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磷尾矿与粉煤灰制备高强陶粒试验研究

非金属矿 2023年第4期46卷 13-17页

作者：张立尤大海胡修权张晋张朝宏李国栋彭兴华湖北冶金地质研究所(中南冶金地质研究所) 湖北宜昌443003 湖北省矿物材料及应用工程技术研究中心湖北宜昌443003 矿产资源综合利用宜昌市重点实验室湖北宜昌443003

以磷尾矿、粉煤灰为主要原料,石英尾矿为校正组分,制备出900级高强陶粒,为磷尾矿综合利用提供了新的途径。在掺量试验基础上,采用正交试验考察了预热温度、预热时间、煅烧温度与烧结时间对陶粒性能的影响,据此进行了煅烧温度与时间单因... 详细信息

以磷尾矿、粉煤灰为主要原料,石英尾矿为校正组分,制备出900级高强陶粒,为磷尾矿综合利用提供了新的途径。在掺量试验基础上,采用正交试验考察了预热温度、预热时间、煅烧温度与烧结时间对陶粒性能的影响,据此进行了煅烧温度与时间单因素试验,并对产物进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析。结果表明,随着磷尾矿掺量的增加,陶粒堆积密度与颗粒强度减小,吸水率上升,当磷尾矿掺量为30%时,颗粒强度为267.0 N,继续增加其掺量,颗粒强度明显降低;煅烧温度对陶粒堆积密度、吸水率与颗粒强度影响最大。在预热温度为400℃,预热时间为20 min,煅烧温度为1200℃,保温时间为30 min,升温速率为10℃/min的条件下,可制得堆积密度为830 kg/m3、吸水率为14.6%、筒压强度为9.8 MPa的900级高强粉煤灰陶粒。

关键词：磷尾矿高强陶粒煅烧温度堆积密度筒压强度

烧失量和细度对CFB灰高强陶粒烧结机理的影响

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烧失量和细度对CFB灰高强陶粒烧结机理的影响

作者：王继蕊太原理工大学

学位级别：硕士

随着循环流化床（Circulating Fluidized Bed,CFB）技术的推广应用,循环流化床粉煤灰产量日益增加,CFB灰大量堆积会造成资源浪费及环境污染问题。由于CFB灰具有适宜制备陶粒的化学组成,并且烧结陶粒可以避免由CFB灰粒径较粗、高烧失量... 详细信息

随着循环流化床（Circulating Fluidized Bed,CFB）技术的推广应用,循环流化床粉煤灰产量日益增加,CFB灰大量堆积会造成资源浪费及环境污染问题。由于CFB灰具有适宜制备陶粒的化学组成,并且烧结陶粒可以避免由CFB灰粒径较粗、高烧失量和高钙、硫含量等特殊性质带来的高需水性、膨胀性等建材利用问题,因此,使用CFB灰制备高强陶粒并探究烧失量和细度对其烧结机理的影响,对提高CFB灰的利用率有重要意义。本文选取SZ灰和TY灰两种不同的CFB灰,与水造粒成生料球,进而烧结制备高强陶粒。首先,探索了最佳造粒工艺与烧结工艺,并制备得到了CFB灰高强陶粒。其次,研究了烧失量和细度对CFB灰陶粒物理性能的影响,包括抗压强度、堆积密度、表观密度、1 h吸水率等。最后,采用自行搭建的高温原位观察装置、SEM、XRD、TG-DSC和ICP-MS等分析方法对CFB灰烧结过程的形貌变化、矿相变化、化学组成变化、挥发分释放特性、气液相平衡等进行分析,以明确烧失量和细度对CFB灰陶粒烧结机理的影响。得到了以下主要结论:（1）在不添加任何辅助剂的情况下,将CFB灰与水混合可以烧结制备出高强陶粒。最佳造粒工艺为:设置转盘角度为60°、转盘转速为50 r/min,在此造粒参数条件下,得到的陶粒生料球的成球可利用率高达95.82%。最佳烧结温度为1250℃、最佳烧结时间为45 min,在此烧结条件下,得到SZ灰的颗粒抗压强度和堆积密度分别是8.55MPa、1006 kg/m;TY灰的抗压强度和堆积密度分别是7.63 MPa、877 kg/m,均符合GB/T 17431.1-2010中高强陶粒的要求。（2）CFB灰烧失量和细度对陶粒性能影响显著。随着烧失量从3%增至28%,陶粒的抗压强度和1 h吸水率先增加后下降,堆积密度和表观密度均随烧失量增加整体呈下降趋势。当烧失量为5%时,陶粒抗压强度达到最大值11.6 MPa,堆积密度、表观密度、1 h吸水率分别是1015 kg/m、1821 kg/m、6.7%。随着CFB灰粒径由150μm减小到45μm,陶粒的抗压强度逐渐升高,最高可达到22.06 MPa。堆积密度和表观密度与粒径成反比,粒径越小,堆积密度和表观密度越大。吸水率与粒径成正比,粒径越小,吸水率越低,最低可至1.8%。（3）烧结机理分析表明,烧失量影响陶粒性能的关键在于控制气液平衡。当烧失量为5-8%时,陶粒内部产生适量的液相以及气体,液相包裹气体进而使陶粒发生适宜膨胀,有利于陶粒密度降低。而细度影响陶粒性能的关键在于细的灰颗粒能提供较高的表面能和较大的烧结驱动力,从而促进陶粒收缩和充足的液相生成。随着细度增加,助熔成分含量的增加也利于液相生成。充足的液相使陶粒获得光滑的外表面和致密的内部结构,有利于陶粒吸水率降低。二者在提高陶粒强度方面有共通之处,即通过产生适量液相填充陶粒内部孔隙,使陶粒获得较为致密的内部结构。此外,莫来石和钙长石等物相含量的增加,也有利于制得高强陶粒。

