高寒高海拔地区低硅铜尾矿基胶凝材料的制备及其性能研究

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当前高寒高海拔地区尾矿库常发生安全及环境事故,同时当地建材因其气候特点相较内陆地区更易受损。因此,研究高寒高海拔地区低硅铜尾矿用于建筑材料的新型处理方式具有重要的现实意义。本研究通过机械粉磨作用强化低硅铜尾矿火山灰活性并探究适宜粉磨参数,同时探讨制备高寒高海拔地区低硅铜尾矿基胶凝材料的适宜条件,最后研究在适宜条件下制备的高寒高海拔地区低硅铜尾矿基胶凝材料的环境适应能力。本文主要工作为:(1)通过借助机械球磨机对低硅铜尾矿进行机械粉磨,实验结果表明机械作用可以提高其硅铝浸出浓度火山灰活性。机械粉磨150 min后,活性指数达到75.5%,硅的浸出浓度达到45.16μg/m L,铝的浸出浓度达到12.12μg/m L,同时,低硅铜尾矿的粒径大部分小于26.70μm,占到90%以上,有10%以上的低硅铜尾矿的粒径大于297.01μm。通过扫描电子显微镜与数字图像分析技术可得机械粉磨后低硅铜尾矿颗粒被细化,通过X射线衍射仪分析可得该过程没有新的物质生成,通过傅立叶变换红外吸收光谱仪分析可得该过程后低硅铜尾矿颗粒化学键发生了微小变化。(2)通过进行经过低硅铜尾矿基胶凝材料的制备试验研究后,得出其适宜配比与工艺条件为液固比0.34、碱激发剂模数1.3、碱掺量0.12、铜尾矿掺量52%、65℃高温养护24 h所制备的地聚物胶凝材料试样3 d、7 d、28 d的抗压强度为41.81 MPa、46.37 MPa、49.46 MPa。经过微观分析后,发现制备的低硅铜尾矿基胶凝材料试样以无定形态凝胶物质为主,内部存在着大量无定形的N-A-S-H和C-S-H凝胶相,将多种矿物晶体紧密胶结一起,并填充在颗粒的孔隙之间,形成结构致密的整体。(3)通过对适宜制备条件下的高寒高海拔地区胶凝材料试样进行了抗冻性能和耐紫外线老化测试实验,发现经过28 d的养护龄期的该胶凝材料试样在冻融循环30次后,质量损失率为2.07%,抗压强度损失率为11.93%;同时,该胶凝材料试样在紫外线试验箱经过照射384 h后,相对动弹性模量达到83.98%,抗压强度达到42.55 MPa,这表明制备的低硅铜尾矿基胶凝材料试样在高寒高海拔地区具有一定的环境适应性能。
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