原创《铁尾矿免烧砖的制备与性能》
本文是关于研究方面论文范本和铁尾矿免烧砖和制备和性能相关在职研究生论文范文。
摘 要?押以商洛铁尾矿为主要原料,以河沙为骨料、水泥为凝胶材料,并结合少量添加剂（缓凝剂、减水剂）制备MU15级免烧砖, 研究了河沙与尾矿比例、水泥用量、水胶比对免烧砖的力学性能的影响.结果表明：铁尾矿与河沙5:4,水泥用量占河沙与铁尾矿总质量的15%,用水量占固料总量的15%,养护时间28 d可制得抗压强度、抗折强度均达到MU15级标准的掺尾矿免烧砖.
关键词：免烧砖；铁尾矿；抗压强度；抗折强度
中图分类号：TD926.4 文献标识码：Ａ 文章编号：1674-0033（2016）06-0030-04
A Study on Preparation and Properties of Baking-free
Brick by Iron Tailings
LI Yan-yi, CHANG Liang-liang, LI Chun
(College of Chemical Engineering and Modern Materials / Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources, Shangluo University, Shangluo 726000,Shaanxi)
Abstract:Using iron tailings, river sand, cement, and a all amount of additives (retarder and water reducing agent) to prepare the level-MU15 baking-free brick, the mechanical properties are discussed by change of the proportion of river sand and tailings, the dosage of the water and the dosage of cement. The results show that the best preparation condition is that the proportion of river sand and tailings being 5:4, the cement accounting for 15% of total, the water consumption accounting for 15% of the total solid materials, after 28 d compressive strength,can meet standard required of iron tailings baking-free brick.
Key words:baking-free brick; iron tailings; compressive strength; rupture strength
尾矿是选矿后产生的最主要固体废弃物,具有种类多,数量大,性质复杂等特点[1],在再利用方面具有相当大的难度.我国平均尾矿利用率不到10％,而铁尾矿又是尾矿中的一种比较常见的类型,在尾矿中占有较大的比例,目前铁尾矿的排放量以年均20％的速度增长.当前,我国对铁尾矿的处理方式主要是建立尾矿库采用堆存处理,这种方式不仅占用了大量的土地、破坏当地生态环境,而且筑坝成本高,一旦溃坝会产生不可估量的非自然灾害和经济损失.最大化利用废弃的尾矿资源,既能节约土地资源,解决尾矿占地等问题,也能促进经济发展,提高建材质量,节约建材成本.商洛山多土壤资源匮乏,用尾矿制作免烧砖可以实现经济可持续发展.现在世界各国都非常重视铁尾矿的综合利用[2],他们在尾矿综合利用方面投入大量人力、财力,研究领域及方向种类繁多[3],尾矿综合利用的程度已成为各个国家衡量其工业水平和经济发达程度的标志.
目前,最活跃的研究领域是尾矿建材的开发利用[4].我国对铁尾矿综合利用的研究发展比较快,但起步较晚[5-8].国内铁尾矿的综合利用主要有：墙体材料[9]、制备水泥、装饰材料[10-11]等.尾矿制备的免烧砖强度高,建筑耐久性好,尺寸可控性好,加之具有完整的外形、均一的色泽、古朴自然的外观,除了可做承重的墙体材料外还可以用于装饰墙体材料.免烧砖的特性也优于其他烧结砖,主要是在掺尾矿的混合物中加入一定比例的凝固剂以及微量的化学添加剂,使其粒度、湿度达标,在混合、强化、压制成型及养护处理后可获得免浸泡的高强免烧砖.免烧砖在取代粘土砖方面具有更强的竞争力和发展前景[12-14].利用商洛本地铁尾矿混合河沙、水泥以及少量添加剂制备免烧砖,并探索其高抗压性能的最佳制备工艺.
1 材料与方法
1.1 实验原料与仪器
商洛大西沟铁尾矿,建筑用河沙,复合硅酸盐水泥（P.C-32.5R）,减水剂以及缓凝剂.主要仪器有DKZ-5000型电动抗折试验机（精度1%,最大负荷5 000 N,电压220 V,功率10 W）,微机控制电子万能试验机（型号WDW-50,精度等级0.5）,YH-480型标准恒温恒湿养护箱,-S型水泥胶砂搅拌机（功率0.55/0.37 KW）,90TDY4-2永磁低速同步电动机.
对试验所用的铁尾矿进行物相成分分析和粒度分析,如表1、表2所示.
试验中使用的减水剂为聚羧酸系减水剂（PC减水剂）,用量占凝胶质量的0.8%左右；实验用水为商洛本地自来水.
