[Ｊ].ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１８ꎬ１６７:７７５￣７９０.[１０]㊀ＹｅＮꎬＹａｎｇＪＫꎬＬｉａｎｇＳꎬｅｔａｌ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｎｅ￣ｐａｒｔｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒｂａｓｅｄｏｎｒｅｄｍｕｄ[Ｊ].ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１６ꎬ１１１:３１７￣３２５.[１１]㊀ＬｕｕｋｋｏｎｅｎＴꎬＡｂｄｏｌｌａｈｎｅｊａｄＺꎬＹｌｉｎｉｅｍｉＪꎬｅｔａｌ.Ｏｎｅ￣ｐａｒｔａｌｋａｌｉ￣ａｃｔｉｖａｔｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓ:ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１８ꎬ１０３:２１￣３４.[１２]㊀国家质量技术监督局.ＧＢ/Ｔ１７６７１ １９９９水泥胶砂强度检验方法(ＩＳＯ法)[Ｓ].北京:中国标准出版社ꎬ１９９９.。
机械力化学在陶瓷材料研究中的应用
机械力化学在陶瓷材料研究中的应用
陈国华
【期刊名称】《佛山陶瓷》
【年(卷),期】2003(013)006
【摘要】机械力化学是机械合金化技术研究中的最新进展,在球磨过程中机械力化学使颗粒和晶粒细化产生裂纹、比表面积增大、晶格缺陷增多、晶格发生畸变和结晶程度降低,乃至诱发低温化学反应,可制备出高活性陶瓷粉体和性能优异的陶瓷基材料.本文介绍了机械力化学在陶瓷材料研究中的最新研究进展,同时讨论了不同球磨工艺条件对材料制备过程的影响,并对其未来发展进行了展望.
【总页数】4页(P6-9)
【作者】陈国华
【作者单位】桂林电子工业学院材料科学与工程研究中心,桂林,541004
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174
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机械力化学效应及在矿物粉体深加工中的应用
机械力化学效应及在矿物粉体深加工中的应用李振兴;方莹【摘要】阐述了机械力化学效应及机械力化学法在矿物粉体颗粒的晶型转变、表面改性以及合成中的研究和应用.【期刊名称】《中国非金属矿工业导刊》【年(卷),期】2005(000)005【总页数】3页(P39-41)【关键词】机械力化学效应;晶型转变;表面改性;机械扩散【作者】李振兴;方莹【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,南京,210009;南京工业大学材料科学与工程学院,南京,210009【正文语种】中文【中图分类】工业技术品2005年第5期中国非金属矿工业导刊总第50期［加工技术及设备］（机械力化学效应及在矿物粉体深加工中的应用）李振兴，方莹［摘要］阐述了机械力化学效应及机械力化学法在矿物粉体颗粒的晶型转变、表面改性以及合成中的研究和应用。
［关键词］机械力化学效应 g 晶型转变，表面改性，机械扩散Abstract: This article 町 to introduce the mechano-chemical effect , the reactive mechanism and application in the field of polymorphic transformation and present surface modification and synthesization about mineral particle bymethod of mechanochemisty.Key words: mechano-chemical effect; poly morphic transformation; surface modification; mechanic diffusion ［中图分类号］ TQ029.l ［文献标识码J A ［文章编号］ 10079386(2005)05-0039一03固体颗粒在机械力作用下，产生各种物理及化学现象，其内部结构、物理化学性质以及化学反应活性也相应地产生一系列变化。
不同状态赤泥的物理力学性能试验研究
1 2021年第7期工程前沿不同状态赤泥的物理力学性能试验研究陈家琼，陈学美贵州有色地质工程勘察公司，贵州 贵阳 550005摘 要：文章以遵义氧化铝厂拜耳法赤泥为研究对象，分别对自然固结时间约2年、压实度为90%和压实度为95%的三种密实状态赤泥在饱和前和饱和后的物理力学指标进行测试，分析密实度及饱水状态对赤泥的影响。
通过研究发现，自然固结赤泥饱和后固结快剪强度指标均较饱和前低，但三轴试验（固结不排水剪）指标变化不大，压缩系数减小而压缩模量增大，渗透系数相当于粉质黏土；随着压实度的提高，赤泥的抗剪强度指标均有所提高，压实度提高对饱和前、后的固结系数影响不大，但压缩系数有所降低而压缩模量则增加；压实度相同时，饱和后的抗剪强度比饱和前明显降低，饱和后的压缩系数有所增加而压缩模量降低，饱和前、后的固结系数和渗透系数变化不大；密实度和饱水状态均对赤泥的力学性质有不同程度的影响，建议筑坝过程中加强对赤泥密实度及含水状态的控制。
以上研究成果可为赤泥筑坝提供可靠依据。
关键词：赤泥；密实程度；饱和状态；物理力学性能中图分类号：X758 文献标志码：A文章编号：2096-2789（2021）07-0001-021 研究方法试验内容包括含水率试验、密度试验、渗透试验、固结和剪切试验（包括固结快剪和三轴剪切试验），获取相应状态赤泥的含水率、天然密度、干密度、饱和度、孔隙比、渗透系数、固结系数、压缩系数、压缩模量、凝聚力和内摩擦角等物理力学指标。
（1）试样的采取、制备。
①试样采取。
在赤泥堆场1#坝附近用环刀采取自然固结赤泥，制备压实度90%和95%所需的扰动样在压滤车间进行取样。
②试样制备。
第一步：利用现场所取的赤泥滤饼扰动样进行击实试验，求取其最优含水率W opt和最大干密度ρd max。
第二步：取赤泥滤饼风干并碾散，测定风干含水率，按照下式配制接近两种类型赤泥滤饼最佳含水率的试样，并测定配制完成后的实际含水率。
（1）式中：m w为制备试样所需要的加水量；m为制备试样风干土质量；w0为风干土的含水率，%；w1为目标试样的含水率，%，此次试验取最优含水率。
加快化解赤泥综合利用世界性难题的专业技术知识点分析报告
