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高硅型铁尾矿对混凝土抗渗性及抗硫酸盐腐蚀性影响试验研究

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高硅型铁尾矿对混凝土抗渗性及抗硫酸盐腐蚀性影响试验研究

作者：李文川东北大学

学位级别：硕士

本文采用高硅型铁尾矿作为研究对象,尾矿来源于辽宁省鞍山齐大山铁矿。该尾矿的主要化学成份为SiO2,主要矿物成份为石英,粒度集中分布在120微米左右。依据机械力化学基本原理,将所研究的尾矿进行机械力粉磨,其颗粒D50约达到了9.4微米。... 详细信息

本文采用高硅型铁尾矿作为研究对象,尾矿来源于辽宁省鞍山齐大山铁矿。该尾矿的主要化学成份为SiO2,主要矿物成份为石英,粒度集中分布在120微米左右。依据机械力化学基本原理,将所研究的尾矿进行机械力粉磨,其颗粒D50约达到了9.4微米。XRD微观试验分析,粉磨后的SiO2结晶程度降低明显,火山灰性合格。高硅型铁尾矿经过机械力化学活化后作为混凝土辅助胶凝材料,以10%、20%、30%、40%比例取代水泥配制混凝土,通过试验探索该尾矿对混凝土抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性的影响。抗渗性共设计10组配合比试件,其中抗渗性试验试件包括掺减水剂和不掺减水剂混凝土两大系列,每一系列5组,包括无掺合料(基准混凝土)1组,尾矿部分取代水泥混凝土4组;抗硫酸盐腐蚀试件20组,其中清水中浸泡10组,硫酸盐溶液中浸泡10组。研究结果表明：高硅型铁尾矿部分取代水泥混凝土的抗渗性能优于基准混凝土的抗渗性,不掺减水剂尾矿取代水泥量可达30%,掺减水剂取代水泥量提高到40%;尾矿部分取代水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀性能优于基准混凝土抗硫酸盐腐蚀性能,尾矿取代水泥量可达40%。针对水泥硬化浆体及尾矿-水泥硬化浆体进行XRD分析,分析结果表明,同龄期硬化浆体比较,尾矿-水泥浆体一组Ca(OH)2最强衍射峰总是低于水泥净浆一组。基于机械力化学活化尾矿性能及胶凝材料学基本理论,可以判断在尾矿-水泥浆体中发生了二次水化反应。

关键词：高硅型铁尾矿混凝土抗渗性抗硫酸盐腐蚀性机械力化学

高硅型铁尾矿对混凝土碳化性能及抗冻性能影响试验研究

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高硅型铁尾矿对混凝土碳化性能及抗冻性能影响试验研究

作者：齐珊珊东北大学

学位级别：硕士

本研究选取鞍山齐大山高硅型铁尾矿为研究对象,探讨了高硅型铁尾矿的机械力化学活性效应,研究了机械力化学活化高硅型铁尾矿对混凝土碳化性能及抗冻性能的影响。基于机械力化学基本原理,分别对不同粉磨时间的高硅型铁尾矿进行粒度分析、... 详细信息

