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        鎢尾礦基復(fù)合摻合料的制備及其性能研究

        2020-10-12 02:16:54
        江西建材 2020年9期

        江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院,江西 南昌 330001

        1 研究背景

        鎢礦品位一般較低,為0.1%~0.7%,這使得其在開采及選礦過程中會(huì)產(chǎn)生大量尾礦[1]。而目前鎢尾礦的綜合利用率較低,只能堆積在尾礦壩內(nèi)。鎢尾礦的大量堆積,在占用大量的土地資源的同時(shí),還污染當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。利用鎢尾礦制備建筑材料是提高鎢尾礦利用率的有效方式。研究表明鎢尾礦可以代替黏土作為硅質(zhì)材料制備水泥熟料[2],也可以作為摻和料直接用于水泥基材料中[3]。

        朱剛雄[4],王海選用CaO 作激發(fā)劑改善水泥膠砂的活性,使得鎢尾礦復(fù)合摻和料的活性指數(shù)達(dá)到67.65%。司加保[5],李琳等通過正交實(shí)驗(yàn)成功制備出活性指數(shù)達(dá)到88.58%的鎢尾礦復(fù)合摻和料。彭康[3]也將鎢尾礦通過合適的激活方式制備出性能優(yōu)良的復(fù)合摻和料。但目前現(xiàn)有的研究多以復(fù)合摻和料的力學(xué)性能為研究重點(diǎn),而對(duì)復(fù)合摻和料的工作性的研究較少,而工作性比對(duì)復(fù)合摻和料的性能又有著重要的影響。因此本文采用正交試驗(yàn)的方法研究了球磨時(shí)間,鎢尾礦摻量、改性劑摻量對(duì)鎢復(fù)合摻合料抗壓強(qiáng)度比及膠砂流動(dòng)度比的影響,從而確定復(fù)合摻和料最優(yōu)的制備工藝,制備出了性能優(yōu)異鎢尾礦復(fù)合摻和料。

        2 研究內(nèi)容:

        2.1 試驗(yàn)原料:

        鎢尾礦:實(shí)驗(yàn)所選用的江西贛州某礦廠尾礦壩內(nèi),經(jīng)篩分后取粒徑大小在0~2.36mm 范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn),其主要成分是二氧化硅和三氧化二鋁;石屑:由贛州某公司提供,經(jīng)篩分后取粒徑大小在2.36~5mm范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn);改性劑:企業(yè)自制,由三乙醇胺、三異丙醇安、二乙醇單異丙醇胺按一定比例配置而成;水泥:海螺牌 P·II 52.5 水泥。

        2.2 試驗(yàn)方案

        本文以球磨時(shí)間、鎢尾礦摻量、改性劑的摻量為三因素,設(shè)計(jì)三因素三水平的正交試驗(yàn)制備復(fù)合摻和料,隨后測(cè)定各組摻和料的比表面積,并與基準(zhǔn)水泥按質(zhì)量比3:7 混合后參照GB/T 35164-2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的石灰石粉》測(cè)定其膠砂的流動(dòng)度比及膠砂試塊7d、28d 抗壓強(qiáng)度比。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析各因素對(duì)復(fù)合摻和料性能的影響規(guī)律,從而確定復(fù)合摻合料的最優(yōu)的配比及球磨時(shí)間。試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)配合比見表1、表2。

        表2 正交試驗(yàn)配比

        2.3 樣品制備

        復(fù)合摻和料由鎢尾礦、石屑及改性劑按表三中的配比加入行星式球磨機(jī)中球磨混料相應(yīng)的時(shí)間而的。

        2.4 性能表征

        (1)比表面積:復(fù)合摻和料的比表面積參照GB/T8074《水泥比表面積測(cè)定方法 勃氏法》測(cè)定比表面積衡量。

        (2)水泥膠砂流動(dòng)度比:參照GB/T 35164-2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的石灰石粉》測(cè)定。

        (3)水泥膠砂試件抗壓強(qiáng)度比:參照GB/T 35164-2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的石灰石粉》測(cè)定。