加快化解赤泥综合利用世界性难题的专业技术知识点分析报告一、引言赤泥是一种在铝土矿提炼氧化铝过程中产生的工业废渣，其大量堆积不仅占用土地资源，还会造成严重的环境污染。
如何有效利用赤泥，使其变废为宝，已成为全球工业领域的一大难题。
本报告将针对加快化解赤泥综合利用世界性难题的专业技术知识点进行深入分析，以期为相关领域的技术研发和应用提供参考。
二、赤泥综合利用的难点1.赤泥成分复杂，含有多种金属氧化物、氢氧化物、有机物等，难以实现大规模、高效的综合利用。
2.赤泥的物理和化学性质使其在利用过程中存在诸多技术难题，如稳定性、安全性等问题，限制了其应用范围。
3.目前针对赤泥的综合利用技术大多仍处于实验室阶段，难以实现工业化大规模生产。
三、专业技术知识点分析1.赤泥成分分析：对赤泥的成分进行详细分析，了解其金属氧化物、氢氧化物、有机物等组分的含量和性质，为后续的利用提供依据。
2.赤泥稳定性研究：通过研究赤泥在不同环境下的稳定性，为其在建筑材料、土壤改良等方面的应用提供理论支持。
3.赤泥资源化利用技术研发：针对赤泥的不同组分，开展资源化利用技术研发，如提取有价金属、制备建筑材料等。
4.赤泥环境影响评估：在利用赤泥的过程中，需要进行环境影响评估，以保障其不会对环境产生不良影响。
5.工业化生产技术研究：为了实现赤泥的大规模、工业化利用，需要开展工业化生产技术研究，包括工艺流程设计、设备选型等。
四、加快化解赤泥综合利用世界性难题的建议1.加强政策支持：政府应加大对赤泥综合利用项目的政策支持力度，如提供税收优惠、资金扶持等，以激发企业和科研机构的研究积极性。
2.建立产学研合作机制：推动企业、高校和科研机构的合作，共同开展赤泥综合利用技术研发，加快科研成果的转化速度。
3.加强国际合作：通过加强国际交流与合作，共享技术资源和经验，提升赤泥综合利用的技术水平。
4.培养专业人才：重视对赤泥综合利用领域人才的培养，提高技术研发和创新的能力。
对赤泥的特性及排水固结的研究
对赤泥的特性及排水固结的研究摘要：对赤泥基本物理化学及力学特性进行分析，研究赤泥的排水固结规律、堆放方式及附液处理，此外，对赤泥堆场的勘察方法和赤泥的综合利用进行了探讨。
关键词：赤泥力学特性稳定性一、背景介绍1）赤泥赤泥是铝土矿生产氧化铝后所产生带碱性的一种泥浆状废弃物, 因赤泥中常含有大量的氧化铁, 呈红褐色, 故称赤泥、红泥。
赤泥处置是氧化铝生产流程中的重要组成部分,每生产一吨氧化铝要产生赤泥1.2-1.7吨，由于目前技术条件下，大量赤泥无法得到充分利用, 国内各大铝厂只能选定一个场所将赤泥露天堆存，由于赤泥附液含碱量高, 一旦附液渗漏将严重污染环境，因此如何确保赤泥的堆存安全及处理好赤泥带来的环境影响问题就成为各氧化铝厂务必解决的关键问题。
2）研究目的和意义赤泥及其附液具有强碱性，赤泥堆场一旦发生赤泥泄漏或赤泥坝崩溃将造成不可挽回的环境污染和经济损失。
赤泥对土壤的盐碱化作用是长期性的，土壤ph值太高，会致使农作物无法正常生长或被碱烧死，使土壤板结，甚至荒废。
赤泥附液进入水体后，将使水体ph值增高，碱度上升，破坏自然水体的酸碱平衡，污染严重时将使自然水体失去饮用及农灌功能，河流自然生态平衡受到严重破坏。
贵州为典型的岩溶地貌，使得赤泥新建堆场选址受到较大限制。
而随着我国城镇化的推进，国家对环境保护标准要求的进一步提高，更使得赤泥堆场新址的修建几无可能。
例如贵铝，其每生产一吨氧化铝要产生赤泥1.5吨，赤泥堆场已达到甚至超过设计堆高，属超限运行，并引发多次渗漏或溃坝事故，造成了一定范围的环境污染。
而贵州为典型的岩溶地貌，使得赤泥新建堆场选址受到较大限制，且随着我国城镇化的推进，国家对环境保护标准要求的进一步提高，贵阳市城市逐步扩展，对水环境保护的要求日益严格，这使得赤泥堆场新址的修建几无可能。
因此，对贵铝赤泥堆场的堆高稳定性进行分析，从而有效增加已建堆场的库容，较好的解决堆场库容问题，都是非常具有现实意义的课题。
赤泥的综合利用
赤泥的综合利用摘要：主要阐述了赤泥的化学成分、组成及其特性，以及赤泥的多种利用途径。
关键词：氧化铝废料赤泥综合利用Utilization of Red MudAbstract: Mainly introduces the chemical composition, composition and characteristics of red mud, and its various utilizationways.Key words: Al2O3 waste red mud utilization1、前言赤泥是铝土矿制取氧化铝后所剩余的红褐色、粉泥状强碱性固体废料，是氧化铝生产过程中必不可少的副产物。
一般每生产1 t氧化铝，可产出赤泥1．0～1．8 t。
随着铝工业的发展，目前，全世界每年产生的赤泥约5000万t。
2000年，我国赤泥排放量大约为400万t，排出的赤泥主要采取露天筑坝堆存处理。
由于缺乏既经济又可行的技术，赤泥的综合利用率一直处于较低水平，仅为4%左右，远低于中国工业固体废物65%的平均利用水平。
目前，中国赤泥累计堆存量约2×108 t，预计到2015 年将达3.5×108 t，由于大量的赤泥未得到充分利用，长期占用大量土地，造成土地碱化，地下水受到污染，同时又极易造成“二次扬尘”污染环境，危害人们的健康。
因此，必须加快赤泥的综合利用研究。
2、赤泥的化学成分及物理性质2.1、化学成分赤泥因含有较多氧化铁，其外观颜色与赤色泥土相似，因而得名。
赤泥的主要矿物成分为：硅酸二钙53％，方钠石11％，水化石10％，赤铁矿7．5％，钙钛矿石1l％，镁蔷薇辉石5％。
赤泥的化学成分取决于铝土矿的成分、生产氧化铝的方法和生产过程中添加剂的物质成分，以及新生成的化合物的成分等，通常赤泥的主要成分为AI2O3， SiO2，CaO，Na20等。
2.2、物理性质2.2.1、赤泥的物理性质指标。
赤泥基本性能及其在水泥和混凝土中的应用研究进展
添加剂的物质成分和新生成的化合物成分等不同，赤泥的
化学成分和矿物组成有很大的差别［ ６ ］ 。
１ ． ２ ． １ 赤泥的化学成分
步的无害化处理。将赤泥应用在各种建筑材料的生产 ，
不仅不会对环境造成危害，而且由于建筑材料对废渣的消 耗量大 ，可加快赤泥的资源化利用Байду номын сангаас程。研究资料表明，
泥作为矿物原料 ，整体加以利用，如用以生产各种建筑材
料 ，制备吸附材料用于废气和废水处理等［ ４ ］ 。 赤泥不管是用来回收有价金属元素，还是用在环境保 护方面，都会带来二次污染 ，而且剩余的废渣仍然需要进
一
１ ． ２ 化学成分和矿物组成
