基本信息
- 項目名稱：
- 環(huán)保型充填膠凝材料的制備及應用研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 利用高爐礦渣、氟石膏等工業(yè)固體廢物制備出充填膠凝材料，通過抗壓強度、標準稠度需水量、凝結時間、析水量、坍落度等指標測定，系統(tǒng)分析了新型膠凝材料的膠凝性能特點，并與普硅水泥相比較，結果表明可以取代水泥作為充填膠結材料。新型充填膠凝材料的研究與應用解決了礦渣堆放問題，降低了充填成本，具有明顯的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益，為高爐礦渣基新型膠凝材料的制備和應用提供理論依據(jù)。
- 詳細介紹：
- 傳統(tǒng)的“粗放型”礦山開采模式所造成的資源開發(fā)與環(huán)境保護的矛盾日益尖銳，由于大量礦山廢棄物排放和地下礦山開采而引發(fā)的環(huán)境污染、地表塌陷、生態(tài)破壞和安全問題已成為不可忽視的重大社會問題。采空區(qū)膠結充填既可以避免地下采礦造成的地表塌陷、生態(tài)破壞和安全隱患，又能夠提高資源利用率、大量消耗固體廢棄物，膠結充填采礦法已得到了礦山企業(yè)的普遍重視，具有顯著的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。 膠凝材料在采空區(qū)膠結充填中具有至關重要的作用，膠凝材料的組成和性能直接影響著膠結充填的效果和成本。本試驗在介紹礦山充填膠結材料的研究應用現(xiàn)狀基礎上，利用高爐礦渣、氟石膏等工業(yè)固體廢物制備出充填膠凝材料，從單軸抗壓強度、標準稠度需水量、凝結時間、析水量、坍落度等指標測定，系統(tǒng)分析了新型膠凝材料的膠凝性能特點，并與普硅水泥相比較，結果表明可以取代水泥作為充填膠結材料。新型充填膠凝材料的研究與應用解決了礦渣堆放問題，降低了充填成本，具有明顯的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益，為高爐礦渣基新型膠凝材料的制備和應用提供理論依據(jù)
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本試驗利用高爐礦渣、氟石膏等工業(yè)固體廢物制備出充填膠凝材料，從單軸抗壓強度、標準稠度需水量、凝結時間、析水量、坍落度等指標測定，與普硅水泥相比較，系統(tǒng)分析了新型膠凝材料的膠凝性能特點。
科學性、先進性及獨特之處
- 膠凝材料在采空區(qū)膠結充填中具有至關重要的作用，膠凝材料的組成和性能直接影響著膠結充填的效果和成本。本試驗利用高爐礦渣、氟石膏等工業(yè)固體廢物制備出可以替代傳統(tǒng)水泥的免煅燒新型充填膠凝材料，既利用工業(yè)固體廢物，又節(jié)約生產(chǎn)成本，對于礦山企業(yè)具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 采空區(qū)膠結充填既可以避免地下采礦造成的地表塌陷、生態(tài)破壞和安全隱患，又能夠提高資源利用率、大量消耗固體廢棄物，膠結充填充采礦法已得到了礦山企業(yè)的普遍重視，具有。新型充填膠凝材料的研究與應用解決了礦渣堆放問題，降低了充填成本，具有明顯的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益，為高爐礦渣基新型膠凝材料的制備和應用提供理論依據(jù)。
學術論文摘要
- 傳統(tǒng)的“粗放型”礦山開采模式所造成的資源開發(fā)與環(huán)境保護的矛盾日益尖銳，由于大量礦山廢棄物排放和地下礦山開采而引發(fā)的環(huán)境污染、地表塌陷、生態(tài)破壞和安全問題已成為不可忽視的重大社會問題。采空區(qū)膠結充填既可以避免地下采礦造成的地表塌陷、生態(tài)破壞和安全隱患，又能夠提高資源利用率、大量消耗固體廢棄物，膠結充填充采礦法已得到了礦山企業(yè)的普遍重視，具有顯著的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。 膠凝材料在采空區(qū)膠結充填中具有至關重要的作用，膠凝材料的組成和性能直接影響著膠結充填的效果和成本。本試驗在介紹礦山充填膠結材料的研究應用現(xiàn)狀基礎上，利用高爐礦渣、氟石膏等工業(yè)固體廢物制備出充填膠凝材料，從單軸抗壓強度、標準稠度需水量、凝結時間、析水量、坍落度等指標測定，系統(tǒng)分析了新型膠凝材料的膠凝性能特點，并與普硅水泥相比較，結果表明可以取代水泥作為充填膠結材料。新型充填膠凝材料的研究與應用解決了礦渣堆放問題，降低了充填成本，具有明顯的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益，為高爐礦渣基新型膠凝材料的制備和應用提供理論依據(jù)。
