矾土尾矿渣在水泥生产中的应用研究

摘要

本课题以矾土尾矿渣为研究对象，分别作为原料配料用于生产不同矿物含量组成的贝利特-硫铝酸盐水泥熟料和贝利特-铝酸盐水泥熟料及对应的硫铝酸钙矿物添加剂和铝酸钙矿物添加剂；研究了两种水泥的水化及物理力学性能；研究了硫铝酸盐和铝酸盐矿物添加剂对普通硅酸盐水泥改性后的水化和物理力学性能；研究了矾土尾矿渣作为水泥混合材及混凝土掺合料对水泥及混凝土基本性能的影响。运用 XRD、SEM、偏光显微镜分析、化学分析、抗压强度测试等探讨了相关性能及机理，分析讨论了其应用价值。
　　研究结果表明：用矾土尾矿渣配料，在1300℃煅烧50min条件下，即可合成主要含C4A3S、C4AF、C2S等矿物的硫铝酸钙矿物熟料添加剂和主要含有 CA、C12A7、C2S等矿物的铝酸钙矿物熟料添加剂。熟料矿物形成良好，几乎不存f-CaO，此时的矿物烧成良好，随着设计熟料添加剂中的C4A3S和CA含量的增加，C2S含量的减少，C4A3S和CA矿物形成量增加。
　　将烧制的熟料添加剂掺加适量石膏磨细制得贝利特-硫铝酸盐水泥和贝利特-铝酸盐水泥，熟料中C4A3S和 CA含量增多，贝利特-硫铝酸盐水泥和贝利特-铝酸盐水泥的凝结时间缩短，早期强度升高。但当C4A3S含量超过30％时，将导致水泥后期强度降低。
　　将制得的贝利特-硫铝酸盐、铝酸盐熟料作为添加剂掺加适量于硅酸盐水泥中时，可有效缩短普通硅酸盐水泥的凝结时间，使早期强度显著提高。硫铝酸盐和铝酸盐矿物添加剂含量适当增加，性能改善效果增强。
　　将尾矿渣粉直接用作水泥混合材，水泥的凝结时间长，强度低；经过还原氧化两种气氛下800℃煅烧处理的矾土尾矿渣作为水泥混合材，水泥的凝结时间缩短，强度明显增加，比矿渣粉水泥稍低而优于粉煤灰水泥试样，还原气氛下处理的尾矿渣水泥色泽好为青灰色，而氧化气氛下处理的尾矿渣水泥为暗红色。作为掺合料配制混凝土，混凝土的塌落度损失较大，但混凝土的强度性能优越。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 尾矿资源概述

1.3贝利特-硫铝酸盐水泥与矿物添加剂

1.4 贝利特-铝酸盐水泥与矿物添加剂

1.5 水泥混合材与混凝土掺合料的研究现状

1.6 研究目的与内容

第二章 实验原料与方法

2.1 实验原料与设备

2.2 实验方法

2.3 性能测试

第三章 矾土尾矿渣配料制备硫铝酸盐水泥及矿物添加剂

3.1硫铝酸盐矿物添加剂的制备及水化性能

3.2 贝利特-硫铝酸盐水泥的制备与性能

3.3改性硅酸盐水泥的制备与性能

3.4 本章小结

第四章 矾土尾矿渣配料制备铝酸盐水泥及矿物添加剂

4.1铝酸盐矿物添加剂的制备及水化性能

4.2贝利特-铝酸盐水泥的制备与性能

4.3改性硅酸盐水泥的制备与性能

4.4 本章小结

第五章 矾土尾矿渣作为混合材及掺合料的研究

5.1 原材料处理与分析

5.2 尾矿渣作为混合材对水泥性能的影响

5.3尾矿渣做掺合料对混凝土性能的影响

5.4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

附录