论文部分内容阅读
地聚物是近年来开发的新型绿色无机胶凝材料,具有良好的力学性能和耐久性能。通常是采用偏高岭土、粉煤灰和矿渣等活性硅铝含量较高的工业废渣为主要原料,在碱激发剂的作用下制备而成。本研究为实现低硅铁尾矿的二次资源化利用,以低硅铁尾矿这种废渣为主要原料,掺加少量偏高岭土制备地聚物。研究了低硅铁尾矿地聚物的最佳制备工艺参数,再对低硅铁尾矿进行活化,提高地聚物的性能,并对地聚物进行了微观分析和耐久性能研究。主要结论如下:(1)低硅铁尾矿地聚物的制备及表征研究发现,最佳配比与工艺条件为硅铝比[n(SiO2)/n(Al2O3)]2.75,液固比0.3,碱激发剂模数1.4,压制成型、室温下封袋养护,制备的地聚物3d、7d、28d的最大抗压强度分别为55.6MPa、68.0MPa、72.3MPa;微观分析发现试样内部存在大量无定形的N-A-S-H和C-S-H凝胶相,将多种矿物晶体紧密胶结在一起,并填充在颗粒的孔隙之间,形成结构致密的整体。(2)活化低硅铁尾矿地聚物的制备及表征以抗压强度为评价指标,考察不同活化剂及活化方式对地聚物的影响,研究发现NaOH为最佳活化剂,低硅铁尾矿与其最佳质量配比为1:0.45,最佳活化方式是先湿法搅拌均匀,再在600℃的条件下煅烧,并采用骤冷方式冷却,在此活化条件下制备出的地聚物7d的抗压强度达到82MPa。微观分析发现,活化后制备的地聚物中石英、莫来石和高岭石相减少,并且生成了更多致密坚硬的凝胶相,结构更加致密,孔隙较小,表明通过活化低硅铁尾矿,可以促使低硅铁尾矿中的Si-O键和Al-O键的断裂,促使低硅铁尾矿中大部分活性硅铝组分溶出,生成了更多胶凝性更好的聚合产物,从而增强了试样的力学性能。(3)活化低硅铁尾矿地聚物耐久性能研究对最佳活化工艺参数制备出的地聚物进行耐久性能测试表明,该地聚物在HCl和H2SO4溶液中质量损失率分别为4.6%和4.0%,在800℃高温下,该地聚物的质量损失率为1.2%,与普通硅酸盐水泥相比该地聚物抗化学侵蚀性能及耐高温性能良好。但是冻融循环30次后,该地聚物表面有大面积裂纹,质量损失率达5.8%,与普通硅酸盐水泥相比该地聚物抗冻性能较差。总体来看,该地聚物具有耐化学腐蚀、高温的良好性能。本研究证实了利用低硅铁尾矿制备地聚物是实现其资源化的有效途径,通过适当的养护条件优化和活性激发能进一步提高地聚物的性能,制备出的地聚物早期强度高、耐久性良好。