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北京利用钨尾矿渣制备蒸压加气混凝土砌块研究

日期:2018-08-09 / 文章来源:

摘要:XRD等分析测试结果表明:钨尾矿渣富含硅质材料,SiO2含量达到83.33%,是制备蒸压加气混凝土砌块 加气砌块较好的硅质原料,钨尾矿渣较粗,需进行磨细加工处理,当磨细至103m2/kg时,掺量为50%时其28d的活性指数很低,为24.6%;当磨细至723m2/kg时,掺量为40%时的28d的活性指数达到63.2%,活性显著提高。掺量为50%时试块具有较好的安定性。碱激发剂对钨尾矿渣活性有较大的影响,当NaOH掺量为0.3%时,3d、28d抗压强度分别提高了40.5%和12.0%。在试验室制备钨尾矿渣掺量为60%的试块,在企业蒸压釜内按实际蒸养制度养护,制备的钨尾矿渣加气混凝土砌块的抗压强度达到3.67MPa,密度为615kg/m3,满足A3.5B06级产品标准要求,经15次冻融循环后,其抗压强度降低了12.8%,质量损失0.2%,试块表面完整,具有较好的抗冻性。

关键词:钨尾矿渣SiO2含量活性指数蒸压加气混凝土砌块 加气砌块
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1前言

钨矿石选矿时会产生大量的尾矿渣,这些尾矿渣会占用大量的土地资源,并带来环境污染等问题。江西钨矿占全国储量的1/4,但目前对钨尾矿的开发利用还比较少,因此,加强钨尾矿资源的循环利用,促进钨尾矿资源化,开发其在建筑材料中的应用,不仅能够促进矿山企业经济效益,而且还能产生社会效益和环境效益[1-3]。本文研究利用钨尾矿渣作为制备蒸压加气混凝土砌块 加气砌块的硅质材料来源,系统研究了钨尾矿渣的化学成分、物理性能、安定性等,磨细加工工艺对钨尾矿渣活性性能的影响,研究了钨尾矿渣制备蒸压加气混凝土砌块 加气砌块的配合比以及砌块产品的性能,为钨尾矿渣的资源化利用找到了一条非常有效的途径。

2试验原材料和方法

2.1试验原材料

(1)钨尾矿渣:取自宁波华西山钨矿。

(2)水泥:a)基准水泥为P·I42.5MPa;b)江西万年青水

泥有限公司生产的P.O42.5水泥。

(3)生石灰:宁波市中墙新型建材有限公司,其物理性能见

表2-1。

表2-1石灰物理性能

消化温度(℃)消化时间(min)0.08筛余量(%)

(4)石膏:宁波市中墙新型建材有限公司。

(5)铝粉膏:宁波市中墙新型建材有限公司,颗粒状。

(6)外加剂:三乙醇胺,液体状,推荐使用量0.03%~0.06%。

(7)碱激发剂:氢氧化钠,固体状。

(8)砂:厦门艾思欧的标准砂。

(9)脱脂剂。铝粉膏脱脂剂,为工业纯。(10)水:自来水。

2.2主要试验方法

(1)钨尾矿渣活性指数试验方法

参照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)进行钨尾矿渣活性指数试验。

(2)钨尾矿渣安定性试验方法

安定性的测量方法参照《水泥安定性》(GB1346-2001)进行。
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(3)钨尾矿蒸压加气混凝土砌块 加气砌块制作

钨尾矿蒸压加气混凝土砌块 加气砌块实验室制作方法及流程:
首先按照设计的试验配合比称取钨尾矿、水泥、石灰、石膏、铝粉和水。再将钨尾矿和拌合水置于水泥胶砂搅拌机中拌合均匀,拌合水温为45±2℃;然后将水泥、石膏和石灰混合快速搅拌,搅拌时间大约3分钟;再加入铝粉快速搅拌40s左右,浇注料浆稠度控制在20~25cm。将搅拌好的浆料快速倒入100mm×100mm×100mm铁模具中,然后放在45℃的烘箱静停2~3小时。当坯体获得一定的强度时,去掉多余的包头,然后拆模,放入蒸压釜进行养护。蒸压钨尾矿加气混凝土制备流程见图4-1。