关键词：循环流化床(CFB)粉煤灰高强陶粒烧失量细度物理性能烧结机理

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电解锰渣高强陶粒及其透水砖制备与性能研究

电解锰渣高强陶粒及其透水砖制备与性能研究

作者：白敏中南大学

学位级别：硕士

电解锰渣(Electrolytic Manganese Residue,EMR)是电解金属锰过程中碳酸锰矿石经硫酸浸出和氨中和后产生的一种有害固体废弃物。我国作为世界上最大的电解金属锰消费、出口和生产国,累计堆存EMR已超过1.6亿吨。长期堆积的EMR不仅浪费了... 详细信息

电解锰渣(Electrolytic Manganese Residue,EMR)是电解金属锰过程中碳酸锰矿石经硫酸浸出和氨中和后产生的一种有害固体废弃物。我国作为世界上最大的电解金属锰消费、出口和生产国,累计堆存EMR已超过1.6亿吨。长期堆积的EMR不仅浪费了土地资源,同时引起了严重的土壤、地下水等环境污染。本文以EMR的无害化处理及资源化利用为目标,结合EMR的资源化利用研究现状,开展了采用EMR制备高强陶粒(Electrolytic Manganese Residue Ceramics,EMRC)及其透水砖(Electrolytic Manganese Residue Permeable Bricks,EMRPB)的研究工作。主要成果如下:以EMR、石英粉、铝矾土和木屑为原料烧制EMRC,通过单因素分析法确定了EMRC的最佳配合比为EMR 90%、石英粉7.5%、铝矾土2.5%、木屑6%(外掺);通过正交试验法确定了EMRC的最优烧结制度为预热温度350℃、预热时间20 min、烧结温度1050℃、烧结时间30 min。最终烧制得到的EMRC筒压强度高达13.1 MPa,远高于国标GB/T 1743.1-2010中高强陶粒筒压强度不低于6.5 MPa的要求。此外,EMRC 1h吸水率6.3%、堆积密度950 kg/m、表观密度1890 kg/m,其各项性能均符合标准要求。使用EMR和EMRC制备EMRPB,以抗压强度和透水系数作为EMRPB的性能评价指标,开展EMRPB的配合比参数和制备工艺研究。确定了EMRPB的最佳配合比参数为目标孔隙率20%、水胶比0.24、EMR掺量30%、硅灰掺量6%;最优制备工艺为静压成型(成型压力6 MPa、保压时间30s)和蒸汽养护(蒸养温度70℃、蒸养时间24h)。制备得到的EMRPB外观质量良好,颜色呈暗红色,抗压强度12.9 MPa,透水系数0.15 mm/s,同时有害物质浸出结果表明EMRPB不具备环境污染风险。将EMR制备成EMRC和EMRPB产品,不仅为我国陶粒和透水砖的市场提供新产品,还能够有效缓解EMR的堆积问题,避免EMR对环境及水体造成污染,同时促进了我国电解金属锰行业的发展和“双碳”目标的实现,具有显著的经济效益和环境效益。图41幅,表33个,参考文献99篇

