铁尾矿陶粒制备工艺及混凝土性能研究

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1、分类号:TU310710-2015228029专业硕士学位论文铁尾矿陶粒制备工艺及混凝土性能研究李涵导师姓名职称李晓光教授梁晓农教授级高工专业学位类别申请学位类别工程硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月5日学位授予单位长安大学StudyonPreparationTechnologyofIronTailingsCeramsiteandPerformanceofConcreteAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiHanSupervisor：Prof.LiXiaoGuang

2、Prof.LiangXiaoNongChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文

3、直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要矿产资源是一种不可再生资源，随着矿产资源的日益枯竭，作为铁矿资源开采的伴生产物——铁尾矿，已经成为我国目前堆存量最大的固体废弃物。如何将铁尾矿变废为宝，实现二次利用，成为当今节能减排的研究热点。本文以陕南地区特有的中硅铁尾矿为原材料，成功制备出满足国标要求的铁尾矿陶粒。通过微观分析，掌握了铁尾矿陶粒的烧成机理，并在回转窑内进行工业化生产。同时对铁尾矿陶粒混凝土的各项性能进行研究分析，主要内容及成果如下：（1）对铁尾矿的化学成分进行了详细的分析，发现铁尾

4、矿中存在大量的SiO2和Al2O3，基本满足制备陶粒基础化学成分，通过矿物组成以及差热分析，掌握了铁尾矿的基本特性。在此基础上，选取膨润土、铝矾土作为辅助原料，通过大量试验，验证了铁尾矿制备陶粒的可能性，并对铁尾矿陶粒制备流程进行了研究分析。（2）对原材料的可塑性进行分析，发现在含水率为25%~30%时，铁尾矿陶粒的成球性能最好，且具有较高的早期强度。通过大量配比试验，确定铁尾矿陶粒最佳原材料配比为：铁尾矿:膨润土:铝矾土=7:2:1，煤粉外掺总质量的10%。通过正交试验，确定铁尾矿陶粒实验室最佳烧成制度为：预热温度为350℃，预热时间为30min，焙烧温度为1160℃，焙烧

5、时间为10min，自然冷却。在上述配比和烧成制度上制备出的铁尾矿陶粒，其基本性能检测结果为：堆积密度为820kg/m3，表观密度为1855kg/m3，吸水率为5.63%，筒压强度为7.91MPa。各项性质指标均能满足GB/T17431.1-2010《轻集料及其试验方法》对900级陶粒的要求。（3）对铁尾矿陶粒的烧成机理分析，物相分析结果表明，成品陶粒主要矿物组成为由石英、长石以及莫来石等，对陶粒的强度均有较大贡献。同时由于铁尾矿中Fe2O3含量较高，在制备陶粒时，不仅可以降低陶粒的烧结温度，而且可以被C还原充当发气成分，减小陶粒密度。微观分析中，可以明显看到强度较高的陶粒内部

6、出现的液相较多，生成的液相填充在陶粒内部的颗粒之间时，使陶粒结构相对致密。（4）通过工业回转窑进行了陶粒的大批量工业化试验研究，发现工业试验和实验室试验处在一定程度的差异。由于二者的加热方式不同，工业试验中所需要的温度比实验室低100℃左右。其制备的陶粒基本性能测试结果为：堆积密度860kg/m3，表观密度i1970kg/m3，吸水率为3.94%，筒压强度5.59MPa，略低于实验室制备结果，但也能满足国标要求。（5）采用工业回转窑所制备的陶粒进行铁尾矿陶粒混凝土的试配，通过对铁尾矿陶粒配合比的是设计与试配，发现筒压强度5.59MPa的陶粒可以配置LC15~LC30四种强度等

7、级的陶粒混凝土，且混凝土表观密度均在1950kg/m3以下。通过铁尾矿陶粒混凝基本性能测试，其基本性能满足工程实际的需求。关键词：铁尾矿陶粒配比烧成制度陶粒混凝土iiAbstractMineralresourcesareanunrenewableresource.Withthedepletionofmineralresources,ironoretailingsaretheassociatedproductsofironoreresourcesdevelopment,whichhasbecomethel