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尾矿作为我国大宗工业固废来源之一,在当前经济技术条件下利用率仍较低。探索尾矿开发利用的新途径,成为我国生态文明建设与社会可持续发展的必然要求。本论文以硅质尾矿资源化利用为目的,研究了机械活化硅质金尾矿的火山灰活性及水化特性,为硅质尾矿火山灰活性和水化特性的评价提供了理论基础。基于活化尾矿的活性,制备出尾矿基复合硅酸盐水泥,为尾矿的利用开辟了新途径。硅质尾矿火山灰活性研究发现:机械活化有助于硅质金尾矿火山灰活性的提高,活性受尾矿粒度、比表面积、结晶程度、化学成分及矿物相组成等因素的共同影响。活化后的硅质金尾矿的活性指数达到75.63%。尾矿中不同矿物相的存在对活化尾矿火山灰活性的提高具有不同的贡献,云母的非晶化程度较高,为63%;长石次之,其非晶化程度为45.1%;石英矿物的非晶化程度较低,为19.1%。金尾矿中典型矿物的火山灰活性研究表明:活化过程中,不同矿物的粒度、比表面积、孔含量等表现出不同的变化规律,但其非晶化程度、碱浸出率、火山灰活性指数等指标均随活化时间的延长及比表面积的增加呈持续增加趋势。当云母、长石、石英的比表面积分别为28.82m2/g、6.08m2/g、5.63m2/g时,云母矿物的碱浸出率、火山灰活性指数及非晶化程度分别为40.38%、94.36%、85.01%,长石为14.58%、83.01%、57.63%,石英为9.09%、76.4%、44.64%。由此可见,尾矿中铝硅酸盐矿物长石、云母的存在更有利于机械活化尾矿火山灰活性的提高。硅质尾矿水化特性研究表明:硅质金尾矿经活化后具备火山灰质材料的基本特性,在常温有水的条件下可与Ca(OH)2反应生成胶凝产物,表现出水硬性。具体表现为:活化后的硅质尾矿可与Ca(OH)2反应生成无定形的C-(A)-S-H凝胶,与CaO和CaSO4组成的复配激发剂反应生成无定形C-(A)-S-H和纤维状钙矾石。碱激发尾矿固结体的抗压强度随养护龄期的增加呈现增长趋势。尾矿中典型矿物的水化特性研究表明:CaO激发活化石英固结体的主要水化产物为无定形C-S-H凝胶,激发活化长石、云母时的主要水化产物为无定形C-(A)-S-H,且激发活化云母时可检测到少量水化钙黄长石和类水滑石相。CaO含量的变化影响固结体强度发展及水化产物含量,对水化产物的种类及形貌没有明显影响。使用CaO和CaSO4组成的复配激发剂激发活化长石、云母时的主要水化产物为无定形C-(A)-S-H和纤维状钙矾石,钙矾石在固结体的孔隙中发育较好,且可与无定型的C-(A)-S-H相互交织包裹在未反应的颗粒表面,有利于固结体强度的发展。活化硅质金尾矿的应用研究表明:活化金尾矿可作为水泥活性掺合料使用。活化尾矿的加入引起尾矿基复合硅酸盐水泥体系的二次水化反应。水化过程中,尾矿与水泥水化产物Ca(OH)2反应生成C-(A)-S-H凝胶。当活化尾矿掺量为10%时,尾矿基复合硅酸盐水泥的抗压/抗折强度、凝结时间、安定性等基本性能可满足42.5水泥要求。当掺量达到30%时,其性能满足32.5水泥要求。尾矿基复合硅酸盐水泥水化动力学研究表明:尾矿的加入降低了水泥水化放热速率及放热量,复合水泥的水化过程受结晶成核与晶体生长、相边界反应及扩散三个过程共同控制,其水化历程符合Krstulovic-Dabic模型。