【摘 要】
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我国是钨资源大国,钨金属年产量居世界首位,在钨矿选矿过程会产生大量尾矿。截至目前,我国的钨尾矿堆存量已达到2000万吨,在占用大量土地的同时也会对环境造成一定的危害。本文以钨尾矿为原料制备人造石,为实现钨尾矿资源的二次利用和缓解钨尾矿堆存问题提出了新的途径。为使钨尾矿人造石性能达到国家标准,本文系统研究了骨料级配、制备工艺以及增强材料对钨尾矿人造石力学性能的影响,主要研究内容及结果如下:（1）基于
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我国是钨资源大国,钨金属年产量居世界首位,在钨矿选矿过程会产生大量尾矿。截至目前,我国的钨尾矿堆存量已达到2000万吨,在占用大量土地的同时也会对环境造成一定的危害。本文以钨尾矿为原料制备人造石,为实现钨尾矿资源的二次利用和缓解钨尾矿堆存问题提出了新的途径。为使钨尾矿人造石性能达到国家标准,本文系统研究了骨料级配、制备工艺以及增强材料对钨尾矿人造石力学性能的影响,主要研究内容及结果如下:（1）基于最大密实度理论,选用分形理论与变k法进行骨料级配设计及试验验证。研究结果表明:采用分形骨料级配制备人造石时,当分形维数F=2.7时力学性能最强,弯曲强度为45.49MPa,抗压强度为201.74MPa;变k法骨料级配在k1=0.65,k2=0.8时力学性能达最优,其弯曲强度为42.02MPa,抗压强度为173.55MPa,对比可知,分形骨料级配方案优于变k法骨料级配。（2）基于人造石的组分特性及固化机理,系统研究了填料用量、树脂系统及人造石成型工艺对人造石力学性能的影响规律,结果表明:当填料用量为25wt%,树脂用量为11wt%,固化剂用量为1.0～1.5wt%,硅烷偶联剂用量为1.0wt%,真空振压时间为270s,高温固化温度为90℃,高温固化时间为2h时,钨尾矿人造石性能最优,其弯曲强度为41.61MPa,抗压强度为187.69MPa,气孔率为0.077%,吸水率为0.032%。采用响应曲面法对制备工艺进行优化;得到优化后工艺条件为:分形维数F=2.61、填料用量为21.49wt%、树脂用量为11.35wt%,此时弯曲强度为41.83MPa,抗压强度191.27MPa,气孔率为0.069%,吸水率为0.029%,各项性能均得到一定提升。（3）对比不同种类纤维对钨尾矿人造石的增强效果,结果表明,玻璃纤维的增强效果最好,当纤维长度为9mm,纤维掺量为0.6wt%时增强效果最好,纤维增强人造石弯曲强度达42.13MPa,抗压强度达188.86MPa;对玻璃纤维进行超声-偶联改性,在超声波功率为1800W,硅烷偶联剂KH-570溶度为6wt%,反应温度为70℃,反应时间为120min时,增强效果最好,人造石弯曲强度为45.64MPa,抗压强度为197.38MPa;在醇水比1:1,KH-570用量为6wt%,温度为80℃,时间为120min时对填料改性效果最好,由扫描电子显微镜（SEM）对其进行微观形貌分析,可知改性填料的分散性得到显著提高;改性玻璃纤维-改性填料复合增强,其性能得到极大提升,弯曲强度与抗压强度相较于未经增强钨尾矿人造石分别提高了14.85%、11.53%,吸水率0.027%,耐磨性2.1 g/m~2,莫氏硬度＞6,抗球落冲击10J,各项性能均符合标准JG/T463-2014。
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