由于铝土矿的成分 、生产氧化铝的工艺 、生产过程中
效益。
１ 赤泥 的物理化学性 质
１ ． １ 物 理性质
赤泥排出时一般含有一定水分，较轻。赤泥呈灰色和 暗红色粉状 ，颜色会随着含铁量的不同而有所变化。赤泥 具有较大的内表面积 ，属于多孑 Ｌ 结构 。表 １ 是山东铝业公
司赤泥的主要物理性质Ｉ ５ ＿ 。 表 １ 赤泥的主要物理性质
孙 栀 子 ，孙 振 平
（ 同济大学先进土木 工程材料教育部重点实验室 ，上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ）
摘 要 ： 简 述 了 赤 泥 的 物 理 性 质 、 化 学 成 分 和 矿 物 组 成 。 重 点介 绍我 国 目前 赤 泥 用 于 生 产 水 泥 和 混 凝 土 中 的 研 究 进
展 。最后 ，提 出因地制 宜在 氧化 铝厂就 地 建设 水泥厂 ；因材 制 宜利 用赤 泥免去 生产硅 酸 盐水泥前 的脱碱 工
序 ；利 用 赤泥 回收有 价金属 元 素 ，且 能利 用二 次残 渣 。
活化赤泥基胶凝材料的抗冻融性能研究
第43卷第3期2024年3月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.3March,2024活化赤泥基胶凝材料的抗冻融性能研究李子超,朱俊阁,乐红志,马来君,赵浩宇,钟佳意(山东理工大学材料科学与工程学院,淄博㊀255049)摘要:赤泥资源化利用对氧化铝行业可持续发展和环境保护具有重要意义㊂本文以赤泥和热活化赤泥为主要原料与钢渣等多种固废协同制备赤泥基胶凝材料,并对其抗冻融性能进行了研究㊂分别对养护14和28d 的胶凝材料试样进行冻融试验,用万能试验机㊁XRD㊁SEM㊁工业CT 等检测方法对试样冻融前后的强度㊁物相㊁显微结构㊁孔隙率等进行表征,并对冻融损伤机理进行了探究㊂结果表明,赤泥基胶凝材料冻融前后的质量损失㊁强度损失㊁显微结构差异显著㊂其中,赤泥-普通硅酸盐水泥胶凝材料较其他赤泥基胶凝材料的抗冻性能优异,其养护14d 试件冻融前后的质量损失和强度损失分别为23.68%和50.75%;用热活化赤泥制备的赤泥-钢渣胶凝材料冻融后的质量损失率较冻融前降低了16.30%㊂关键词:冻融损伤;活化赤泥;钢渣;水泥;胶凝材料中图分类号:TU528.41㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)03-0965-12Freeze-Thaw Resistance of Activated Red Mud Based Cementitious MaterialsLI Zichao ,ZHU Junge ,YUE Hongzhi ,MA Laijun ,ZHAO Haoyu ,ZHONG Jiayi (School of Materials Science and Engineering,Shandong University of Technology,Zibo 255049,China)Abstract :The utilization of red mud resources is of great significance for the sustainable development of the alumina industry and environmental protection.The article studied the freeze-thaw resistance of red mud based cementitious materials prepared by red mud and thermally activated red mud as the main raw materials,and various solid wastes as auxiliary materials such as steel slag.The working conducted freeze-thaw experiments on gel samples cured for 14and 28d,and characterized the strength,phases,microstructure,porosity of samples before and after freeze-thaw using universal testing machines,XRD,SEM,industrial CT and other detection methods.The freeze-thaw damage mechanism in samples also was discussed based on characterization results.The results show that there are significant differences in mass loss,strength loss and microstructure of cementitious materials prepared by the synergistic method of red mud and different industrial solid wastes before and after freeze-thaw.The freeze-thaw resistance of cementitious material prepared by red mud and ordinary Portland cement is significantly better than that of other red mud solid waste cementitious materials.Its mass loss and strength loss of sample cured for 14d before and after freeze-thaw are 23.68%and 50.75%,respectively.Themass loss of red mud-steel slag cementitious material prepared from heat-activated red mud was reduced by 16.30%after freeze-thaw compared to that before freeze-thaw.Key words :freeze-thaw damage;activated red mud;steel