炼铜废渣—诺砂试制经济型压制地面砖的研究

论文摘要

炉渣是工业固体废弃物的一种,具有数量大、类型多、性质复杂的特点,目前主要用于水泥、建材、充填料、路基、道渣、防腐除锈剂等方面。炼铜废渣(诺砂)作为炉渣中的一种特殊类型,其是原料铜矿砂经诺兰达炉提炼冰铜后排出的炉渣(称诺兰达炉渣)再经选矿厂选铜、选铁后排放到尾矿坝中的废渣。这些废弃物既具有物质功能的有用性,又具有在一定技术经济条件下的无用性,在一定程度上造成了环境的污染和生态的破坏。大冶有色金属公司每年排放的炼铜废渣(诺砂)达30万t,多年来堆积的废渣已达数百万吨之多。这些废渣不仅占用大量土地,造成严重的环境污染,同时也是一种资源的浪费。因此,对诺砂进行有效利用,既是治理环境污染的重要课题,也是资源综合利用提出的一个新课题。 本文的目的是研制一种低成本的诺砂地面砖。我们采用提高诺砂掺量、降低水泥用量的方法降低生产成本。系统研究了物料配合比、预处理方式(包括磨矿粒度、消解时间)、外加剂(包括粉煤灰激发剂、早强剂、减水剂)、水灰比、成型压力以及养护方法对诺砂地面砖性能的影响。经过大量的对比实验,确定了生产低成本诺砂地砖的最佳配比和最佳工艺参数。 通过实验我们发现,对部分物料进行适当的预处理能够大幅度的提高制品的性能;合理掺加有效的外加剂可以提高制品的早期性能;适宜的水灰比、成型压力以及合理的养护方法是保证制品技术指标的关键所在。 通过XRD和SEM对试样的微观测试分析,研究了制品随水化龄期抗压强度与内部的微观结构和水化产物成分的变化,根据不同条件下压制产品的性能和微观结构及其相关关系,以及养护过程中的物理化学变化反应的分析,初步探讨了诺砂地砖的反应行为。 本课题研究的内容是诺砂制作新型建筑材料,属于较新的研究领域。其研究成果对炼铜废渣的开发利用以及对胶凝材料学的发展均有一定的理论意义和明显的环境效益、经济效益及社会效益;并为最终解决诺砂对环境的破坏,最大限度地进行资源的有效利用奠定了基础。

论文目录

• 第1章 前言
• 1.1 国外对固体废弃物的研究现状
• 1.2 我国炼铜废渣的资源状况
• 1.3 炼铜废渣-诺砂的研究现状及应用前景
• 1.3.1 彩色诺砂地砖
• 1.3.2 水泥硅掺和料
• 1.3.3 诺砂磁化肥料的开发
• 1.3.4 诺砂墙体材料产品的开发
• 1.3.5 诺砂化工产品的开发
• 1.3.6 诺砂填料产品的开发
• 1.3.7 诺砂其它产品的开发
• 1.4 炼铜渣利用过程中存在的问题及建议
• 1.4.1 存在的主要问题
• 1.4.2 建议
• 1.5 本课题研究的目的、意义及内容
• 1.5.1 本课题研究的目的和意义
• 1.5.2 本课题研究的内容
• 第2章 实验用品、设备、原料及实验设计
• 2.1 实验用品及主要设备
• 2.2 实验用原料
• 2.2.1 诺砂
• 2.2.1.1 诺砂的化学成分
• 2.2.1.2 诺砂的矿物成分
• 2.2.1.3 诺砂的其它特性
• 2.2.2 粉煤灰
• 2.2.3 水泥
• 2.2.4 生石灰
• 2.3 实验设计
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.2 实验流程图
• 2.3.3 测试手段
• 第3章 实验研究与结果分析
• 3.1 配料体系的确定
• 3.1.1 诺砂用量的确定
• 3.1.2 水泥用量的确定
• 3.1.3 粉煤灰与石灰比的确定
• 3.1.4 小结
• 3.2 物料的预处理
• 3.2.1 粉磨对制品性能的影响
• 3.2.2 陈化时间的确定
• 3.2.3 小结
• 3.3 外加剂试验
• 3.3.1 粉煤灰活性激发的研究
• 3.3.1.1 粉煤灰活性的物理激发
• 3.3.1.2 粉煤灰活性的化学激发
• 3.3.1.2 粉煤灰活化机理分析
• 3.3.2 早强剂试验
• 3.3.2.1 早强剂种类的确定
• 3.3.2.2 早强剂用量的确定
• 3.3.2.3 注意的问题
• 3.3.3 减水剂试验
• 3.4 水灰比试验
• 3.5 成型压力试验
• 3.5.1 压制成型的工艺原理
• 3.5.2 试验条件
• 3.5.3 试验结果及分析
• 3.6 养护条件的确定
• 3.6.1 实验原理
• 3.6.2 试验方案
• 3.6.3 试验结果及分析
• 3.6.4 炎热气候对诺砂地砖特性的影响
• 3.7 产品技术指标
• 3.7.1 技术方案
• 3.7.2 制品性能指标
• 3.7.3 试体浸出率测试
• 第4章 诺砂制品水化过程与机理的探讨
• 4.1 诺砂样品的XRD分析
• 4.2 诺砂实体砖制品的SEM扫描电镜分析
• 4.3 制品的水化过程分析
• 4.3.1 水泥水化过程
• 4.3.1.1 硅酸盐水泥熟料矿物的水化
• 4.3.1.2 硅酸盐水泥的水化
• 4.3.2 诺砂在地砖中的硬化及固结机理
• 4.3.2.1 诺砂中活性组分的增强作用
• 2[SiO₄]对诺砂制品的密集增强作用'>4.3.2.2 诺砂中Fe₂[SiO₄]对诺砂制品的密集增强作用
• 3与Fe[OH]₂凝胶体的增强作用'>4.3.2.3 诺砂中铁组分形成的Fe（OH）₃与Fe[OH]₂凝胶体的增强作用
• 4.3.3 粉煤灰在地砖中的硬化及固结机理
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