试析新型复合胶结材料的性能及在尾矿胶结中的应用研究

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1、分类号：X753密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文新型复合胶结材料的性能及在尾矿胶结中的应用研究葛会超申请学位级别：硕士学位专业名称：化学工艺指导教师姓名：吕宪俊职称：教授山东科技大学二零零七年五月论文题目：新型复合胶结材料的性能及在尾矿胶结中的应用研究作者姓名：葛会超入学时间：2004年9月专业名称：化学工艺研究方向：环境污染防治与工程技术指导教师：吕宪俊职称：教授论文提交日期：2007年5月论文答辩日期：2007年6月6日授予学位日期：STUDYONPERFORMANCEANDAPPLICATIONINTAILINGC

2、EMENTAIONOFANOVELCOMPOSITEBINDINGMATERALADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFENGINEERINGfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyGeHuichaoSupervisor:ProfessorLuXianjunCollegeofChemicalandEnvironmentalEngineeringMay2007声明本人呈交给山东科技

3、大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofEngineeringinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofac

4、knowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要胶结材料可以说是矿山尾矿胶结工艺中料浆配合设计的核心，它既是决定胶结体强度的关键指标，又是影响工艺成本的最重要因素。因此，开发低成本、性能优良的新型胶结材料成为国内外矿业学者广泛关注和研究的热点。针对传统尾矿胶结材料存在用量大、成本高及性能差等问题，本文主要探讨以普通硅酸盐水泥和改性水淬渣胶凝材料作为原料复合

5、而成的新型胶结材料。主要从新型复合胶结材料的组分配合、胶结机理以及固结尾砂的应用三个方面进行研究，旨在开发出一种性能较传统胶结材料更优良的新型材料。通过对新型胶结材料组分配合研究发现：尾砂骨料的粒度是影响新型胶结材料最佳组分配合比的关键因素，两者之间存在明显的匹配性——随着尾砂粗粒级含量的增加，对应最佳组分中的改性水淬渣胶凝材料含量要增加。基于以上研究结果，总结出新材料的特性，同时从复合理论分析了新材料性能优异的原因。在胶结机理研究中，利用SEM、EDS、XRD和DSC对新型胶结材料水化产物微观分析发现：与普通硅酸盐水泥或铝酸盐水泥的

6、水化产物不同，不含水化铝酸盐，不含或含有极少量的Ca(OH)2，主要为微晶或隐晶结构的C-S-H凝胶或C-S-A-H凝胶。基于以上研究，初步探讨新型胶结材料的水化作用机制：一方面就是利用硅酸盐水泥水化生成的碱性产物发生二次反应，激发水淬渣胶凝材料；另一方面，由于“晶种诱导结晶”作用使水化反应历程和产物有所不同。进而分析出其胶结机理：不同组分配合的胶结材料的水化产物不同，根据胶结骨料粒度的不同，要求水化产物在胶结体系中要么起填充颗粒空隙作用、要么起骨架支撑作用。这也解释了组分配合与尾砂粒度存在的匹配性关系的原因。最后，以固结北洺河铁矿尾

7、砂的应用研究为例，利用二元正交回归试验，建立胶结强度的二元二次模型。同时，基于复合胶结材料最佳配合比与胶结尾砂粒度的匹配性关系，提出利用多元正交试验，建立胶结强度多元线性模型，以便对胶结最佳工艺条件的选择与控制。本研究对开发新型尾矿胶结材料提供技术支持和理论依据，同时，提出建立强度与相关因素数学定量关系能指导胶结材料在尾矿胶结实际生产中更好的应用。关键词：复合胶结材料，尾矿，胶结，水化产物，胶结机理，强度模型山东科技大学硕士学位论文摘要AbstractBindingmaterialsisthecoreofslurrydesignint

8、hetailingscementationprocess,asitisnotonlythekeyindexofcementationstrengthbutalsothemostimportantfactoroftech-