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江西建材试验与研究302023年7 月矿物掺合料对钨尾矿碱活性的抑制效果研究王青发，胡 彪江西省建材科研设计院有限公司，江西 南昌 330001摘 要：由于钨尾矿具有一定碱活性，故无法直接作为细集料在混凝土中大量使用。为提高钨尾矿的综合利用率，文中分别将粉煤灰、矿渣粉按不同比例替代基准水泥后进行抑制钨尾矿碱活性及钨尾矿胶砂强度试验。结果表明，粉煤灰、矿渣粉的掺入可有效抑制钨尾矿的碱活性。粉煤灰对钨尾矿碱活性的抑制效果要优于矿渣粉，但粉煤灰的掺入对钨尾矿胶砂试件的强度影响较大。将粉煤灰与矿渣粉复掺替代30%基准水泥，可在抑制钨尾矿碱活性的同时，降低对钨尾矿胶砂试件强度的影响。关键词：钨尾矿；碱活性；抗压强度；粉煤灰；矿渣粉中图分类号：TU522 文献标识码：A文章编号：1006-2890（2023）07-0030-03Study on the Inhibition Effect of Mineral Admixtures on the Alkali Activity of Tungsten TailingsWang Qingfa,Hu BiaoJiangxi Building Materials Research and Design Institute Co.Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330001Abstract:Due to the certain alkaline activity of tungsten tailings,they cannot be directly used as fine aggregates in concrete in large quantities.In order to improve the comprehensive utilization rate of tungsten tailings,fly ash and slag powder were replaced with benchmark cement in different proportions to conduct tests on inhibiting the alkali activity of tungsten tailings and the strength of tungsten tailings mortar in this paper.The experimental results indicate that the addition of fly ash and slag powder can effectively inhibit the alkaline activity of tungsten tailings.The inhibitory effect of fly ash on the alkaline activity of tungsten tailings is better than that of slag powder,but the addition of fly ash has a significant impact on the strength of tungsten tailings adhesive sand specimens.Replacing 30%benchmark cement with fly ash and slag powder can suppress the alkali activity of tungsten tailings while reducing the impact on the strength of tungsten tailings mortar specimens.Key words:Tungsten tailings；Alkali reactivity；Compressive strength；Lithium slag；Mineral powder0 引言钨尾矿是钨矿石提炼钨等有价元素过程中排放的固体废弃物1。目前，大量钨尾矿未能得到有效利用，只能堆积在尾矿库中，造成大量土地资源浪费。研究表明，钨尾矿的主要化学成分是 SiO2、Al2O3，主要的矿物组成是石英、石榴石、云母、萤石和绿泥石等，可破碎球磨后作为矿物掺合料或直接作为细骨料在混凝土中使用，也可作为原料烧制陶瓷及泡沫微晶玻璃2-3。朱街禄等4将比表面积达到719 m2/kg的钨尾矿渣粉末替代部分普通硅酸盐水泥进行试验，结果表明，钨尾矿渣粉在普通硅酸盐水泥中的最大掺量可达40%；胡泊等5通过在钨尾矿和石屑一起复合球磨并添加一定量改性剂后成功制备出28 d活性指数为82%的复合掺合料；范佳乐6将钨尾矿经分段式热处理工艺并掺入一定量氧化钇成功制备出了抗压强度达到10 MPa以上的泡沫微晶玻璃试样；王凯文等7以钨尾矿为原料、高岭土和氧化钙为添加剂、聚甲基丙烯酸甲酯为造孔剂，在1200 的烧结温度下成功制备出性能优良的轻质多孔陶瓷。由于加工及运输成本的限制，目前利用钨尾矿制备混凝土矿物掺合料、烧制陶瓷及微晶玻璃的消纳量有限。直接利用钨尾矿作为细集料制备混凝土及砂浆是目前消纳钨尾矿最有效的途径，但通过试验发现，钨尾矿具有碱活性，易发生碱集料反应，对混凝土造成危害。在混凝土中掺入粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料是目前抑制骨料碱活性的常用方法8-9。为提高钨尾矿在混凝土中的利用率，本文分别利用粉煤灰、矿渣粉替代不同比例的水泥进行试验，研究其对钨尾矿碱活性的抑制效果及对胶砂试件抗压强度的影响规律。1 原材料及试验方案1.1 原材料试验所用水泥为 P硅酸盐水泥（基准水泥），粉煤灰为南昌某公司销售的 II级粉煤灰，矿渣粉为九江湖口的 S95 级矿渣粉，钨尾矿取自赣州某尾矿库，碱活性（快速砂浆棒膨胀率）为0.27%，其化学组成及其他性能指标分别见表1 和表2。试验拌合水为自来水。