slag;cement;cementitious material 收稿日期:2023-09-25;修订日期:2023-12-01基金项目:山东省科技型中小企业创新能力提升项目(2023TSGC0968);山东省自然科学基金项目(ZR2022QE171)作者简介:李子超(1999 ),男,硕士研究生㊂主要从事生态环境材料的研究㊂E-mail:lzc990827@通信作者:乐红志,博士,副教授㊂E-mail:yhz@ 0㊀引㊀言赤泥是氧化铝生产过程中产生的废渣,碱性较强,长期堆存易引发环境问题㊂赤泥主要成分为Al 2O 3㊁SiO 2㊁Na 2O 和CaO,粒度细㊁易分散,具有制备胶凝材料的潜在可能[1]㊂赤泥等固废基胶凝材料是一种新型道路工程建设材料,在道路工程建设中可部分代替水泥,减少水泥的用量,还能缓解赤泥等固废的大量堆积966㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷问题,这对我国落实减碳政策和推进社会可持续发展有重要的现实意义[2]㊂赤泥基胶凝材料研究正逐渐成为赤泥综合利用领域的热点[3]㊂袁森森[4]以赤泥作为碱源,添加粉煤灰和水泥制备胶凝材料,试样抗压强度达到5.3MPa;侯双明[5]用赤泥添加石油焦渣制备胶凝材料,抗压强度达9.5MPa;王晶[6]以烧结法和拜耳法赤泥为主要原料,硅酸钠为激发剂制备出抗压强度达27.6MPa 的胶凝材料;宋子明[7]选用600ħ热活化赤泥结合高炉矿渣㊁少量水泥和石膏制备胶凝材料,其抗压强度高达39.93MPa;李先海[8]选用赤泥改性玄武岩骨料制备胶凝材料,其抗压强度提高了25.08%㊂在现有赤泥基胶凝材料的研究报道中,大多把提高赤泥基胶凝材料力学性能作为首要目标,忽略了其抗冻性能的研究㊂冻融损伤作为一种不可忽视的材料强度劣化机制,不仅存在于水泥胶凝材料中,还存在于以赤泥等固废制备的胶凝材料中[9-11]㊂为满足道路建设等工程应需求,胶凝材料的抗冻融性能研究十分必要㊂本文以赤泥作为主要原料,采用热活化和多元固废协同制备活化赤泥基胶凝材料㊂用扫描电子显微镜(SEM)㊁能谱分析(EDS)㊁X 射线衍射(XRD)和工业CT 断层扫描等微观表征手段,研究了冻融循环下,赤泥基胶凝材料的质量和强度损失㊁内部微观结构㊁孔隙分布特征㊁水化产物的变化,重点观察和分析了赤泥基胶凝材料冻融前后的微观形貌㊁分布特征以及物相转变等方面,探讨了冻融试验中赤泥基胶凝材料力学性能的损伤机理㊂本研究可为提高赤泥基胶凝材料的抗冻性能提供参考,对该材料的性能改进和应用推广具有重要意义㊂1㊀实㊀验1.1㊀试剂与材料赤泥(red mud,RM)为拜耳法赤泥,来自中国铝业公司山东分公司;钢渣(steel slag,SS)由莱芜钢铁集团有限责任公司提供;石灰(lime)为实验室用分析纯;普通硅酸盐水泥(ordinary Portland cement,OPC)和矿渣水泥(blast furnace slag cement,BFSC)由山东山铝水泥有限公司提供;粉煤灰(fly ash,FA)和脱硫石膏(flue-gas desulfurization gypsum,FGDG)由中国齐鲁石化热电厂提供;水玻璃溶液为实验室自制,质量浓度为56.25%(m (Na 2SiO 3)ʒm (H 2O)=1.7ʒ3.0)㊂原料的化学成分和XRD 谱分别如表1和图1所示㊂由以上原料制备出六组胶凝试样,六组试样的原料配比见表2㊂表1㊀原料的化学成分Table 1㊀Chemical composition of raw materialMaterial Mass fraction /%Al 2O 3SiO 2Fe 2O 3TiO 2Na 2O MgO CaO MnO SO 3K 2O Other RM 18.7016.3035.40 2.7611.400.25 1.210.11 2.030.4711.37SS 6.0118.9019.40 1.010.41 5.3934.50 3.100.300.3910.59OPC 8.4623.30 3.360.630.41 3.9454.100.20 4.15 1.000.45BFSC 7.9117.401.840.470.81 3.5946.800.12 3.33 1.0016.73FGDG 0.89 1.657.22 1.490.140.9336.900.3340.900.039.52FA 14.8033.608.260.690.37 1.8514.900.862.310.5921.77图1㊀原料的XRD 谱Fig.1㊀XRD patterns of raw materials 由表1和图1可知,赤泥主要由Al 2O 3㊁SiO 2㊁Fe 2O 3和Na 2O 组成,其物相成分较为复杂,包括霰石类(nepheline,cancrinite,aragonite )㊁水铝石类(boehmite AlO(OH),diaspore AlO(OH))㊁钙铝榴石类(katoite,andradite )㊁石英(quartz )和赤铁矿(hematite);钢渣主要为水化反应提供CaO㊁SiO 2和Al 2O 3,其物相成分主要是C 3S 和C 2S;水泥和矿渣水泥主要为水化反应提供CaO;脱硫石膏主要提供SO 2-4;粉煤灰主要提供活性SiO 2㊂1.2㊀试样制备赤泥和钢渣等原材料,经筛分(100目,0.15mm)㊁第3期李子超等:活化赤泥基胶凝材料的抗冻融性能研究967㊀干燥㊁球磨后贮存备用㊂取出若干赤泥,放入节能箱式电阻炉(SX-G80133)中进行900ħ热活化,升温速率3.3ħ/min,保温时间30min㊂按照表2配合比将浆料(每组4份)均匀混合后,放入标准砂模(40mm ˑ40mm ˑ160mm)中㊂按混凝土标准养护条件(温度T =(20ʃ1)ħ,相对湿度RHȡ90%)养护24h,脱模后,继续养护至14和28d㊂将试样编成两组,一组作为冻融前的对比试样,一组进行25次冻融循环试验得到冻融后到试样,冻融试验按照国家标准‘普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准“(GB /T 50082 2009)进行㊂表2㊀试样配方Table 2㊀Formulation of samplesSample No.Mass fraction /%RM RM9SS OPC BFSC Lime FA FGDG Water-cement ratio A 60 30 10 0.33B 6030 10 0.39E60 40 0.33F 60 40 0.27G 60 10.5024.5050.42H 60 1030 