基于含镁尾矿制备氧化镁材料与性能及研究.pdf

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Material Science and Technology

Preparation of MgO Material
from Magnesite Tailings and its Properties



A Thesis in
Environmental Engineering
by
XXX
Advised by
Prof. XXX and XXX

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Solid waster utilization




March, 2012
承诺书

本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立进
行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,
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涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标
明。
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论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库
进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)




作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
随着全球资源紧张,环境污染问题日益突出,最大程度地循环利用资源摆在我们面前亟待
解决。本文以工业含镁尾矿为原料,经矿物组成设计、配料计算、粉磨和适宜的煅烧工艺,制
备新型水工 MgO 膨胀剂;同时,采用含镁尾矿为原材料,使用均匀沉淀法制备纳米 MgO 材料
的可行性探索。论文重点研究了 MgO 膨胀剂和纳米 MgO 的制备工艺;MgO 膨胀剂在水泥净
浆、砂浆及混凝土中的膨胀性能;MgO 的水化膨胀机理及水化动力学,并建立 MgO 的水化膨
胀模型。
本文以含镁尾矿为原料,制备了生态型混凝土 MgO 膨胀剂,并对膨胀剂的性能及掺膨胀
剂的水泥浆体的物理性能进行了研究。随 MgO 膨胀剂掺量增加,水泥浆体的标准稠度用水量
增加,凝结时间延长。掺膨胀剂的水泥净浆和砂浆早期膨胀快,后期膨胀趋缓,随养护龄期延
长和膨胀剂掺量增加,膨胀量逐渐增大。MgO 及水化产物能够有效的填充水泥浆体孔隙,细化
其孔结构,增加无害孔的比例,降低有害孔的比例,改善水泥浆体微观结构。掺加适量的粉煤
灰可较好地抑制 MgO 的过分膨胀和收缩。
以轻烧菱镁尾矿和白云石尾矿为原料,氨水为沉淀剂,采用均匀沉淀法制备出立方面心结
构纳米 MgO 粉体,平均粒径为 ,并探讨了纳米 MgO 在抗菌材料、催化剂及化学吸附
剂等方面的应用。
分析 pH 和养护温度对 MgO 水化程度的影响。在强碱性环境中,溶液中早期离子浓度较大,
产生大量 Mg(OH)2 晶核,MgO 快速水化为 Mg(OH)2;随着养护温度的增高,MgO 水化程度增
大,在 pH 值为 12 时,养护温度 60℃,24h 后 MgO 水化程度达到 %;根据 MgO 的水化动
1/3 2
力学方程为 Gk=[1-(1-α) ] =Kt,计算出 MgO 的在水泥中水化反应的表观活化能 Ea 为
;结合 MgO 的水化膨胀机理,建立 MgO 的水化动力学模型,解释 MgO 膨胀剂的水
化过程, MgO 早期水化较快,随养护龄期的延长,MgO 水化体积的膨胀,MgO 颗粒表层被
Mg(OH)2 覆盖,MgO 界面与水分子接触受限,经历稳定的膨胀期后 MgO 的后期膨胀缓慢释放,
膨胀趋势平缓,补偿收缩程度下降。

关键词: 尾矿膨胀剂纳米 MgO 水化动力学




I
基于含镁尾矿制备氧化镁材料及其性能研究






























II
南京航空航天大学硕士学位论文
ABSTRACT
As the shortage of global resource, the environmental pollution is more and mo