赤泥/尾矿/页岩协同制备免烧建材及性能研究

• 作 者: 袁健博
• 出 处: 中国地质大学(北京)
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 赤泥 尾矿 页岩 可3D打印建材 免烧砖

赤泥、尾矿等工业固体废弃物的堆存不仅占用宝贵的土地资源,还会污染城市地下水,给居民的生活环境带来困扰。此外,矿山与山体中的页岩存量巨大,其大量堆放时常导致山体滑坡,发生泥石流,影响人们的行车安全,解决此类环境与安全问题早已迫在眉睫。可3D打印建材及免烧砖材料为利用固体废弃物制备绿色节能材料提供了便利,可综合利用各城市及周边地区的常见固体废弃物,原料及运输成本得以降低,且节能环保。本论文主要利用赤泥、尾矿、页岩等为主要原料制备可3D打印建筑材料及免烧砖,具体包括:(1)利用赤泥、粉煤灰、铁尾矿协同制备可3D打印建筑材料;(2)利用金尾矿及尾矿山上的围岩协同制备免烧砖;(3)大掺量利用山体中的页岩制备免烧砖建材。三种材料均通过加入大量工业固体废弃物来协同制备,具有一定的社会效益及经济效益。对赤泥/粉煤灰/铁尾矿基可3D打印建筑材料的物理性能、力学性能、微观结构和重金属浸出性能进行了研究,其结果表明,由15%赤泥、45%铁尾矿、9%粉煤灰、30%水泥和1%FDN减水剂组成的砂浆材料具有良好的物理性能和力学性能,其初凝和终凝时间分别为80 min、130 min,流动度为205 mm,28天抗折和抗压强度分别为11.91 MPa、39.1 MPa,满足3D打印建筑材料的基本要求。通过SEM观察,该种材料的水化产物主要为氢氧化钙、钙矾石和C-S-H凝胶,铁尾矿作为细骨料在硬化基体中被C-S-H凝胶包裹,胶凝基质与骨料之间紧密地粘结在一起。浸出毒性试验结果表明,研制的可3D打印建筑材料是环境可接受的。对金尾矿/围岩免烧砖的力学性能进行了系统研究,探讨了养护方式、原料添加量、骨胶比对免烧砖力学性能的影响。研究发现,干法养护较湿法养护更适合于金尾矿/围岩免烧砖,有利于其力学性能的稳定增长;当金尾矿用量为45%、围岩30%,骨胶比1.2时,金尾矿免烧砖的力学性能最优,达到了25.63 MPa。此外,对比研究了养护方式、成型压力、骨胶比对页岩免烧砖力学性能的影响,结果表明,页岩免烧砖更适合采用湿法养护,当成型压力为45 KN,骨胶比为0.16(页岩65%、铁尾矿5%)时,页岩免烧砖的28天强度最高,可达到37.32 M Pa。