关键词：电解锰渣高强陶粒免烧透水砖筒压强度透水系数

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粉煤灰高强陶粒制备研究

水泥 2022年第11期 50-53页

作者：王娜王沛祎李永超李运改陈杨郭迎宾大唐同舟科技有限公司北京100043

为了提高粉煤灰综合利用率,开发了一种以高铝粉煤灰为主要原料,赤泥为助溶剂,膨润土为粘结剂,采用高温烧结工艺制备高强陶粒的方法。通过正交试验探究不同原料配比及烧结制度对陶粒性能的影响。自制一种造孔剂,研究造孔剂添加量对陶粒... 详细信息

为了提高粉煤灰综合利用率,开发了一种以高铝粉煤灰为主要原料,赤泥为助溶剂,膨润土为粘结剂,采用高温烧结工艺制备高强陶粒的方法。通过正交试验探究不同原料配比及烧结制度对陶粒性能的影响。自制一种造孔剂,研究造孔剂添加量对陶粒性能的影响。采用扫描电子显微镜及X射线衍射仪对陶粒显微结构及物相组成进行分析。试验结果表明,在赤泥添加量为15%,膨润土添加量为5%,烧结温度1290℃,烧结时间20 min条件下可制备出吸水率3.2%,筒压强度21.1 MPa的高强陶粒。通过调节造孔剂的添加量可以得到不同密度等级的高强陶粒产品,随着造孔剂含量增多,陶粒密度减小,强度降低,但仍能达到10 MPa以上。粉煤灰高强度陶粒的开发预期可为承重型建筑构件提供原料支撑。

关键词：粉煤灰赤泥高强陶粒造孔剂烧结

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高强陶粒和高性能轻集料混凝土

混凝土 2000年第2期 7-11页

作者：龚洛书中国建筑科学研究院

本文在回顾三十多年来我国高强陶粒及其混凝土技术发展的基础上 ,讨论分析了影响高强陶粒生产、应用发展的主要原因及应解决的关键问题 ;对高性能轻集料及其混凝土在我国发展的可行性也做了具体分析 ,并展望了高性能轻集料混凝土在 2 1... 详细信息

本文在回顾三十多年来我国高强陶粒及其混凝土技术发展的基础上 ,讨论分析了影响高强陶粒生产、应用发展的主要原因及应解决的关键问题 ;对高性能轻集料及其混凝土在我国发展的可行性也做了具体分析 ,并展望了高性能轻集料混凝土在 2 1世纪的发展前景。

关键词：高强陶粒吸水率耐久性高性能轻集料混凝土

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煤矸石制备高强陶粒的试验研究

非金属矿 2010年第3期33卷 20-22页

作者：李虎杰陶军西南科技大学环资学院固体废物处理与资源化教育部重点实验室四川绵阳621010

煤矸石经破碎、粉磨与页岩、发泡剂等配料混合、成球、干燥、预烧和焙烧后,可制成800级的高强煤矸石陶粒,各项技术指标满足要求。通过正交试验确定了用煤矸石制备陶粒的最佳参数,分析表明焙烧温度是影响所制备陶粒堆积密度的主要因素。... 详细信息

煤矸石经破碎、粉磨与页岩、发泡剂等配料混合、成球、干燥、预烧和焙烧后,可制成800级的高强煤矸石陶粒,各项技术指标满足要求。通过正交试验确定了用煤矸石制备陶粒的最佳参数,分析表明焙烧温度是影响所制备陶粒堆积密度的主要因素。该研究成果为唐家河煤矸石的开发利用提供了一条新的途径。

关键词：煤矸石高强陶粒焙烧温度唐家河

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油田污泥基高强陶粒的制备及性能优化

硅酸盐通报 2021年第1期40卷 215-222页

作者：杨晓伟张爱生曲俊蓉杨柯许建华朱英齐鲁工业大学(山东省科学院)新材料研究所济南250014 青岛娄山河水务资源有限公司青岛266000

为了解决危废油田污泥的堆存处置问题,研制了一种以油田污泥(简称油泥)为原料,以黄土、黄沙和黏土为添加剂的油泥烧结陶粒。通过单因素试验探究油泥最大掺量及最佳烧制工艺条件,并利用电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS... 详细信息

为了解决危废油田污泥的堆存处置问题,研制了一种以油田污泥(简称油泥)为原料,以黄土、黄沙和黏土为添加剂的油泥烧结陶粒。通过单因素试验探究油泥最大掺量及最佳烧制工艺条件,并利用电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)探究陶粒的显微结构、物相组成和内外层元素分布特征。结果表明,在油泥掺量为60%(质量分数),烧结温度为1140℃,烧结时间为20 min时可以得到低吸水率、高抗压强度的目标陶粒。在最佳条件下,参照GB/T 17431.1—2010《轻集料及其试验标准》烧结的油泥陶粒1 h吸水率为0.32%,堆积密度为1020.3 kg/m 3,筒压强度为40.992 MPa。