本研究选取鞍山齐大山高硅型铁尾矿为研究对象,探讨了高硅型铁尾矿的机械力化学活性效应,研究了机械力化学活化高硅型铁尾矿对混凝土碳化性能及抗冻性能的影响。基于机械力化学基本原理,分别对不同粉磨时间的高硅型铁尾矿进行粒度分析、SEM颗粒形貌观测及XRDSiO2结晶程度分析。分析结果表明,粉磨时间为0～3.5h时,随着时间的延长,尾矿粒度降低,比表面积增大;SEM显示,随着粉磨时间增加,尾矿粒度减小的同时,其颗粒表面光滑度及球形度增加：XRD显示尾矿中SiO：的结晶程度随粉磨时间的增加而降低。本研究将机械力化学活化高硅型铁尾矿作为混凝土辅助胶凝材料制备混凝土。通过大量试验,探讨了该种辅助胶凝材料对混凝土碳化性能及抗冻性能的影响。共设计9组混凝土,基准混凝土1组,设计强度等级为C30,尾矿部分取代水泥的混凝土共8组,不掺引气剂和掺引气剂的混凝土各4组,其中,尾矿取代水泥量分别为10%、20%、30%及40%。试验结果表明,尾矿部分取代水泥,混凝土的抗碳化能力低于基准混凝土抗碳化能力,且随着尾矿取代量的增加,混凝土抗碳化能力降低;掺加引气剂能改善混凝土的抗碳化能力。鉴于工程实际需求,未掺引气剂时,尾矿取代水泥量可达20%,掺引气剂时,尾矿取代水泥量达30%。尾矿部分取代水泥,混凝土抗冻性能与基准混凝土抗冻性能基本相当,其中,尾矿取代水泥量为30%时,其混凝土抗冻性能高于基准混凝土抗冻性能;引气剂可大大提高混凝土抗冻性能,尾矿取代水泥量为10%、20%及30%,混凝土最大冻融循环次数均可达到300次。本文对水化28d的水泥浆体及水泥-尾矿浆体(20%取代量及30%取代量)进行了DTA-TG分析,结果显示：铁尾矿的掺入对浆体水化产物类型影响不大,但浆体中Ca(OH)2含量有所降低。

关键词：高硅型铁尾矿机械力化学活化效应混凝土碳化性能抗冻性能氢氧化钙含量

高硅型铁尾矿对混凝土和易性及抗压强度影响试验研究

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高硅型铁尾矿对混凝土和易性及抗压强度影响试验研究

作者：韩鹏东北大学

学位级别：硕士

本文选择高硅型铁尾矿作为研究对象(尾矿来源于辽宁省鞍山齐大山铁矿)。对该种尾矿进行了性能测试及分析,包括尾矿的化学成分分析、矿物成分分析、粒度分析、活性分析,分析结果表明,该尾矿的主要化学成分为SiO2,主要矿物成分为石英,粒... 详细信息

本文选择高硅型铁尾矿作为研究对象(尾矿来源于辽宁省鞍山齐大山铁矿)。对该种尾矿进行了性能测试及分析,包括尾矿的化学成分分析、矿物成分分析、粒度分析、活性分析,分析结果表明,该尾矿的主要化学成分为SiO2,主要矿物成分为石英,粒度集中分布在120μm,无火山灰活性。基于机械力化学基本原理,将所研究的尾矿进行机械力粉磨,经过粉磨,其粒度达到了12.231μm。XRD显示,粉磨后的SiO2结晶程度降低明显,火山灰性合格。经过机械力化学活化的高硅型铁尾矿与水泥复合而成的复合胶凝材料,标准稠度用水量、初终凝时间与水泥的标准稠度用水量、初终凝时间相近,安定性合格。将经机械力化学活化的高硅型铁尾矿作为混凝土辅助胶凝材料,以一定的比例取代水泥配制混凝土,通过试验探索该尾矿对混凝土拌合物和易性及抗压强度的影响。和易性试验结果表明：随着尾矿掺量的增加,混凝土拌合物的坍落度降低,混凝土拌合物的粘聚性和保水性随着尾矿掺量的增加增强。尾矿取代水泥的量为20%时,混凝土拌合物坍落度满足设计要求。抗压强度试验结果表明：随着尾矿取代水泥量的增加,混凝土强度有不同程度的下降,尾矿取代水泥量不超过30%,满足设计强度C30要求。掺入减水剂可显著提高混凝土抗压强度,此时,尾矿取代水泥量为40%时仍能达到设计强度C30。通过XRD及SEM对水泥硬化浆体及尾矿一水泥硬化浆体进行了物相及微观测试分析,试验结果表明,同龄期比较Ca(OH)2最强衍射峰总是出现在水泥净浆一组;同时,SEM显示随着龄期的增加,未反应的尾矿颗粒表面逐渐被水化产物覆盖,和同龄期水泥净浆比较,尾矿-水泥硬化浆体一组水化产物以C-S-H为主,相对水泥净浆组较少观察到Ga(OH)2。根据胶凝材料基本理论及机械力化学活化尾矿性能,判断尾矿-水泥浆体中发生了二次水化反应,

关键词：高硅型铁尾矿混凝土和易性抗压强度机械力化学

高硅型铁尾矿对混凝土碳化及抗硫酸盐腐蚀性能的影响

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东北大学学报（自然科学版） 2019年第1期40卷 121-125,149页

