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碱激发高钛矿渣轻集料的性能及应用（英文）

硅酸盐学报 2018年第11期46卷 1603-1612页

作者：李军罗健卢忠远侯莉西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 西南科技大学材料科学与工程学院四川绵阳621010

针对传统烧结轻集料能耗高、天然黏土资源消耗大以及高钛矿渣难于建材资源化高效利用问题,以磨细高钛矿渣粉为基体,通过室温碱激发、造粒成球同时采用化学引气、蒸汽养护等过程制备了免烧轻集料。结果表明：所制备轻集料堆积密度为700～... 详细信息

针对传统烧结轻集料能耗高、天然黏土资源消耗大以及高钛矿渣难于建材资源化高效利用问题,以磨细高钛矿渣粉为基体,通过室温碱激发、造粒成球同时采用化学引气、蒸汽养护等过程制备了免烧轻集料。结果表明：所制备轻集料堆积密度为700～900 kg/m^3、筒压强度为2.70～7.00 MPa。以所制备轻集料为粗骨料配制了轻集料混凝土,并研究了骨料与水泥浆体界面的组成和形态,发现碱激发高钛矿渣轻集料与水泥浆体之间的界面粘结更好、更为密实。

关键词：轻集料碱激发高钛矿渣性能轻集料混凝土

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风淬急冷对高钛矿渣结构的影响研究

材料导报 2024年第17期38卷 144-150页

作者：徐梓馨李军卢忠远李晓英徐陈西南科技大学材料与化学学院四川绵阳621010 西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010

本工作制得了风淬急冷高钛矿渣,研究了风淬急冷对其结构的影响,并将其与自然冷却和水淬急冷高钛矿渣进行对比。结果表明:自然冷却高钛矿渣中结晶矿物较多,Q_(0)、Q_(1)、Q_(2)和Q_(3)硅酸盐结构共存,Ti以四配位和六配位为主;水淬急冷高... 详细信息

本工作制得了风淬急冷高钛矿渣,研究了风淬急冷对其结构的影响,并将其与自然冷却和水淬急冷高钛矿渣进行对比。结果表明:自然冷却高钛矿渣中结晶矿物较多,Q_(0)、Q_(1)、Q_(2)和Q_(3)硅酸盐结构共存,Ti以四配位和六配位为主;水淬急冷高钛矿渣中结晶矿物的种类及含量降低,硅酸盐结构以Q_(0)、Q_(1)和Q_(2)为主,Ti^(4+)以[TiO_(5)]的形式进入到玻璃网络中;风淬急冷高钛矿渣为连续玻璃相,硅酸盐结构以Q_(0)和Q_(2)为主,粗颗粒中Ti以五配位为主,随其粒径减小,四配位和六配位Ti阴离子团出现。Ti的配位数整体升高并进入玻璃体结构中与硅铝酸盐连接形成玻璃网络骨架,增强了玻璃网络聚合度,提高了风淬高钛矿渣的化学稳定性。

关键词：高钛矿渣风淬急冷硅酸盐结构

高钛矿渣骨料超高性能混凝土性能及其浆-骨界面作用机制研究

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武汉理工大学学报 2022年第10期44卷 17-24页

作者：李晓英李军卢忠远西南科技大学材料科学与工程学院绵阳621010 西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室绵阳621010

研究利用高钛矿渣(TS)完全取代天然骨料,制备了高钛矿渣超高性能混凝土(TS-UHPC)。研究了TS-UHPC的力学性能、自收缩和浆-骨界面结构,揭示了TS骨料与水泥基体的作用机制。结果表明:控制水泥用量小于500kg/m^(3),固废利用率超70%,可制得... 详细信息

研究利用高钛矿渣(TS)完全取代天然骨料,制备了高钛矿渣超高性能混凝土(TS-UHPC)。研究了TS-UHPC的力学性能、自收缩和浆-骨界面结构,揭示了TS骨料与水泥基体的作用机制。结果表明:控制水泥用量小于500kg/m^(3),固废利用率超70%,可制得性能优异且强度等级为C120~C180的TS-UHPC。一方面,粗糙、多孔的TS骨料与浆体通过物理嵌固增加界面咬合。水化早期,TS的内养护效应有效减少了TS-UHPC浆体内部相对湿度的降低和自收缩值。另一方面,TS颗粒周围发生火山灰反应生成C-S-H及其衍生物覆盖于骨料表面并填充在浆-骨界面间隙,提高界面密实度。