关键词：油田污泥高强陶粒危废资源化利用性能优化

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利用赞比亚铜尾矿制备高强陶粒及其机理研究

陶瓷学报 2016年第4期37卷 404-408页

作者：林慧宋晓岚中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083

矿产资源对国民经济意义重大,但是尾矿问题一直难以解决。针对尾矿利用,本试验以赞比亚铜尾矿为主要原料,采用新型烧结法,在预热温度900℃,预热时间15 min,焙烧时间8 min的条件下,烧制出吸水率为3.8%,堆积密度为647 kg/m^3,粒型系数为0.... 详细信息

矿产资源对国民经济意义重大,但是尾矿问题一直难以解决。针对尾矿利用,本试验以赞比亚铜尾矿为主要原料,采用新型烧结法,在预热温度900℃,预热时间15 min,焙烧时间8 min的条件下,烧制出吸水率为3.8%,堆积密度为647 kg/m^3,粒型系数为0.98,筒压强度为8.9 MPa的800级的高强陶粒,其各项指标均符合国标要求的新型建筑材料陶粒。同时,对其进行X射线荧光光谱,扫描电镜,X射线衍射等多种手段分析。本文很好地解决了目前国内普遍存在的尾矿难以利用等问题,拓宽了其应用领域,这为高效低成本地制备矿物材料提供了新的思路。

关键词：铜尾矿高强陶粒原料配比

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钢纤维高强陶粒混凝土短柱抗剪性能试验研究

钢纤维高强陶粒混凝土短柱抗剪性能试验研究

作者：陈铭超华侨大学

学位级别：硕士

混凝土是目前建筑产业中使用最多最广泛的建筑材料,随着环保、低碳以及可持续发展等议题的提出,对混凝土材料也提出了更多的要求。利用环保材料来代替混凝土中的骨料,已经成为未来建筑行业发展的一个趋势。作为一种人造的轻骨料,陶粒轻... 详细信息

混凝土是目前建筑产业中使用最多最广泛的建筑材料,随着环保、低碳以及可持续发展等议题的提出,对混凝土材料也提出了更多的要求。利用环保材料来代替混凝土中的骨料,已经成为未来建筑行业发展的一个趋势。作为一种人造的轻骨料,陶粒轻质、环保,并且性质较为稳定,在一定的使用范围内可以用来替代混凝土中的粗骨料,但由于陶粒强度较低、易发生脆性破坏等特性,目前陶粒混凝土的使用范围大部分都限制在非承重结构中。相关的研究表明,在陶粒混凝土掺入一定量的钢纤维可以有效改善陶粒混凝土的缺陷,因此针对于我国目前对于钢纤维陶粒混凝土受力构件的研究较少的情况,本文开展了以下的研究工作:(1)根据国内外关于陶粒混凝土、钢纤维混凝土以及钢纤维陶粒混凝土的最新的研究现状,以及本文的研究目的,确定了试验方案,进行试件的制作与试验前期的准备。(2)通过对7根钢纤维高强陶粒混凝土短柱试件、1根高强陶粒混凝土短柱试件以及1根普通混凝土短柱对比试件进行低周往复加载试验,对于各个试件的加载过程、破坏形态进行了详细描述。研究了配箍率(0.246%、0.328%、0.492%)、轴压比(0.3、0.4、0.5)、钢纤维体积率(0%、0.5%、1.0%、1.5%)对于短柱试件抗剪承载力、滞回曲线、延性、刚度退化、耗能能力等的影响。结果表明:钢纤维的掺入可以有效增加高强陶粒混凝土短柱的抗剪承载力、变形及耗能能力;在一定范围内,随着配箍率及轴压比提高,试件的抗剪承载力有所提高。(3)分析了各变化参数对试件抗剪承载力的影响,对钢纤维高强陶粒混凝土短柱受力机理进行了研究。结合相关计算模型及试验研究,提出钢纤维高强陶粒混凝土短柱抗剪承载力的计算公式,并与现行钢纤维混凝土规范给出的公式进行对比。结果表明本文提出的公式与的计算结果与实测值较吻合,可供工程设计计算参考。

关键词：钢纤维高强陶粒抗剪承载力短柱受力机理