作者：程云虹黄菲齐珊珊李文川东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

将某高硅型铁尾矿进行机械力化学活化,将其作为辅助胶凝材料部分取代水泥制备混凝土,取代量(质量分数)分别为10%,20%,30%及40%,开展高硅型铁尾矿对混凝土碳化及抗硫酸盐腐蚀性能影响的试验研究.结果表明,掺加尾矿的混凝土抗碳化性能低... 详细信息

将某高硅型铁尾矿进行机械力化学活化,将其作为辅助胶凝材料部分取代水泥制备混凝土,取代量(质量分数)分别为10%,20%,30%及40%,开展高硅型铁尾矿对混凝土碳化及抗硫酸盐腐蚀性能影响的试验研究.结果表明,掺加尾矿的混凝土抗碳化性能低于基准混凝土,随着取代量的增加,混凝土抗碳化性能呈下降趋势,但能满足混凝土结构工程的实际要求;随着取代量的增加,混凝土抗硫酸盐腐蚀性能呈上升趋势,取代量为20%,30%及40%时,混凝土抗硫酸盐腐蚀性能优于基准混凝土.经过机械力化学活化,某高硅型铁尾矿作为混凝土辅助胶凝材料部分取代水泥制备混凝土,就混凝土抗碳化性能及抗硫酸盐腐蚀性能而言是可行的.

关键词：高硅型铁尾矿机械力化学活化混凝土碳化硫酸盐腐蚀

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极细高硅型铁尾矿制备超高性能混凝土研究

金属矿山 2022年第1期51卷 71-75页

作者：顾晓薇徐建宇贾泽藩韩继宝陈亮霄阿如日东北大学智慧水利与资源环境科技创新中心辽宁沈阳110819 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

基于骨料堆积理论和颗粒最紧密堆积理论,利用辽宁地区的高硅型铁尾矿砂替代天然河砂制备绿色新型超高性能混凝土(UHPC),并针对其浆体性能和力学性能开展了研究。结果表明,随着铁尾矿砂替代量的增大,UHPC浆体的流动性逐渐降低,含气量逐... 详细信息

基于骨料堆积理论和颗粒最紧密堆积理论,利用辽宁地区的高硅型铁尾矿砂替代天然河砂制备绿色新型超高性能混凝土(UHPC),并针对其浆体性能和力学性能开展了研究。结果表明,随着铁尾矿砂替代量的增大,UHPC浆体的流动性逐渐降低,含气量逐渐增大;UHPC试件的抗折强度随着掺量的增大有所上升,但7 d抗压强度随着铁尾矿砂掺量的增大而减小,而28 d龄期的抗压强度随着铁尾矿掺量的增大而增大,并在40%时达到最大值。

关键词：高硅型铁尾矿最紧密堆积理论超高性能混凝土力学性能

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基于铝相固废的高硅型铁尾矿活化性能研究

基于铝相固废的高硅型铁尾矿活化性能研究

作者：王亭沈阳建筑大学

学位级别：硕士

在水泥及混凝土大力发展的同时,水泥和混凝土的用量在不断增加,随之带来的问题是严重的环境污染和能源危机,因此水泥混凝土行业需调整发展模式,改变发展方向,降低水泥的能耗,减少环境污染,走可持续发展的道路,所以矿物掺合料在水泥混凝... 详细信息