(4)发气高度测试方法

浆料刚浇入模具中,用直尺测量初始高度h1,等浆料发气完成后测制品最高处和最低处,然后取平均值h2。膨胀率计算按式(2.1)计算:

w=h2-h1

试中:w—膨胀率(%);

h1—浆料的初始高度(mm);h2—浆料的平均高度(mm)。

(5)蒸压制度

试件蒸压在宁波市中墙新型建材有限公司蒸压釜内进行,按

照生产实际蒸压制度进行。

3试验结果和讨论

3.1钨尾矿渣材性分析

其矿物组成见图3-1。化学成分、颗粒级配、含泥量等性

能见表3-1、3-2、3-3。

从试验结果可知,经煮沸后,掺钨尾矿渣试件的膨胀值很小,由图3-2看出沸煮后试块表面未出现裂纹、剥落。因此,掺量30%和50%的钨尾矿粉的安定性都合格,钨尾矿渣具有较好的图3-2钨尾矿渣安定性试验试件体积稳定性。

3.3钨尾矿渣活性研究

(1)不同比表面积钨尾矿的活性

钨尾矿渣的比表面积为103m2/kg,活性胶砂试验配合比

见表3-5,活性试验结果见表3-6。

表3-5活性指数试验配合比

胶砂种类水泥(g)钨尾矿(g)标准砂(g)水(g)对比胶砂450/1350225试验胶砂2252251350225

表3-6活性试验结果

活性指数(%)

7d28d7d28d

图3-1钨尾矿渣XRD图谱

对比胶砂39.148.6

试验胶砂7.8122024.6

表3-1钨尾矿的化学成分及物理性能

原材料化学成分(%)SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3SO3Loss密度(kg/m3)

从表3-6可以看出,钨尾矿的活性指数比较低,随着养护龄期增加,活性指数呈上升趋势,28天的活性指数为24.6%。由于钨尾矿渣的比表面积小,其化学稳定性好,活性指数较低。

钨尾矿渣83.334.860.341.211.910.091.032.66

表3-2钨尾矿颗粒级配

将钨尾矿渣磨细至比表面积为723m2/kg时,按胶凝材料掺量的20%,30%,40%,进行胶砂试验,配合比见表3-7,试筛孔(mm)4.75mm2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm底盘

验结果见表3-8。

表3-7胶砂试验配合比

累计筛余

(%)0.050.76.9518.5534.262.199.9

表3-3钨尾矿的物理性质

项目

设计参数材料用量(g)

水胶比钨尾矿掺量(%)水水泥钨尾矿砂
10.530225315135135020.5402252701801350

2.667.11.2214.11.364.6810.8

从图3-1和表3-1的矿物组成、化学成分分析可知,钨尾矿渣中富含硅质材料,SiO2达到83.33%,用于制备蒸压加气混凝土砌块 加气砌块能提供很好的硅质材料来源,从表3-2、3-3可知,钨尾矿渣颗粒较粗,用于制备蒸压加气混凝土砌块 加气砌块需磨细加工,钨尾矿渣的含泥量较高达到14.1%,泥块含量也较高,达到4.68%。

3.2钨尾矿渣安定性研究

钨尾矿渣体积安定性是指钨尾矿渣粉在凝结硬化过程中,体积变化的均匀性称为安定性。如果钨尾矿有害物质存在,在凝结硬化后,有害物质使发生体积膨胀,产生内应力,使试件开裂。钨尾矿渣掺量分别为30%和50%,取代基准水泥,试验其安定性。安定性试验结果见表3-4。

表3-4安定性试验结果

掺量为50%

试件1试件2试件1试件2

膨胀差值(mm)000.10

表3-8活性胶砂强度结果

抗压强度(MPa)活性指数(%)

胶砂种类

7d28d7d28d

30%25.734.1667040%17.430.74563.2

从表3-8中数据结果可知,钨尾矿渣经磨细后,其活性显著增加,当掺量为30%时的28d活性指数达到70%,满足《用于水泥和混凝土中粉煤灰》标准对II级粉煤灰标准要求。当掺量达40%时,28d活性指数为63.2%,活性降低较快。钨尾矿的主要化学成分是SiO2,将钨尾矿磨细后,SiO2的晶格中的Si-O键被切断生成活性高的原子基团和形成带电荷的断面,晶格的结构不规则和缺陷程度得到提高,反应活性增大[3]。

(2)钨尾矿渣活性激发研究

以氢氧化钠为碱激发剂,研究了其掺量对钨尾矿渣活性的影响。钨尾矿渣的掺量为30%,氢氧化钠掺量为0.3%、0.6%、0.9%(按胶凝材料的总量),试验结果见表3-9。
表3-9碱激发剂对钨尾矿渣活性影响试验结果

活性指数(%)

28天3天7天28d3天7天

014.825.734.153.0066.0070.000.320.822.738.4575.6458.0679.120.621.523.330.978.1859.5963.580.918.219.927.366.1850.9056.17