        3 結(jié)果與討論

        3.1 試驗(yàn)結(jié)果

        測(cè)定每組復(fù)合摻和料的比表面積、膠砂流動(dòng)度比、和膠砂試件的7d,28d 抗壓強(qiáng)度比,結(jié)果見表3。

        表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

        3.2 比表面積及膠砂流動(dòng)度比分析

        由表四可知,三因素對(duì)復(fù)合摻和料比表面積及膠砂流動(dòng)度比的影響程度均為:球磨時(shí)間>鎢尾礦與石屑的質(zhì)量比>改性劑摻量。其中球磨時(shí)間對(duì)比表面積及膠砂流動(dòng)度比的影響較大,將球磨時(shí)間從6min增加至8min和10min,復(fù)合摻和料的比表面積平均值分別增加了21.1%和40.9%,膠砂流動(dòng)度比則分別降低了3%和7.9%;鎢尾礦摻量由50%增加至70%和90%,比表面積分別低了3.8%和7.4%,膠砂流動(dòng)度比分別降幅1%和3%,改性劑摻量從0 分別提高至0.08%和0.16%,比表面積分別增加2.4%和5%,膠砂流動(dòng)度比分別增加了0%和1%。

        表4 比表面積及膠砂流動(dòng)度比分析

        3.3 力學(xué)性能分析

        由表五可知,改性劑摻量和鎢尾礦摻量是決定材料7d、28d 抗壓強(qiáng)度的主要因素,但均未產(chǎn)生顯著影響。復(fù)合摻合料的7d、28d 抗壓強(qiáng)度比均隨改性劑摻量增加而提高,隨鎢尾礦摻量的增加而降低。改性劑摻量從0%提高至0.08%和0.16%,試塊的7d 抗壓強(qiáng)度比分別增長了1.4%和4.3%;鎢尾礦摻量由50%增加至70%和90%,試塊的7d 抗壓強(qiáng)度比分別下降了2.7%和4.1%;球磨時(shí)間從6min提升至8min和10min,材料的7d 抗壓強(qiáng)度比均為71%,增長幅度為0%。在28d 時(shí):改性劑摻量從0%提高至0.08%和0.16%,試塊的28d 抗壓強(qiáng)度比分別增長了2.7%和4%;鎢尾礦摻量由50%增加至70%和90%,試塊的28d 抗壓強(qiáng)度比分別下降了1.3%和3.8%;球磨時(shí)間從6min提升至8min和10min,材料的28d抗壓強(qiáng)度比分別增長了0%和2.6%。

        結(jié)合各因素對(duì)復(fù)合摻和料比表面積,膠砂流動(dòng)度比,7d、28d 抗壓強(qiáng)度比的影響規(guī)律,鎢尾礦復(fù)合摻和料最優(yōu)的配比為鎢尾礦摻量50%,石屑摻量50%,改性劑摻量0.16%,最佳的球磨時(shí)間為6min。經(jīng)測(cè)定此時(shí)復(fù)合摻和料的比表面積為585.2kg/m2,膠砂流動(dòng)度比為103%,7d 抗壓強(qiáng)度比為76%,28d 抗壓強(qiáng)度比為82%。

        表5 力學(xué)性能分析

        4 結(jié)論

        (1)球磨時(shí)間對(duì)鎢尾礦復(fù)合摻和料的比表面積、膠砂流動(dòng)度比影響最大,球磨時(shí)間越長材料的比表面積越大,膠砂流動(dòng)度比也相應(yīng)降低;但其對(duì)復(fù)合摻和料7d、28d 抗壓強(qiáng)度比影響程度不大。

        (2)改性劑和鎢尾礦的摻量對(duì)復(fù)合摻和料的比表面積、膠砂流動(dòng)度比影響程度不大,但卻是影響復(fù)合摻和料7d、28d 抗壓強(qiáng)度比的主要因素。復(fù)合摻合料的7d、28d 抗壓強(qiáng)度比均隨改性劑摻量增加而提高,隨鎢尾礦摻量的增加而降低。

        (3)復(fù)合摻和料的最優(yōu)配合比為鎢尾礦摻量50%,石屑摻量50%,改性劑摻量0.16%,此時(shí)復(fù)合摻和料的比表面積為585.2m2/kg,膠砂流動(dòng)度比為103%,7d 抗壓強(qiáng)度比為76%,28d 抗壓強(qiáng)度比為82%。

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