【摘 要】
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巨量堆积的铜尾矿不仅污染生态环境,引发尾矿坝溃坝,还会增加企业经济负担。利用铜尾矿制备免烧墙体材料是充分利用尾矿资源,节约能耗,降低生产成本的有效途径。本研究进行了铜尾矿固化剂配制和铜尾矿免烧墙体材料制备研究。通过正交试验研究并优化了用于铜尾矿免烧材料的固化剂配比,并通过XRD和SEM探究材料的微观性能及固化机理。通过单因素试验研究固化剂、秸秆、河砂、硅灰用量对材料抗压强度、软化系数和导热系数的影
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巨量堆积的铜尾矿不仅污染生态环境,引发尾矿坝溃坝,还会增加企业经济负担。利用铜尾矿制备免烧墙体材料是充分利用尾矿资源,节约能耗,降低生产成本的有效途径。本研究进行了铜尾矿固化剂配制和铜尾矿免烧墙体材料制备研究。通过正交试验研究并优化了用于铜尾矿免烧材料的固化剂配比,并通过XRD和SEM探究材料的微观性能及固化机理。通过单因素试验研究固化剂、秸秆、河砂、硅灰用量对材料抗压强度、软化系数和导热系数的影响规律,以及成型压力、水料比、自然养护时的温湿度条件等对材料抗压强度的影响规律。研究确定了铜尾矿免烧墙体材料的最佳配比及制备工艺,并对该材料的抗冻性、抗干湿循环等性能及材料对重金属的封固性能进行了系统的研究。研究结果表明:(1)固化剂的最优配比为:钒铁渣、矿渣粉、熟石灰、脱硫石膏和石灰石粉用量分别为30%、40%、20%、4%和6%。固化剂的固化机理是:固化剂在铜尾矿内反应,生成Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O、Ca4Al2O713H2O、C-S-H,增加了材料内部结合力和密实度,从而使铜尾矿免烧墙体材料具有较高的强度和耐水性。(2)铜尾矿免烧墙体材料的最佳配比为铜尾矿、固化剂、硅灰用量分别为78%、20%、2%,此时材料7d的抗压强度和软化系数分别为18.1MPa和0.68,28d的抗压强度和软化系数分别为23.2MPa和0.81,导热系数为0.9095W/(m·K)。(3)成型压力、水料比、以及自然养护时的温湿度条件对铜尾矿免烧墙体材料的抗压强度均有显著影响。从低能耗和低成本制备考虑,材料的最佳制备工艺为:成型压力25MPa、水料比0.14、标准养护。此时材料7d、28d抗压强度分别为20.1MPa、28.6MPa。(4)铜尾矿免烧墙体材料具有良好的抗冻性及抗干湿循环性能,25次冻融循环或干湿循环后,材料的质量均没有明显损失,抗压强度显著增长,且材料的养护龄期越短时,其抗压强度增长幅度越大。铜尾矿免烧墙体材料对重金属元素Cd、As、Cu、Zn有着显著的封固效果,可以安全使用。
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