矿渣-脱硫石膏-电石渣固化剂固化黏土的研究

废弃黏土工程特性较差,难以作为路基材料进行资源化利用,还有工业废渣的产量日益增长,其利用率根本追不上产量,针对该问题研究了不同掺量矿渣-脱硫石膏-电石渣(GGBS-DG-CCS,GDC)固化剂对黏土力学性能和微观机理的影响。采用Design Expert中的box-behnken design(BBD)得出矿渣、脱硫石膏、电石渣的最佳配合比,通过无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度和水稳试验评价了GDC固化土的宏观力学性能;然后采用SEM和XRD分析了GDC固化剂与黏土之间的相互作用机理,并与同掺量的传统水泥固化方案进行对比。结果表明：矿渣、脱硫石膏、电石渣的最佳配合比为11.93︰1.53︰6.01,GDC固化黏土的无侧限抗压强度均随固化剂掺量和养护龄期的增加而增大;相较于水泥固化土,GDC固化土具有更好的水稳定性,且随着养护龄期的增长,GDC固化土呈现出更高的抗压强度、抗劈裂性以及更低的脆性;SEM和XRD分析显示,GDC固化土在养护过程中会不断生成水化硅酸钙(C-S-H)、水化铝酸钙(C-A-H)等胶凝性水化物以及膨胀性水化产物钙矾石(Aft),与水泥土相比,28 d龄期的GDC固化土微...     

系列富硅铝矿石水热晶化法合成纳米莫来石复相粉体的研究

分别以粉煤灰、煤矸石、红柱石千枚岩、油页岩渣等富硅铝矿石为原料,经过除杂、煅烧活化后,利用水热晶化法制备出纳米莫来石复相粉体。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散X射线荧光光谱分析(EDX)和选区电子衍射(SAED)等手段研究了复相粉体的物相组成与显微结构,并用魔角旋转核磁(MAS~NMR)分析水热晶化反应机理。结果表明:经过一定温度煅烧活化后,当NaOH溶液浓度为2~3 mol/L、搅拌温度80~90℃、恒温3 h、液固比为10 mL/g时,上述四种原料均可制得以莫来石为主晶相的纳米复相粉体,其中以煤矸石、红柱石千枚岩、油页岩渣为原料制备的晶体均为结晶良好的柱状晶,平均长度分别为50、300和150 nm,平均长径比分别为4、3.5和3.75;以粉煤灰为原料制备的晶体主要呈现棒状、针状和纤维状,其棒状晶长度约30~80 nm、直径约4.5~30 nm。     

新型镁质膨胀材料的制备与性能研究

主要研究了以多种富镁矿物为原料，制备适合于大掺量粉煤灰混凝土的新型镁质膨胀材料，用以补偿大坝由于温度应力引起的收缩。通过在不同粉煤灰掺量的水泥浆体中，外掺不同比例的新型镁质膨胀材料和传统MgO膨胀剂，研究水泥浆体压蒸膨胀率的变化规律以及40℃水中长龄期养护膨胀率的变化过程及趋势。结果表明，随着膨胀材料掺量的增加，膨胀率相应增加。随着养护龄期的延长，膨胀率相应增大，到120d左右，膨胀趋于平缓。粉煤灰对传统MgO膨胀剂具有明显的抑制作用，且随着粉煤灰掺量的增加，抑制作用加强。新型镁质膨胀材料能很好的改善抑制作用，从而满足大掺量粉煤灰混凝土工程的要求。     

准格尔电厂高铝粉煤灰直接制备M50莫来石的实验研究

利用粉煤灰制备莫来石是粉煤灰高附加值资源化利用研究的一个重要方面,但由于普通粉煤灰中A12O3含量较低,使得制备过程中必须添加大量工业氧化铝,从而增加了合成成本.采用正交实验的方法,利用准格尔电厂高铝粉煤灰直接制备M50莫来石,并用阿基米德法测定莫来石样品的物理性能.经过XRD和SEM对制备的莫来石样品进行物相组成和显微结构研究,结果表明:利用高铝粉煤灰直接制备M50莫来石的物理性能可以满足<烧结莫来石>标准的质量要求.烧结样品其物相组成主要是莫来石和少量的玻璃相.影响烧结合成莫来石的主要因素是烧结温度,其次是恒温时间和试样的成型压力,高温下缩短恒温时间比低温下延长恒温时间有利于莫来石的形成,利用高铝粉煤灰直接制备MS0莫来石适宜的烧结温度为1400℃～1500℃,恒温时间以2h～3h为宜.     