0.42㊀㊀注:RM9指900ħ热活化赤泥;水玻璃溶液用量均为4.5%㊂图2㊀赤泥热活化前后的XRD 谱Fig.2㊀XRD patterns of red mud before and after thermal activation 图2为赤泥900ħ热活化前后的XRD 谱(R9为热活化后,RM 为热活化前),对比发现经热活化后,赤泥中的钙霞石((Na,Ca,K)7~8[(Si,Al)12O 24](CO 3,OH)2㊃2~3H 2O)(约24ʎ)和赤铁矿(Fe 2O 3)(约34ʎ㊁36ʎ㊁54ʎ)的衍射峰强度增加,说明热活化促进了这些物质的晶化和生成㊂同时,矿物相谱还出现了莫来石(3Al 2O 3㊃2SiO 2)(约41ʎ)和霰石(CaCO 3)(约49ʎ)的特征峰㊂这说明,活化后赤泥中硅酸盐㊁铝酸盐和无机钙等成分发生了重构,生成新的物相,促使其水化活性提高㊂1.3㊀分析和测试使用精度为1mg 分析天平检测试样质量损失,使用电子万能试验机(WDW-20)测试试样强度损失,使用X-射线衍射仪(AXS-D8-02)分析试样物相,使用场发射环境扫描电子显微镜(Quanta 250)观察试样微观结构,使用工业CT 断层扫描分析试样冻融前后的3D 微观损伤,借助Image-Pro Plus 软件分析试样孔隙率变化㊂2㊀结果与讨论2.1㊀力学性能分析胶凝材料在冻融循环作用下表现出与混凝土类似的疲劳破坏,这是在正负温度交替作用下,材料表面剥落和内部结构损伤积累的结果[10-11]㊂本文以胶凝材料的质量损失率和抗折强度损失率为指标开展赤泥基胶凝材料的冻融研究,质量损失率和强度损失率计算公式分别见式(1)㊁式(2)㊂ΔG =100ˑ(G 1-G 2)/G 1(1)ΔF =100ˑ(F 1-F 2)/F 1(2)式中:ΔG 为质量损失率,%;ΔF 为强度损失率,%;G 1为试样冻融前质量,g;G 2为试样冻融后质量,g;F 1为试样冻融前抗折强度,MPa;F 2为试样冻融后抗折强度,MPa㊂图3为部分赤泥基胶凝材料试样冻融前后的照片,各试样的平均质量损失率与强度损失率如表3所示㊂968㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷图3㊀试样冻融前后的照片Fig.3㊀Samples photos before and after freeze-thaw experiment表3㊀试样冻融后的质量损失与强度损失Table3㊀Mass loss and flexural strength loss of samples after freeze-thaw experimentSample No.Flexural strength/MPa Cured14d and freeze-thaw25times sample Cured28d and freeze-thaw25times sample 14d28d Mass loss/%Flexural strength loss/%Mass loss/%Flexural strength loss/%A 3.76 3.053.42 57.69B 4.46 2.7937.1270.7548.84E 4.57 3.7223.6850.7530.6349.70F 3.74 3.1330.5168.2234.8172.16G 4.18 3.2657.48 59.70H 3.32 3.0451.59 58.55㊀㊀注:表格中 表示冻融过程中试样质量损失过大,无法进行强度测试㊂在实际工程应用中,国家标准要求水泥类胶凝材料抗折强度大于3.0MPa㊂表3为各试样冻融前后的强度和质量变化㊂由表中数据可知,冻融前的大部分赤泥胶凝材料试样的抗折强度值达到了同类材料的实际应用水平㊂养护14d试样的抗折强度均比养护28d的试样高,主要因为在赤泥基胶凝材料水化反应中,配方体系的Si/Ca比对水化反应程度㊁反应速度与产物形貌有重要影响㊂赤泥胶凝试样养护14d后,试样中的水化反应已基本完成,强度达到峰值;随着养护龄期增加,部分水化产物形貌发生改变,微观结构发生变化,强度下降㊂表中还可看出,赤泥与水泥所制备的胶凝试样E㊁F的抗冻融特性优于赤泥钢渣㊁粉煤灰组的试样A㊁B㊁G和H㊂图4列出了养护14和28d试样冻融后的E㊁F的应力-位移关系曲线㊂由图可知,冻融后的试样在受到外加载力的作用时,经历了弯曲变形㊁弹性形变和破坏三个阶段㊂试样在反复冻融作用下被软化,延展性增加,受到的冻胀力使试样内部产生劣化损伤,内部孔隙破坏,并逐渐扩展,形成软化损伤㊂试样加载后,在弯曲变形阶段,外加剪切弯曲变形对变形区的孔隙产生剪切作用;弹性形变阶段,试样对孔隙剪切作用加强,孔隙逐渐破坏,出现裂隙,并不断扩展,最后进入破坏阶段产生不可逆损伤㊂冻融后的胶凝材料呈现出的强度是试样受到的冻融破坏的软化损伤和来自外加载荷所形成的应变损伤两种损伤效果共同作用后的结果㊂图4还可看出,养护14d试样E㊁F的最大加载力分别可以达到527和437N,计算后的抗折强度分别为2.15和1.20MPa,见图4(a);养护28d试样E的加载力出现了三次峰值,分别是536㊁610和745N,见图4(b),说明养护28d试样E内部结构出现了多次弹塑性变形,抗折强度最终达到1.89MPa,而养护28d 试样F的最大加载力为234.48N,抗折强度仅为0.80MPa㊂2.2㊀物相分析图5为养护14和28d赤泥基胶凝材料试样冻融前后的XRD谱㊂由图可知,冻融前后,试样的物相组成差异较小,但物相的峰强变化较显著㊂由图5(a)和图5(b)可知,养护28d的试样A中白云母㊁方解石和C-S-H的峰强低于14d的试样,同龄期的试样E和F却相反,表明E和F试样养护28d的水化反应程度高于养护14d,这与胶凝材料中Ca㊁Si和Al的分布比例有关㊂由图5(c)和图5(d)可知,养护28d的试样A㊁E和F冻融后的水化产物C-S-H峰强度仍较养护14d的试样高㊂㊀第3期李子超等:活化赤泥基胶凝材料的抗冻融性能研究969图4㊀试样冻融后的力与位移的关系Fig.4㊀Relationship between force and displacement for samples after freeze-thaw experiment 图5为试样冻融前后的XRD谱,由图可知,各水化产物的峰强均下降,表明水化产物含量减少,这说明冻融试验过程中,水化产物部分发生了转变,生成别的物质㊂结合后面SEM分析可知,这种转变主要体现在两方面:一是水化产物形态发生改变,如C-S-H;二是生成新的物相,如水钙铝榴石㊂图5㊀试样冻融前后的XRD谱Fig.5㊀XRD patterns of samples