第一作者：王青发（1989-），男，江西赣州人，本科，工程师，主要研究方向为混凝土配制技术及固废综合利用。基金项目：2022 年度省国资委科技创新专项项目 水泥基材料绿色高性能化和智能功能化共性关键技术及应用。江西建材试验与研究312023年7 月表1 钨尾矿化学组成%种类SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3SO3K2ONa2OP2O5钨尾矿71.3710.820.862.876.390.03/0.27表2 钨尾矿性能指标种类细度模数级配区坚固性/%云母含量/%压碎值/%硫化物及硫酸盐含量/%氯离子含量/%表观密度/（kg m-3）堆积密度/（kg m-3）钨尾矿2.7II31.191.00.0002 6701 5001.2 试验及研究方案1.2.1 掺合料对钨尾矿碱活性抑制试验方案为研究粉煤灰、矿渣粉对钨尾矿碱活性的抑制效果，分别将粉煤灰、矿渣粉按不同比例替代部分基准水泥后，参照 GB/T 146842022 建筑用砂规定的碱-硅酸盐反应（快速法）制备胶砂试件，并测试胶砂试件在80、1 mol/L的 NaOH溶液中养护14 d后的膨胀率。根据试验结果分析粉煤灰、矿渣粉对钨尾矿碱活性的影响规律。试验配合比见表3。表3 掺合料对钨尾矿碱活性抑制试验配合比g编号基准水泥粉煤灰矿渣粉钨尾矿水1440009902072396440990207335288099020743081320990207539604499020763520889902077308013299020783084488990207930866669902071030888449902071.2.2 掺合料对钨尾矿胶砂试件抗压强度影响试验方案为研究粉煤灰、矿渣粉对钨尾矿胶砂试件抗压强度的影响，分别将粉煤灰、矿渣粉按不同的比例替代部分基准水泥后，参照 GB/T 176711999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）（用钨尾矿替代 ISO标准砂）制备胶砂试件，标准养护28 d后进行抗压强度试验。根据试验结果，分析粉煤灰、矿渣粉用量对钨尾矿胶砂试件抗压强度的影响规律。试验配合比见表4。表4 掺合料对钨尾矿胶砂试件抗压强度影响试验配合比g编号基准水泥粉煤灰矿渣粉钨尾矿水1450001 35022524054501 35022533609001 350225431513501 35022554050451 35022563600901 350225731501351 350225840545901 350225936067.567.51 3502251031590451 3502252 结果与讨论2.1 掺合料对钨尾矿碱活性抑制试验结果将粉煤灰、矿渣粉按不同比例替代部分基准水泥后，参照GB/T 146842022建筑用砂规定的碱-硅酸盐反应（快速法）制备胶砂试件，并测试胶砂试件在80、1 mol/L的 NaOH溶液中养护14 d后的膨胀率，试验结果见表5。表5 掺合料抑制钨尾矿碱活性试验结果%编号粉煤灰掺量矿渣粉掺量试件14 d膨胀率1000.2721000.1432000.0643000.0250100.2060200.1670300.11810200.08915150.051020100.04由表5 可知，粉煤灰、矿渣粉的掺入都能有效抑制钨尾矿的碱活性，但粉煤灰对钨尾矿碱活性的抑制效果要远优于矿渣粉。当粉煤灰掺量由0增至30%时，试件的14 d膨胀率由0.27%降至0.02%，降幅为92.6%；当矿渣粉掺量由0 增至30%时，试件的14 d膨胀率由0.27%降至0.11%，降幅为59.2%；当粉煤灰掺量和矿渣粉复掺替代30%基准水泥时，试件的14 d膨胀率均小于0.10%，满足规范要求，且试件的膨胀率随着粉煤灰掺量的增加而降低。2.2 掺合料对钨尾矿胶砂试件抗压强度影响试验结果分别将粉煤灰、矿渣粉按不同的比例替代部分基准水泥后，参照 GB/T 176711999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）（用钨尾矿替代 ISO标准砂）制备胶砂试件，标准养护28 d后进行抗压强度试验。试验结果见表6。表6掺合料对钨尾矿胶砂试件强度影响试验结果编号粉煤灰掺量/%矿渣粉掺量/%28 d抗压强度/MPa10048.4210043.7320041.7430036.5501051.1602049.5703048.68102046.69151545.510201044.8由表6 可知，粉煤灰的掺入明显降低钨尾矿胶砂试件的抗压强度，而矿渣粉的掺入则会使钨尾矿胶砂试件的抗压强度呈先提高后降低的趋势。当粉煤灰掺量由0 增至30%时，试件的28 d抗压强度由48.4 MPa降至36.5 MPa，降幅为24.5%；当矿渣粉掺量由0 增至10%时，28 d抗压强度由48.4 MPa增至51.1 MPa，增幅未5.6%；当矿渣粉掺量由10%增至20%时，试件的28 d抗压强度由51.1 MPa降至48.6 MPa，降幅为4.9%；当粉煤灰与矿渣粉复掺替代30%基准水泥时，可有效降低粉（下转第37 页）江西建材试验与研究372023年7 月3 结语聚丙烯纤维的掺入能够有效地改善聚丙烯纤维混凝土的力学性能、抗氯离子渗透性能和抗酸侵蚀性能。其中，当1.0%的聚丙烯纤维加入混凝土中，其力学性能、抗氯离子渗透性能和抗酸侵蚀性能最优。聚丙烯纤维加入混凝土中后，能防止混凝土试块裂缝产生，而聚丙烯纤维混凝土的耐久性能得到改善的主要原因为聚丙烯纤维的加入能够有效改善混凝土内部的空隙结构。参考文献 1 Y.Akkaya，S.P.Shah，M.Ghandehari.Influence of fiber dispersion on the performance of microfiber reinforced cement composites J.ACI Special Publication 216，2003，216：1-18.2 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