关键词：高钛矿渣超高性能混凝土强度自收缩浆-骨界面作用机制

高钛矿渣-水泥复合胶凝材料体系的水化机理研究

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长江科学院院报 2010年第3期27卷 54-58页

作者：杨华美石妍杨华全长江科学院水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心武汉430010

采用SEM,XRD,TG-DSC等微观测试手段,探讨掺高钛矿渣-水泥复合胶凝材料体系的水化机理。研究结果表明:高钛矿渣主要由结晶性强的稳定矿物组成,水化活性低;高钛矿渣颗粒分散并填充水泥颗粒,明显改善浆体结构。水化反应早期,硬化浆体结构疏... 详细信息

采用SEM,XRD,TG-DSC等微观测试手段,探讨掺高钛矿渣-水泥复合胶凝材料体系的水化机理。研究结果表明:高钛矿渣主要由结晶性强的稳定矿物组成,水化活性低;高钛矿渣颗粒分散并填充水泥颗粒,明显改善浆体结构。水化反应早期,硬化浆体结构疏松,水化产物较少,有大量未被反应的稳定晶相。反应后期,Ca(OH)2参与二次水化反应,强度稳定增长。

关键词：水工材料高钛矿渣水泥水化机理微观结构

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高钛矿渣轻骨料空心砌块配合比优化研究

混凝土与水泥制品 2019年第4期 70-73页

作者：罗凯李军卢忠远蒋俊李斌权白媛赵杰西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室绵阳621010 西南科技大学材料科学与工程学院绵阳621010 攀枝花钢城骨团凉山瑞海实业有限公司 615000

通过研究高钛矿渣堆积空隙率、细钛矿渣用量对高钛矿渣空心砌块基体材料的抗压强度、干密度的影响,结合前期实验结果进行配合比的优化调整,在此基础上,进行了混凝土空心砌块的实际生产。结果表明,筛分后的高钛矿渣质量比为m(>1.16 mm):m... 详细信息

通过研究高钛矿渣堆积空隙率、细钛矿渣用量对高钛矿渣空心砌块基体材料的抗压强度、干密度的影响,结合前期实验结果进行配合比的优化调整,在此基础上,进行了混凝土空心砌块的实际生产。结果表明,筛分后的高钛矿渣质量比为m(>1.16 mm):m(钛矿渣用量增加,基体材料抗压强度先增加后降低,干密度变化不大;在相同水泥用量的条件下,细钛矿渣的掺入量越多,其抗压强度越高;优化配比后水泥用量可降至10%,其配比为m(高钛矿渣):m(水泥):m(脱硫石膏):m(细钛矿渣)=75:10:5:10,可制备出抗压强度为5.7 MPa,干密度为1086 kg/m^3,MU5.0的低碳轻骨料空心砌块。

关键词：高钛矿渣低碳轻骨料空心砌块抗压强度干密度

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高钛矿渣骨料掺粉煤灰复合混凝土配制研究

建筑技术 2010年第8期41卷 758-759页

作者：陈伟焦涛张茜孙金坤攀枝花学院土木工程学院四川攀枝花617000

高钛矿渣骨料混凝土在攀西地区被广泛应用,但骨料吸水性强,造成混凝土工作性能差。通过掺加不同比例的粉煤灰替代水泥用量的试验,研究不同比例掺量对试块强度和破坏性能的影响,找出最优粉煤灰掺量比例,改善混凝土的工作性能,取得理想的... 详细信息

高钛矿渣骨料混凝土在攀西地区被广泛应用,但骨料吸水性强,造成混凝土工作性能差。通过掺加不同比例的粉煤灰替代水泥用量的试验,研究不同比例掺量对试块强度和破坏性能的影响,找出最优粉煤灰掺量比例,改善混凝土的工作性能,取得理想的技术经济指标。

关键词：粉煤灰高钛矿渣骨料混凝土性能

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高钛矿渣对水泥基复合材料性能的影响

新型建筑材料 2009年第9期36卷 1-4页

作者：石妍杨华美王迎春杨华全李家正长江水利委员会长江科学院水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心湖北武汉430010

采用宏观、微观测试方法,研究了高钛矿渣作为矿物掺合料对水泥基材料性能的影响及其水化机理。结果表明,高钛矿渣属于CaO-Al2O3-SiO2-TiO2四元体系,活性较低;增加高钛矿渣的掺量,水泥净浆的标准稠度减小、凝结时间稍延长;掺入高钛矿渣... 详细信息