before and after freeze-thaw experiment2.3㊀微观结构分析2.3.1㊀SEM照片胶凝材料的冻融损伤表现为由表层向内部逐渐破坏㊂冻融初期,胶凝材料表面无明显损伤;冻融中期,胶凝材料开始出现由两端向中间分层剥离现象;冻融后期,胶凝材料表层剥落现象加剧,宏观表现为胶凝试样出现表面粗糙㊁边缘脱落和结构松散等现象;冻融破坏阶段,胶凝材料出现持续失重或断裂现象㊂在持续冻融作用下,试样中的微裂纹和微孔洞反复膨胀与塌陷,降低了材料黏聚力,增大了材料孔隙率,并累积了970㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷损伤[12-14]㊂图6和图7分别是养护14d试样A㊁B㊁E㊁F冻融前后的微观形貌㊂图8和图9是养护28d试样A㊁B㊁E㊁F冻融前后的微观形貌㊂图6㊀养护14d试样冻融前的SEM照片Fig.6㊀SEM images of non-freeze-thaw samples cured14d对比各试样冻融前后的SEM照片可知,养护14和28d的试样颗粒冻融前的胶结程度较完好,局部区域出现微裂纹和孔隙;养护14和28d的同配方试样冻融前后水化产物的分布和形貌变化显著,表明冻融过程中水化产物发生变化㊂冻融前,养护14d试样A的水化产物主要以片层状的Ca(OH)2存在,见图6(a);试样B的水化产物主要为片层状Ca(OH)2和少量针状托贝莫来石,见图6(b);试样E的水化产物主要为针状水化硅酸钙,见㊀第3期李子超等:活化赤泥基胶凝材料的抗冻融性能研究971图6(c);试样F的水化产物主要以片状和针状托贝莫来石为主,见图6(d)㊂相比于试样A,试样B中产生了更多片状Ca(OH)2晶体,因为试样B中的赤泥经热活化后,赤泥中的霰石类矿物(CaCO3)分解生成活性CaO,三水铝石分解生成无定形态Al2O3,水钙铝榴石㊁钙霞石等铝硅酸盐矿物在热活化时,内部的Al3+脱水与周围的O形成了四配位或五配位体的亚稳态硅酸盐,这些活性物质的生成使得赤泥活性提高,其制备的胶凝材料中水化产物也相应增多㊂冻融后,养护14d的胶凝试样显微结构变化显著㊂试样A由片层状的Ca(OH)2晶体生长为多晶聚集状颗粒,颗粒间结合变弱,见图7(a);试样B出现较多大颗粒晶体和少量针状晶体,针状晶体和颗粒晶体结合松散,见图7(b);试样E有大量针状水化硅酸钙晶体和少量棱柱状㊁粒状晶体,三种晶体胶结在一起,存在较多气孔,见图7(c);试样F水化产物转变成大量长而尖的棱柱状晶体,晶体尺寸较大,见图7(d)㊂其㊀㊀㊀图7㊀养护14d试样B冻融后的SEM照片Fig.7㊀SEM images of freeze-thaw samples cured14d972㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷中,界面结合较好的是试样E,因为硅酸盐水泥中含Ca物质水化形成絮状水化凝胶㊁片状Ca(OH)2及针棒状㊁粒状或柱状水化硅酸钙晶体,晶胶之间结构相互交叉,形成晶胶包裹结构[11]㊂图8为养护28d试样冻融前的SEM照片,与14d试样相比,水化产物显微结构差异显著㊂试样A的水化产物主要以颗粒状水化硅酸钙存在,见图8(a);试样B的水化产物主要是片层状托贝莫来石和少量针状水化硅酸钙,见图8(b);试样E的水化产物以絮状水化硅酸钙和板状Ca(OH)2晶体胶结在一起,见图8(c);试样F的水化产物主要为板状Ca(OH)2晶体和针状水化硅酸钙,二者交织在一起,见图8(d)㊂图8㊀养护28d试样冻融前的SEM照片Fig.8㊀SEM images of non-freeze-thaw samples cured28d图9为养护28d试样冻融后的SEM照片,与冻融前相比,水化产物的显微结构发生了显著变化㊂试样A中生成大量线状水化硅酸钙晶体和少量片状的Ca(OH)2晶体,线状晶和片状晶颗粒间结合较弱,见㊀第3期李子超等:活化赤泥基胶凝材料的抗冻融性能研究973图9(a);试样B中出现大量片状托贝莫来石晶体,少量粒状聚集体,各晶体间结合松散,且片状晶体与14d 试样冻融后相比,晶体尺寸更大,见图9(b);试样E中水化产物由针状水化硅酸钙晶体和柱状㊁粒状水化硅酸钙晶体结合在一起,晶体界面结合性较差,颗粒间孔隙较多,且与14d试样冻融后相比,柱状晶数量更多,见图9(c);试样F的水化产物多为长而尖的棱柱状晶体,晶体尺寸较大,表面附着有较多针状晶体,二者胶结在一起,颗粒间结合较弱,存在较多孔隙,见图9(d)㊂图9㊀养护28d试样冻融后的SEM照片Fig.9㊀SEM images of freeze-thaw samples cured28d上述养护14和28d试样冻融前后的显微结构变化表明冻融过程中胶凝材料的水化进程并未停止,期间发生的水化反应改变了水化产物形貌和显微结构,从而改变了试样的胶结性能㊂这些改变使颗粒间胶结面软化,胶结性能降低,胶结面软化与含水量和水分迁移有关㊂C-S-H作为胶凝材料的主要水化产物,是黏974㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷结能力的主要来源㊂C-S-H的黏结能力主要来源于其氢键,随着冻融次数的增多,分子结构中的氢键断裂,微观力学性质降低,最终出现脱黏现象[15]㊂2.3.2㊀孔隙分布冻融试验中,胶凝材料孔隙中的水产生的冰-水相变对材料反复产生加卸载效应,导致胶凝材料损伤加深㊂表现为孔隙增大㊁结构疏松㊁胶结物开裂㊁矿物颗粒断裂等现象㊂当冻融循环次数增加时,液态水不断侵入胶凝材料缺陷,发生水-冰相变,最终形成明显的孔隙[16]㊂图10为养护28d试样E冻融前后的孔隙分布图,通过用软件计算图中的平面孔隙度来分析冻融前后胶凝材料孔隙变化,平面孔隙度计算公式如下式(3),计算结果见表4㊂N=S h/S(3)式中:N为平面孔隙度;S h为SEM图像孔隙面积,μm2;S为SEM图像总面积,μm2㊂图10㊀养护28d试样E冻融前后的气孔分布图Fig.10㊀Pore distribution map of sample E cured28d before and after freeze-thaw experiment表4㊀试样E冻融前后平面孔隙度Table4㊀Planar porosity of sample E before and after freeze-thaw experimentNumber of freeze-thaw cycles Planar