高温养护和粉煤灰掺量对外掺氧化镁混凝土膨胀和劈裂抗拉强度的影响

主要研究了不同温度加速养护条件下,掺入不同量MgO膨胀剂和粉煤灰的混凝土试件的膨胀性能和劈裂抗拉强度,明确高温养护对外掺MgO混凝土膨胀与劈拉强度的影响规律。结果表明,随着养护温度的升高,混凝土的膨胀将加快,膨胀曲线趋于平缓的时间就越短;MgO掺量的增加不仅使混凝土的膨胀值增大,而且对其劈拉强度造成影响。适当掺量的MgO可能使混凝土劈拉强度有所增加,当MgO掺量过大时,则对混凝土劈拉强度没有贡献,甚至可能使其强度降低;粉煤灰对MgO的膨胀有明显的抑制作用,提高了高掺量MgO混凝土的劈裂抗拉强度。     

红柱石绢云母千枚岩制备莫来石晶须的实验研究

本文以红柱石绢云母千枚岩、NH4Al(SO4)2.12H2O、NaH2PO4.2H2O等为原料,分别在1200℃、1300℃和1400℃下制备莫来石晶须。运用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段,分析了莫来石晶须的形成过程和微观形貌。结果表明,当Al2O3/SiO2(摩尔比)为0.32,烧结温度1400℃,保温时间6 h,可获得长约13~20μm,长径比大于20的莫来石晶须。实验表明,只要条件控制得当,低品位的红柱石矿石也可以制取高质量的莫来石晶须。     

利用高温磷渣液直接制备微晶铸石的模拟研究

通过模拟实验研究了利用高温磷渣液直接制备微晶铸石的工艺.以磷渣重熔成的磷渣液作为主要原料,掺量为75%,另掺25%的辅助原料,经热配料、混熔、浇铸成型、晶化退火后制得微晶铸石.XRD测定铸石的主晶相为β-硅灰石;SEM观测铸石是由粒径为0.2～ 0.5 μm的晶体颗粒构成的纤维状晶体集合体;物化性能测试结果显示样品的抗折强度为37.17 MPa,耐碱性为0.02%,耐酸性为0.42%,均符合建筑材料相关质量标准.本文的实验工艺适合工业化生产,为高温磷渣液的直接资源化利用、解决磷渣环境污染等问题提供了实验依据.     

钾长石在碱性条件下的蚀变机制及其蚀变产物托贝莫来石的纳米结构研究

钾长石在碱性流体蚀变过程中会形成层状铝硅酸盐等矿物,前人对其反应机制和反应产物进行了研究,但缺乏微观尺度尤其是纳米尺度的探讨。因此,作者对钾长石在极端碱性条件下(190℃,24h,初始p H=12.4)的蚀变机制及其蚀变产物层状硅酸盐托贝莫来石的显微结构开展了纳米尺度的研究。X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、能量色散光谱等观测结果显示,钾长石在碱性条件下水热蚀变所得到的产物主要为托贝莫来石、水钙铝榴石和方解石。高分辨率的透射电镜结果表明,在钾长石与次生矿物相的界面形成了纳米级的多孔非晶质层,且在空间上表现出结构的不连续性。界面溶解-再沉淀(CIDR)机制很好地解释了钾长石与次生矿物相界面的空间不连续性和非晶质层的形成。对蚀变产物中纤维状的托贝莫来石晶体进行显微结构表征,结果表明托贝莫来石的孔隙直径为0～160nm,平均孔径约为40nm;其构成的纳米孔隙和通道有利于增加周围流体中离子和气体的溶解度,并可能会影响局部化学平衡。这为层状铝硅酸盐作为自然界以及工业吸附材料和催化剂的更广泛应用提供了重要依据。     

利用粉煤灰制备新型可承重轻质墙体材料的实验研究

以粉煤灰为主要原料，石灰、水玻璃、NaOH、石膏为辅料，经湿法球磨、坯体成型、蒸压养护（192℃，1．3MPa，9h）制备新型墙体材料。研究表明，制品的体积密度为1．14±0．02g／cm^3,导热系数约0．12W／（m·K），饱水抗压强度达13．11～15．42MPa，含水率和吸水率分别为19．84±0．06％和44．42±0．23％。以制品的抗压强度为指标，得到优化配料组成为：粉煤灰73％，石灰12％，石膏3％，水玻璃10％，NaOH2％，固液质量比为2．0。XRD分析结果表明，制品中的结晶相主要为莫来石和托贝莫来石。制品抗压强度优于普通粘土砖MU10的标准要求，体积密度减小1／3，绝热性能明显改善，可作为实心粘土砖的良好替代材料。     

利用液态磷渣制备乳浊玻璃

为实现炼磷排放的高温液态磷渣的热能、物质的同步回收利用, 并消除其环境污染问题, 通过现场试验, 以高温液态磷渣为主要原料, 直接与16.5%的石英粉和8.5%的高岭土热配合, 再经1450℃熔炼、浇铸成型和850℃乳化热处理, 制得了乳浊玻璃板材.磷渣乳浊玻璃的抗折强度为43.68MPa, 耐酸性为0.51%, 耐碱性为0.04%, 能满足建筑装饰材料的质量要求.ESEM、XRD和EDS分析结果共同表明, 母玻璃的乳浊机理在于主体玻璃中析出了富Ca元素的粒径为0.1~0.4μm的非晶质球形颗粒.由于高温液态磷渣掺量高达75%, 改性剂掺量低且成本低廉, 生产线易于配置, 本研究具有较高的工业化生产可行性、较佳的经济效益和应用前景.