【摘 要】
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水泥作为世界范围内使用量排首位的胶凝材料,由于其生产过程中原材料的不可再生和高能耗特点,寻找水泥的替代材料是当下亟待解决的问题。目前使用最广泛的方法是用工业废渣作为矿物掺合料替代水泥,粉煤灰是一个经典的例子。镍渣是冶炼红土镍矿生产金属镍或镍铁合金过程中的固体废弃物,生产1t镍约产生10t镍渣,历年产生的镍渣大部分处于露天堆积状态,不仅占用土地,还有可能因重金属浸出对生态环境产生污染。考虑到工业废弃
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水泥作为世界范围内使用量排首位的胶凝材料,由于其生产过程中原材料的不可再生和高能耗特点,寻找水泥的替代材料是当下亟待解决的问题。目前使用最广泛的方法是用工业废渣作为矿物掺合料替代水泥,粉煤灰是一个经典的例子。镍渣是冶炼红土镍矿生产金属镍或镍铁合金过程中的固体废弃物,生产1t镍约产生10t镍渣,历年产生的镍渣大部分处于露天堆积状态,不仅占用土地,还有可能因重金属浸出对生态环境产生污染。考虑到工业废弃物作为矿物掺合料已有先例,本课题以固废利用为出发点,从性能和环境影响两方面探索镍渣作为矿物掺合料的可行性,为其再利用的研究提供参考资料。研究一种矿物掺合料,首先要研究其火山灰活性。本文先采用机械活化方法改善镍渣活性,研究镍渣替代水泥的比例(10%到40%)和镍渣的细度对镍渣水泥胶砂强度的影响。试验发现,镍渣前期基本无活性,7d胶砂强度随着镍渣掺量增高而下降,210d时,镍渣掺量为10%的胶砂强度与纯水泥砂浆强度相近,但掺量提高后强度下降明显;其中抗折强度的下降程度高于抗压强度,镍渣掺入还会导致胶砂试件孔隙率大大提高。由于镍渣活性低,本文尝试用不同的蒸汽养护方法来改善、激发镍渣活性。实验发现,蒸养温度和镍渣掺量是影响镍渣水泥净浆14d性能的主要因素,蒸汽养护可以提高镍渣水泥砂浆14d的性能,可以激发镍渣活性,但是通过热重曲线发现蒸养温度从60℃提升至80℃对镍渣活性提高不大。从电镜图片和能谱分析中发现了高Mg含量的C-S-H凝胶,说明镍渣中的Mg发生了二次水化反应,形成了C-M-S-H凝胶,证明镍渣具有一定活性。对镍渣水泥基砂浆进行生命周期评价分析后发现,掺入镍渣可以显著降低从原料开采到拌合过程中的能耗和有害气体排放量,但是结合强度来看,当镍渣掺入量为10%时,可以实现强度和环境影响的双赢。
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