porosity/N00.113250.475由表4可知,试样冻融后的胶凝材料孔隙度约为冻融前的四倍,这说明冻融试样对胶凝材料的孔隙度有着显著影响,进而影响其宏观结构㊂在冻融过程中,由于温度降低,胶凝材料表层开口孔隙中的水分发生冰冻,对内部未冰冻水分产生胀压力,未冻结水分向材料内部迁移,在迁移过程中微孔㊁毛细管对水流产生黏性阻力,从而产生水的压力梯度㊂当产生的移动压力过大时,会对孔隙壁结构造成破坏,破坏主要发生在水化胶凝结构间,使Ca(OH)2晶体㊁水化硅酸钙晶体与水化凝胶界面处的孔隙㊁裂缝等缺陷增加,使材料内部孔隙率㊁孔径分布均发生变化,从而使材料抗渗性和抗冻性降低,强度劣化[17]㊂这一变化在下文的工业CT检测观察更为明显㊂2.3.3㊀工业CT扫描图11是养护28d试样E冻融前后的断层CT扫描图㊂冻融前,试样表面平整且棱角分明,内部孔隙小而少;冻融后,试样表面粗糙㊁变形明显,孔隙变大且分布区域较广㊂表明冻融试验使微小孔隙的孔隙壁在内㊀第3期李子超等:活化赤泥基胶凝材料的抗冻融性能研究975部水分冻结-融化过程中,不断承受压力而发生破裂,使试样由密实变得疏松,同时,小孔隙之间相互连通形成大孔隙,在宏观上表现为试样力学性能的下降㊂根据孔隙力学理论,当冻融试样在低于冰点均匀冷却时,渗透进水的多孔材料会发生冰冻变形㊂这是由于液态水和冰晶之间的密度差以及不同组分之间产生的界面效应,使得从冻结点排出的液态水向内部孔隙迁移,小孔隙中的水分不断延伸迁移,影响试样的含水率,从而影响试样的抗冻融性能[18-19]㊂图11㊀养护28d的试样E冻融前后的CT扫描图Fig.11㊀CT scans of sample E cured28d before and after freeze-thaw experiment3㊀结㊀论1)冻融前后,不同赤泥基胶凝材料的质量损失㊁强度损失㊁显微结构显著不同㊂其中赤泥-普通硅酸盐水泥胶凝材料的抗冻性能明显优于其他赤泥固废体系胶凝材料,其14d试样冻融前后的质量损失和强度损失分别为23.68%和50.75%㊂2)赤泥基胶凝材料的14和28d试样冻融前后的显微结构变化显著,表明冻融过程中的水化过程并未停止,这些水化反应持续对水化产物数量和形貌发生影响,从而对宏观性能产生影响㊂3)赤泥热活化可提高赤泥基胶凝材料力学性能和抗冻性能㊂用900ħ热活化赤泥制备的赤泥-钢渣胶凝材料的14d强度相比热活化前提高了18.6%,冻融试验的质量相比冻融前损失率降低了16.3%㊂4)赤泥热活化后性能提高的原因为加热促使赤泥中含CO2-3的硅酸盐物质重构或分解,产生活性较高的类似钙霞石((Na,Ca,K)7~8[(Si,Al)12O24](CO3,OH)2㊃2~3H2O)㊁霰石(CaCO3)㊁一次莫来石(3Al2O3㊃2SiO2)等物质㊂这些物质水化活性较高,在水化反应过程中,增加了赤泥水化程度并延长了水化进程,从而提高其力学性能和抗冻性㊂参考文献[1]㊀金会心,王尚杰夫,肖媛丹,等.赤泥与粉煤灰资源特性及其协同利用现状研究[J].贵州大学学报(自然科学版),2022,39(2):18-26.JIN H X,WANG S J F,XIAO Y D,et al.Study on the characteristics and collaborative utilization of red mud and fly ash resources[J].Journal of Guizhou University(Natural Sciences),2022,39(2):18-26(in Chinese).[2]㊀郑文忠,邹梦娜,王㊀英.碱激发胶凝材料研究进展[J].建筑结构学报,2019,40(1):28-39.ZHENG W Z,ZOU M N,WANG Y.Literature review of alkali-activated cementitious materials[J].Journal of Building Structures,2019, 40(1):28-39(in Chinese).[3]㊀史㊀迪,叶家元,张㊀鹏,等.赤泥制备碱激发胶凝材料的性能[J].中国建材科技,2016,25(6):24-26.SHI D,YE J Y,ZHANG P,et al.Properties of alkali-activated cementitious materials synthesized with red mud[J].China Building Materials Science&Technology,2016,25(6):24-26(in Chinese).976㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷[4]㊀袁森森.赤泥基胶凝材料设计制备及重金属离子固化研究[D].武汉:武汉理工大学,2019.YUAN S S.Design and preparation of red mud-based cementitious materials and study on heavy metal ion curing[D].Wuhan:Wuhan University of Technology,2019(in Chinese).[5]㊀侯双明.拜耳法赤泥基地聚合胶凝材料制备非烧结尾矿砖研究[D].青岛:青岛理工大学,2019.HOU S M.Study on preparation of non-sintered tailings brick by polymerization of cementitious materials in bayer red mud base[D].Qingdao: Qingdao Tehcnology University,2019(in Chinese).[6]㊀王㊀晶.赤泥基胶凝材料的制备及性能研究[D].西安:西安建筑科技大学,2014.WANG J.Preparation and properties of red mud-based cementitious materials[D].Xi an:Xi an University of Architecture and Technology, 2014(in Chinese).[7]㊀宋子明.拜耳法赤泥高效活化技术与水化机理研究[D].郑州:华北水利水电大学,2022.SONG Z M.Study on efficient activation technology and hydration mechanism of bayer red mud[D].Zhengzhou:North China University of Water Resources and Electric Power,2022(in Chinese).