1.2 制备方法
将铁尾矿和河沙干燥,加入水泥混合均匀后,再加入水和水泥强化剂混合搅拌2 min.将混合均匀的原料倒入指定的砖模具中,在一定的震荡压力下压制成砖坯,放入恒温养护箱（养护温度20 ℃&plun;1℃,温度不低于95%）中1 d后脱模,然后继续养护28 d,得到成品免烧砖.试验中每组相同的砖制作3块,通过检测28 d后每组砖的平均抗压性能来优化成型材料的配比.
1.3 免烧砖的测试
DKZ-5000型电动抗折试验机（精度1%,最大负荷5 000 N,电压220 V,功率10 W）、微机控制电子万能试验机（型号WDW-50,精度等级0.5）进行免烧砖的抗压抗断强度测试.
2 结果与讨论
2.1 尾矿与河沙的配比对免烧砖强度的影响
向尾矿中掺入少量河沙作为粗料级骨料,在不添加水泥强化剂的情况下,水泥量10%,用水量15%保持不变,仅改变水泥与河沙的质量比例进行试验,试验中尾矿与河沙配比依次为4:5、1:1、5:4、5.5:3.5,试验结果如图1所示.
由图1可以看出,随着铁尾矿比例的逐渐增多与河沙的逐渐减少,免烧砖抗压强度明显增加,但当铁尾矿多于50%,免烧砖的抗压强度又有所下降.由此确定河沙与尾矿的最佳配比为4:5,这是由于较小粒度的尾矿在混料搅拌过程中分子间范德华力的作用促进河沙等骨料之间产生粘结力,使物料之间理化作用加剧,密度增加,在振动成型过程中有重要作用；尾矿掺量的不断提高,骨料含量降低,相互作用减弱,强度出现下降趋势.实验证明在尾矿中加入适量的河沙有利于免烧砖强度的提高.
2.2 胶砂比对免烧砖抗压强度的影响
作为胶结材料,水泥的使用量直接影响免烧砖的力学性能和成本.在尾矿河沙配比、水用量确定的条件下,即用水量占固体总量15%,尾矿与河沙配比不变,仅改变水泥用量（其加入量依次为10%、13%、15%、17%）进行试验,其结果如图2所示.
由图2可以看出,随着水泥量的增加免烧砖的抗压强度逐渐增加,当水泥用量为15%,用水量占固体总量的15%,水泥、铁尾矿、河沙的最佳比例为15:47.2:37.8,可以制备出抗压强度达到MU15的免烧砖,这是由于加入水泥与河沙在水化过程中产生大量硅酸钙,将尾矿颗粒包裹形成三维的骨架,很大程度上提高材料的力学性能.）.
2.3 水的添加量对免烧砖的抗压抗断强度的影响
水作为胶结剂,其加入量直接影响免烧砖性能,因而需要研究混合搅拌中水的加入量对免烧砖性能的影响,设定拌合用水量为水量占固体干料总量的比例.用水量不同既影响免烧砖成型后的密实度,又影响免烧砖的强度.在尾矿、河沙、水泥配比确定的条件下只改变用水量（分别加入水为15%、17%、20%、22%）,研究用水量对免烧砖强度的影响,其力学性能测试结果如图3所示.
通过图3可以看出,加入水量为固体干料总量的15%时,免烧砖的抗压强度达到最高14.7 MPa,当用水量超过15%时,免烧砖的抗压强度逐渐减小,由此确定免烧砖的最佳用水量为15%.由于用水量太少不利用压制成型,脱模时易发生破裂；用水量过多震荡时导致部分水分流失,同时有少量水泥随之溢出,影响免烧砖的抗压强度,而且会出现很多孔隙,直接影响免烧转的力学性能,并且在加入水量较多的砖块表面出现明显的河沙,进一步说明了水泥的流失.
3 结论
本研究以陕西商洛大溪沟铁矿尾矿为原料制备免烧砖,通过掺入骨料对比试验后,在建筑用砂适量的配比下,可以达到设计强度要求；在掺入适量胶凝材料后,其免烧砖制品的强度明显提升；当铁尾矿与河沙用量比为5:4,水泥在固料中占15%,用水量5%,减水剂与葡萄糖酸纳缓凝剂用量为（0.8+0.03）%时,可制得各项性能符合JC/T422—2007《非烧结垃圾尾矿砖》标准要求的MU15级铁尾矿免烧砖.
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研究论文参考资料：
本文总结，这篇文章为适合铁尾矿免烧砖和制备和性能论文写作的大学硕士及关于研究本科毕业论文，相关研究开题报告范文和学术职称论文参考文献。