在水泥及混凝土大力发展的同时,水泥和混凝土的用量在不断增加,随之带来的问题是严重的环境污染和能源危机,因此水泥混凝土行业需调整发展模式,改变发展方向,降低水泥的能耗,减少环境污染,走可持续发展的道路,所以矿物掺合料在水泥混凝土当中得到广泛应用。随着钢铁行业的快速发展,我国铁尾矿每年的排放量是巨大的,因此针对铁尾矿的开发利用,探索处理铁尾矿的新方法,新途径,实现铁尾矿的综合利用是极具实际意义的。铁尾矿的化学组成与其它的胶凝材料十分相似,是以硅、钙、铝等的氧化物为主要成分,但属于惰性材料组分,本身火山灰活性不高,为了提高铁尾矿活性,明确铁尾矿元素组成、矿物组成、微结构及水化硬化过程,研究各种因素对含铁尾矿掺合料活性的影响规律,形成高硅型含铁尾矿活化改性设计方案,本文以高硅型铁尾矿为主要原料,重点进行基于铝相固废的高硅型铁尾矿活化性能研究。论文分为三个部分进行论述:第一部分是铁尾矿-粉煤灰-陶瓷粉多元体系掺合料活化性能研究,第二部分是铁尾矿-粉煤灰-煤矸石多元体系掺合料活化性能研究,第三部分是铁尾矿-粉煤灰-锂渣多元体系掺合料活化性能研究。首先选用的铝相固废为陶瓷粉,主要对铁尾矿-粉煤灰-陶瓷粉多元体系掺合料活化性能进行研究。研究主要分成两小节,第一小节是铁尾矿、陶瓷粉（IC）二元体系掺合料的活性研究;为了提高活性,第二小节加入粉煤灰进行铁尾矿、粉煤灰、陶瓷粉（IFC）三元体系掺合料的活性研究。试验研究的活化方式主要选取机械-化学活化,以活性指数为评判标准,通过研究活化剂种类、活化剂掺量、成分配比、替代率不同影响因素对掺合料活性的影响,形成最佳改性设计方案。最后采用激光粒度分析、密度检测、比表面积检测、DTA-TG热分析测定、扫描电子显微镜分析等对基于陶瓷粉的铁尾矿活化的整个过程进行分析研究,进一步探索活化机理,为化学活性提供理论依据。然后选用铝相固废煤矸石、锂渣进行和陶瓷粉相同的研究,以活性指数为评价标准,研究铁尾矿分别与粉煤灰、陶瓷粉、煤矸石、锂渣多种固废掺合料的相容性,分析铁尾矿、粉煤灰、陶瓷粉、煤矸石、锂渣等矿物掺合料与水泥的协同水化过程,明确水化硬化过程中的物相变化及宏观力学性能的发展规律,形成最佳改性设计方案

关键词：高硅型铁尾矿铝相固废活化性能活性指数活化机理

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基于钙相固废的高硅型铁尾矿活化性能研究

基于钙相固废的高硅型铁尾矿活化性能研究

作者：张文洁沈阳建筑大学

学位级别：硕士

铁尾矿的低综合利用率追不上日益猛增的铁尾矿排放堆存量,因此对环境造成的污染压力也越来越大。为了能够有效缓解铁尾矿等固废激增造成的环境污染及资源浪费,利用铁尾矿等大宗工业固废制作绿色建材是固废资源化利用的有效途径,同时对... 详细信息