[8]㊀李先海.赤泥对混凝土骨料/胶凝材料界面影响行为研究[D].贵阳:贵州大学,2021.LI X H.Study on the influence of red mud on the interface between concrete aggregate and cementitious materials[D].Guiyang:Guizhou University,2021(in Chinese).[9]㊀孙科科,彭小芹,冉㊀鹏,等.地聚合物混凝土抗冻性影响因素[J].材料导报,2021,35(24):24095-24100+24106.SUN K K,PENG X Q,RAN P,et al.The influence factor of the anti-freeze of geopolymer concrete[J].Materials Reports,2021,35(24): 24095-24100+24106(in Chinese).[10]㊀商怀帅,欧进萍,宋玉普.混凝土结构冻融损伤理论及冻融可靠度分析[J].工程力学,2011,28(1):70-74.SHANG H S,OU J P,SONG Y P.Analysis on reliability and freeze-thaw damage theory of concrete[J].Engineering Mechanics,2011,28(1): 70-74(in Chinese).[11]㊀连㊀坤,韩㊀涛,靳秀芝.超细粉煤灰对CFB炉渣免烧砖抗冻性的影响研究[J].硅酸盐通报,2018,37(5):1788-1794+1812.LIAN K,HAN T,JIN X Z.Research on effects of ultra-fine ash on freeze resistance of the CFB slag baking-free bricks[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2018,37(5):1788-1794+1812(in Chinese).[12]㊀LI Y L,GUO H Y,ZHOU H,et al.Damage characteristics and constitutive model of concrete under uniaxial compression after freeze-thawdamage[J].Construction and Building Materials,2022,345:128171.[13]㊀赵卓钰.冻融循环作用下碾压混凝土动态力学性能试验研究[D].西安:西京学院,2021.ZHAO Z Y.Experimental study on dynamic mechanical properties of RCC under freeze-thaw cycle[D].Xi an:Xijing University,2021(in Chinese).[14]㊀冯学志,秦㊀楠,崔立桩,等.水化学-冻融循环作用下砂岩三轴蠕变及细观损伤试验研究[J].应用力学学报,2021,38(4):1383-1391.FENG X Z,QIN N,CUI L Z,et al.Experimental study on triaxial creep behavior of yellow sandstone under the coupling of chemical solution and freeze-thaw cycle[J].Chinese Journal of Applied Mechanics,2021,38(4):1383-1391(in Chinese).[15]㊀蒋㊀伟.水工结构混凝土内部孔隙发育及水分迁移规律研究[D].西安:西京学院,2021.JIANG W.Study on pore development and water migration law in hydraulic structure concrete[D].Xi an:Xijing University,2021(in Chinese).[16]㊀CHANG S,XU J Y,BAI E,et al.Static and dynamic mechanical properties and deterioration of bedding sandstone subjected to freeze-thawcycles:considering bedding structure effect[J].Scientific Reports,2020.[17]㊀侯运炳,丁鹏初,韩㊀冬,等.冻融循环对全尾砂固结体强度与微观孔结构的影响[J].矿业研究与开发,2019,39(8):68-73.HOU Y B,DING P C,HAN D,et al.Effect of freeze-thaw cycles on mechanical strength and microscopic pore structure of unclassified tailings cemented mass[J].Mining Research and Development,2019,39(8):68-73(in Chinese).[18]㊀申艳军,杨更社,王㊀婷,等.岩石内孔隙/裂隙冻胀力模型及其适用性评价[J].冰川冻土,2019,41(1):117-128.SHEN Y J,YANG G S,WANG T,et al.Evaluation of frost heave force models of pore/fissure in rock and their applicability[J].Journal of Glaciology and Geocryology,2019,41(1):117-128(in Chinese).[19]㊀LIN H W,HAN Y F,LIANG S M,et al.Effects of low temperatures and cryogenic freeze-thaw cycles on concrete mechanical properties:aliterature review[J].Construction and Building Materials,2022,345:128287.。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。