獲獎情況
- 以本實驗結果為主要內(nèi)容的論文“環(huán)保型充填膠凝材料的制備與應用試驗研究”已投稿“中國資源綜合利用”雜志，稿件在審理中; 以本實驗結果為主要內(nèi)容的科研項目“環(huán)保型充填膠凝材料的制備與應用試驗研究”獲得“挑戰(zhàn)杯”山東科技大學第六屆學生課外學術科技作品競賽一等獎； 以本實驗結果為主要內(nèi)容的論文“環(huán)保型充填膠凝材料的制備與應用試驗研究”已入選“青島市大學生科技節(jié)論文”，稿件在審理中。
鑒定結果
- 作品成果已在淄博、濰坊等地金屬礦山應用，達到生產(chǎn)實際需要，滿足安全生產(chǎn)要求。
參考文獻
- [1]呂憲俊，崔學奇，全尾礦膠結充填技術的研究與應用[J].有色礦冶，2006（08） [2]趙傳卿，胡乃聯(lián)，充填膠凝材料的發(fā)展與應用[J].黃金，2008（01） [3]崔學奇，葛會超，呂憲俊. HP復合型尾礦膠結劑的研究[J].金屬礦山，2007，(11): [4]韓克峰.高爐水渣細磨產(chǎn)品在全尾砂膠結充填中的應用[J].金屬礦山,2001,(7) : [5]程金橋.90年代末我國膠結充填技術展望[J].新疆有色金屬，1996(2) [6]謝長江.高爐水渣在張馬屯鐵礦充填中的應用[J].中國礦業(yè)，1998，7(2) [7]劉同有.閃速爐高爐礦渣膠結充填配合比優(yōu)化選擇與分析[J].中國礦業(yè),2000,9(6) [8]袁宏進，曹維勒 尾砂高水基固化劑充填新技術的應用[J].江蘇地質(zhì),1997，21（3） [9]周愛民，廖全佳.碎石水泥漿充填采礦方法的研究與應用[J].金屬礦山,1997,(9) [10]胡華,孫恒虎,礦山充填工藝技術的發(fā)展及似膏體充填新技術[J],中國礦業(yè),2001（6）
同類課題研究水平概述
- 礦渣的化學活化，是指采用一些能夠激發(fā)礦渣水化活性的化學物質(zhì)，使礦渣玻璃體結構破壞，促進礦渣在常溫下進行水化反應。這些活化劑也可稱為激發(fā)劑、激活劑。?；郀t礦渣的活化劑很多，不同的活化劑有不同的反應過程和水化產(chǎn)物。常用的礦渣活化劑主要為堿性活化劑和硫酸鹽活化劑兩大類。堿性活化劑主要包括堿金屬的硅酸鹽、碳酸鹽和氫氧化物，氧化鈣、氫氧化鈣等；硫酸鹽活化劑主要為硫酸鈉、石膏等。 徐彬等人認為從礦渣的溶出性試驗來看，當?shù)V渣處于PH>12或PH<3的水溶液中時，從礦渣中溶出的硅的量均明顯增加，說明礦渣在這兩種情況下均可以溶解，并有可能生成新的物質(zhì)或形成新的結構。但從膠凝材料學的觀點來看，激發(fā)劑的作用不僅僅是要能使礦渣的潛在活性激發(fā)出來，而且還要有利于穩(wěn)定的水化產(chǎn)物的形成和水化產(chǎn)物網(wǎng)絡結構的形成。因此礦渣在堿性溶液中時，會明顯地呈現(xiàn)出水硬性能，而在酸性溶液中礦渣的水化產(chǎn)物是不穩(wěn)定的不能顯示出水硬性能。堿激發(fā)劑的選擇必須具備以下幾個條件：1.具有足夠的堿性，以保證能夠形成激發(fā)礦渣潛在活性并生成穩(wěn)定水化產(chǎn)物的堿性條件。2.常溫下在水中有較大的溶解度，且溶解速度較快。3.在空氣中具有較好的穩(wěn)定性，不易吸潮或潮解。4.材料易得，有足夠的資源，以保證研究出的產(chǎn)品有較好的適用性。 Tatiana Bakharev等人采用硅酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉等不同的活化劑來活化高爐礦渣，結果表明，以硅酸鈉做活化劑，高爐礦渣膠結體的抗壓強度最高，并且硅酸鈉的模數(shù)越高，凝結時間越短，而抗壓強度會下降。A.R.Brough等人通過硅酸鈉來激活?；郀t礦渣，然后再加入NaCl來調(diào)整凝結時間，發(fā)現(xiàn)在NaCl加入量<4%時，有速凝作用，NaCl加入量>4%卻具有緩凝作用。 Taylor等人通過不同類型的堿激發(fā)實驗得出，在采用Na類堿效果明顯高于采用K類堿作為激發(fā)劑；在膠結體中，C-S-H凝膠中Ca與Si的比例對凝膠的形成有重要影響，通常這一比例和所用的堿類激發(fā)劑的種類和用量有密切的關系。