采用宏观、微观测试方法,研究了高钛矿渣作为矿物掺合料对水泥基材料性能的影响及其水化机理。结果表明,高钛矿渣属于CaO-Al2O3-SiO2-TiO2四元体系,活性较低;增加高钛矿渣的掺量,水泥净浆的标准稠度减小、凝结时间稍延长;掺入高钛矿渣的砂浆早期强度低、后期强度发展较快但仍不高;高钛矿渣与纯水泥的水化产物及生成量稍有差别,且水泥石孔隙增多、孔尺寸增大;高钛矿渣在高碱环境下能被激发,从而使后期强度增长。

关键词：高钛矿渣水泥基复合材料水泥胶砂强度微观结构水化产物

高钛矿渣作为水工混凝土掺和料及骨料性能研究

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高钛矿渣作为水工混凝土掺和料及骨料性能研究

作者：杨华美长江科学院

学位级别：硕士

我国西南地区钒钛矿产资源丰富。随着冶金工业的发展,作为工业副产品的高钛矿渣排放量急剧增加,不仅占用大量土地资源,而且一旦其中含有的有害物质渗入地下,会对土壤、地下水、地表水及地表生物造成严重的危害。随着人们环保意识的增强... 详细信息

我国西南地区钒钛矿产资源丰富。随着冶金工业的发展,作为工业副产品的高钛矿渣排放量急剧增加,不仅占用大量土地资源,而且一旦其中含有的有害物质渗入地下,会对土壤、地下水、地表水及地表生物造成严重的危害。随着人们环保意识的增强,废物资源化利用已被国际公认为保护环境、节能减排的新途径。因此,寻找利用高钛矿渣的途径意义重大。论文对高钛矿渣的化学成分、矿物组成以及物理性能进行了系统的分析。结果表明,高钛矿渣中CaO、SiO含量较少,仅为50%左右,而TiO含量高,大于20%,属低钙高钛矿渣。主要矿物组成为钛辉石、钙钛矿、巴依石、尖晶石,这类矿物在水介质条件下溶解能力和解体能力低,在高钛矿渣中呈现明显的结晶特性,有大量的晶体析出、长大。随着高钛矿渣掺量的增加,掺高钛矿渣的水泥净浆用水量减少,凝结时间稍延长;高钛矿渣需水量比随比表面积的增加略有提高。高钛矿渣中无死烧相,经压蒸检验安定性合格。探讨了高钛矿渣比表面积以及掺量对复合胶凝体系胶砂强度的影响规律。结果表明,水泥—高钛矿渣复合胶凝体系的胶砂强度不高,始终低于不掺高钛矿渣的胶砂强度,且随着高钛矿渣掺量的增加,胶砂强度逐渐降低;高钛矿渣比表面积存在一个最佳值(约为400m/kg),小于这个值,水泥—高钛矿渣复合胶凝体系的胶砂强度随比表面积的增加而增大;超过此值,比表面积继续增加,强度反而有降低的趋势。高钛矿渣比表面积不是影响复合胶凝体系胶砂强度的主要因素。随着掺量的增大,比表面积对掺高钛矿渣复合胶凝体系的胶砂强度的影响逐渐减小。高钛矿渣的潜在水硬活性很低,作为水泥混凝土掺和料时,掺量不宜大于30%。掺入高钛矿渣,水泥基复合胶凝体系的胶砂强度发展趋势类似于掺II级粉煤灰,最终强度略低于掺II级粉煤灰;当掺和料掺量控制为30%时,II级粉煤灰与高钛矿渣复掺能产生一定的复合胶凝增强效应,有利于水泥基复合胶凝体系强度的提高,但II级粉煤灰的掺量不宜过大。借助扫描电镜分析(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、热分析(TG-DSC)等微观测试方法,以及吸水动力学等方法,分析了不同细度、不同掺量下水泥—高钛矿渣复合胶凝体系的水化过程、水化产物及孔结构的发展趋势。试验结果表明,高钛矿渣的水化产物主要有C-S-H凝胶、Ca(OH)晶体,还有少量AFt晶体;高钛矿渣具有填充效应和微集料效应,适量掺入高钛矿渣可以增加水化体系的致密程度,但掺量过高时,会降低整个体系的水化程度。随着水化反应的进行,水化凝胶产物明显增多,逐渐将高钛矿渣晶体颗粒包裹,使硬化水泥石的强度能够正常发展。但由于高钛矿渣中活性成分较少,导致生成的C-S-H凝胶含量较少,致使不能形成致密的网状结构,使得最终强度仍很低。随着高钛矿渣掺量的增加,掺高钛矿渣的水泥净浆试件平均孔径参数逐渐增大,均匀性参数逐渐减小。通过机械粉磨和掺入NaOH、Ca(OH)、NaCO、NaSiO、CaSO、NaSO以及掺石膏等方式来激发高钛矿渣的活性。试验结果表明,高钛矿渣粉磨细度在400m/kg左右时,水化活性最高;继续增加粉磨细度,对强度贡献不大。掺入化学激发剂,对于提高高钛矿渣的水化活性整体效果不明显,水泥—高钛矿渣复合胶凝体系的早期强度略有改善,到90d龄期时,外掺激发剂体系的胶砂强度反而低于不掺激发剂体系的胶砂强度,这有可能与高钛矿渣的稳定性晶体结构有关,具体原因尚有待进一步研究确认。高钛矿渣作为骨料的混凝土性能试验结果表明,与灰岩骨料混凝土相比,高钛矿渣作为骨料的强度差别不大,但干缩值明显增加,自生体积变形呈膨胀状态,且膨胀量较大。