铁尾矿的低综合利用率追不上日益猛增的铁尾矿排放堆存量,因此对环境造成的污染压力也越来越大。为了能够有效缓解铁尾矿等固废激增造成的环境污染及资源浪费,利用铁尾矿等大宗工业固废制作绿色建材是固废资源化利用的有效途径,同时对我国建材行业的发展也是一种激励。铁尾矿能否成为水泥掺合料主要取决于铁尾矿是否具有火山灰活性以及其活性高低。从化学组成来看,铁尾矿、钢渣、磷渣和脱硫灰主要是由硅、钙、铝的氧化物组成,与水泥的组成成分类似。铁尾矿单一活化对于活性的提升有限,制作的掺合料替代率不高,研究含铁尾矿多固废耦合掺合料对于激发铁尾矿活性的同时提升铁尾矿、钢渣、磷渣及脱硫灰的综合利用率有积极意义。以高硅型铁尾矿为主要原料,重点研究基于钙相固废的高硅型铁尾矿作掺合料的活化性能研究,以便获得铁尾矿高附加值利用的技术途径。选取以氧化钙为主要化学成分的钢渣、磷渣和脱硫灰为钙相固废,两两搭配与铁尾矿复合研究多固废耦合活化性能。论文按照试验内容分为三个主体内容,即三个体系:铁尾矿-钢渣-磷渣三元固废体系掺合料（ISP体系）、铁尾矿-钢渣-脱硫灰三元固废体系掺合料（ISD体系）、铁尾矿-磷渣-脱硫灰三元固废体系掺合料（IPD体系）。对每章试验材料进行烘干-研磨后,进行比表面积检测、粒度检测以及扫描电镜（SEM）分析,明确每章材料的元素组成、粒径分布以及微观结构;以活化指数为评价标准,对每章进行原料配合比例试验研究、化学活化剂掺量对含铁尾矿体系的影响、矿粉对含铁尾矿体系的影响、微观测试分析等,进一步探索活化机理,为化学活性提供理论依据。本文所使用的三种钙相固废中,钢渣的活性最好,磷渣次之,脱硫灰最差。本文所研究的三个体系中,ISP体系的活性指数最高,ISD体系次之,IPD体系最差。在三个体系中加入化学活化剂后,对于ISP体系,7天、28天的活性指数明显降低;对于ISD体系,7天活性指数随着化学活化剂浓度的增加而增高,28天活性指数明显降低;对于IPD体系,7天、28天的活性指数明显降低。在三个体系中加入矿粉后,三个体系的活性指数明显增高,且测得的活性指数满足复合矿物掺合料Ⅰ级技术指标。基于上述研究,本文制备出满足复合矿物掺合料Ⅰ级技术指标的含铁尾矿多固废粉体,明确含铁尾矿多固废粉体活性对水化过程的影响规律,确定含铁尾矿固废粉体颗粒群协同提升胶凝性能匹配优化方案,提出最佳固废组合与最佳配比,实现铁尾矿的高附加值利用,具有显著的工程、环境与社会效益。

关键词：高硅型铁尾矿钙相固废矿物掺合料活化性能多固废耦合

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磨细高硅型铁尾矿对混凝土抗压强度影响试验

绿色科技 2015年第1期17卷 240-243页

作者：蒙朝美蒋志刚侯文帅战晓菁国防科学技术大学指挥军官基础教育学院湖南长沙410073 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

指出了利用尾矿制备建筑材料是尾矿综合利用的最重要途径,粉磨后的高硅型铁尾矿可作为辅助胶凝材料用于制备混凝土。将辽宁某矿山高硅型铁尾矿进行机械力活化后用于混凝土辅助胶凝材料,实验结果表明:粉磨3.5h后,未掺减水剂时,尾矿对水... 详细信息

指出了利用尾矿制备建筑材料是尾矿综合利用的最重要途径,粉磨后的高硅型铁尾矿可作为辅助胶凝材料用于制备混凝土。将辽宁某矿山高硅型铁尾矿进行机械力活化后用于混凝土辅助胶凝材料,实验结果表明:粉磨3.5h后,未掺减水剂时,尾矿对水泥取代量为37%时能达到C30混凝土强度等级;当掺有高强减水剂时,尾矿对水泥取代量为48%时还能达到C30混凝土强度等级。

关键词：高硅型铁尾矿机械力活化抗压强度辅助胶凝材料

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机械力活化高硅型铁尾矿粒度及活性分析研究

绿色科技 2014年第11期16卷 228-231页

作者：蒙朝美侯文帅战晓菁东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳100819

以辽宁省某矿山高硅型铁尾矿为例,对该尾矿进行了性能测试,并进行了机械力活化,旨在将其用于混凝土辅助胶凝材料。研究结果表明:该尾矿主要化学成分是SiO2、Fe2O3、Al2O3和MgO,主要矿物成分为石英,粒径主要分布在120μm附近,水泥胶砂28... 详细信息

以辽宁省某矿山高硅型铁尾矿为例,对该尾矿进行了性能测试,并进行了机械力活化,旨在将其用于混凝土辅助胶凝材料。研究结果表明:该尾矿主要化学成分是SiO2、Fe2O3、Al2O3和MgO,主要矿物成分为石英,粒径主要分布在120μm附近,水泥胶砂28d强度比为43.5%,无火山灰活性。经过机械力活化,粉磨3.5h的粒径主要分布在10μm附近,水泥胶砂28d强度比为81.7%,并且具有火山灰活性。基于混凝土辅助胶凝材料基本理论,粉磨后的尾矿可考虑作为辅助胶凝材料用于制备混凝土。

关键词：高硅型铁尾矿机械力活化粒度活性