关键词：高钛矿渣掺和料微观分析水化机理活性激发混凝土骨料

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高钛矿渣潜在水化活性的研究

高钛矿渣潜在水化活性的研究

作者：王丹西安建筑科技大学

学位级别：硕士

为提高高钛矿渣的潜在水化活性,促进其综合利用,本文进行了三个方面的研究。首先测定了高钛矿渣和普通矿渣的化学组成及水化活性,对比分析了两种矿渣的矿物相组成及玻璃体特征,建立了微观结构与水化活性之间的联系;其次对比了慢冷渣和... 详细信息

为提高高钛矿渣的潜在水化活性,促进其综合利用,本文进行了三个方面的研究。首先测定了高钛矿渣和普通矿渣的化学组成及水化活性,对比分析了两种矿渣的矿物相组成及玻璃体特征,建立了微观结构与水化活性之间的联系;其次对比了慢冷渣和快冷渣的改性效果,确定最佳改性渣种类,探索最佳焙烧温度及改性剂种类及用量;最后研究了磨矿细度、最佳捕收剂种类及用量等浮选参数,并对比了改性渣和原渣的浮选效果,确定最佳复合捕收剂配比。研究结果表明:慢冷及快冷高钛矿渣两种高钛矿渣的Ti O含量均高于17%,质量系数K均小于1.2,因此两种高钛矿渣均不符合国标要求。三种矿渣的活性指数和火山灰活性率的大小顺序均为,普通矿渣>快冷高钛矿渣>慢冷高钛矿渣。慢冷高钛矿渣中的矿物相组成为含钛透辉石和钙钛矿,其次为斜长石和铁,这些矿物全是惰性矿物,因此潜在水化活性低。快冷高钛矿渣的主要矿物相是玻璃体,其次为钙钛矿。快冷高钛矿渣和普通矿渣的玻璃体含量差异很小,因此不是造成快冷高钛矿渣水化活性低的原因。快冷高钛矿渣中,Ti元素主要以Ti O单体、片状或链状,少量6配位形式进入玻璃体结构,这些钛氧结构都是相对稳定的。玻璃体中钛氧结构不仅减少了硅氧四面体相对含量,且使玻璃体网络中硅氧四面体不再单一孤岛状,而是出现了组群状和链状较稳定的形式。快冷高钛矿渣的相对桥氧数增长为0.2,聚合度增高是其水化活性低的主要原因。慢冷渣中钙钛矿颗粒比快冷渣大,更适合用作晶粒改性原料。温度低于1350℃时晶体粒度没有显著的增长,达到该温度时晶粒随温度升高迅速增大,1400℃时钙钛矿由原料中10.8μm增长为66μm。当温度低于1350℃时,外掺钢渣促进晶粒生长作用明显,达到1350℃后外掺料作用不明显。最佳磨矿细度D为34μm,采用苯甲羟肟酸为捕收剂,用量为2500 g/t时,改性渣精矿中Ti O品位和回收率分别为31.79%和53.8%,原渣精矿中Ti O品位和回收率分别为23.35%和45.5%,因此改性试验效果显著。采用复合捕收剂浮选,精矿品位达到35.16%,回收率增加到68.7%,尾矿的Ti O品位降低至11.1%,各种药剂配比为水玻璃1500g/t,苯甲羟肟酸1250 g/t,水杨羟肟酸250 g/t。

关键词：高钛矿渣玻璃体微观结构矿物相特征钙钛矿选择性富集-分选苯甲羟肟酸复合药剂