崔孝炜等：透辉石粉的火山灰反应特性 ·659· resonance results show that with the deepening of the hydration reaction,the percentage of silicon atoms in the Q'structure state re- duces and the Al/Si ratio in the C-S-H gel is lower than that in the original diopside material.With an increasing curing age,a small amount of gypsum and a large amount of Ca(OH)2 participate in the reaction.The amount of C-S-H gel hydration products increases gradually.The filling effect of the gypsum particles promotes the growth of the tructure's strength with an increasing curing time,al- though this effect does not alter the chemical reactions.These results will provide sufficient evidence for preliminary judgments of whether skarn tailings possess ash reactivity. KEY WORDS diopside:ash reactivity:compressive strength:hydration products:C-S-H gel 透辉石[CaMg(SiO,),]是一种常见的钙镁硅 具有重要意义，但是目前还未见到相关报道.因此， 酸盐矿物，是透辉石矿的主要矿物，另外在矽卡岩型 本文以透辉石单矿物为主要原料，制备净浆试块，研 尾矿中也有赋存.刘敬等0开展了矽卡岩型透辉石 究透辉石的火山灰反应活性和水化产物，为初步判 矿的选矿试验，得到的透辉石精矿品位可以达到 断矽卡岩型尾矿是否具有火山灰反应活性提供重要 80%,实现了矽卡岩型透辉石矿的高效回收利用. 依据. 刘少峰等回的研究结果表明，目前透辉石主要作为 陶瓷制品的原料来使用.诸华军等回利用透辉石对 1试验原料及方法 粉煤灰基莫来石进行改性，结果表明透辉石在高温 1.1试验原料 下有助于莫来石晶相的形成，使得晶相的致密程度 (1)透辉石：由北京水远山长矿物标本有限公 更高.刘长霞等0以透辉石为烧结助剂制备出AL, 司提供，其化学成分见表1.从表1中可以看出，透 O3陶瓷，并开展了陶瓷的力学性能研究，结果表明， 辉石中Si02质量分数高达54.75%，同时还含有较 透辉石可以减弱A山203晶界的移动，有效抑制A山03 为丰富的Mg0和CaO.图1是透辉石的X射线衍 晶粒的异常长大.添加透辉石的A山，O陶瓷在 射图谱，可以看出试验中用的透辉石单矿物品相含 1520℃烧结140min时可以制备出综合性能优异的 量较高. 陶瓷产品.耿碧瑶等6-)研究结果表明，矽卡岩型铅 (2)天然石膏：由北京房山区双山水泥厂提供， 锌尾矿中硅酸盐成分和石英均可能参与了生成钙矾 其化学成分见表1. 石和C-S-H凝胶的反应，铅锌尾矿可以作为混凝 (3)氢氧化钙：国药集团化学试剂有限公司生 土的活性掺合料. 产，分析纯 透辉石作为矽卡岩型尾矿中的重要组成部分， (4)减水剂：聚羧酸系高效减水剂，由北京慕湖 研究其火山灰反应活性对于该类型尾矿的综合利用 外加剂有限公司提供 表1主要原料的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of raw materials % 试样 Si02 Al203Fe203 FeO Mgo Na20K20T02 P205 MnO S0烧失量 透辉石54.750.83 0.620.9118.09 23.850.440.19 0.110.0130.052 0.23 石膏 3.91 3.610.19 0.33 8.94 30.93 0.15 0.25 0.080 0.017 0.081 26.28 25.49 1.2试验方法 30mm×30mm×50mm的净浆试块，采用标准养护 首先将透辉石用颚式破碎机破碎，利用制样机 (温度为20±1℃、湿度不低于95%)，分别养护至 粉磨60min,得到比表面积为542m2·kg1的磨细透 3、7和28d,分别记为S1、S2和S3.利用X射线衍 辉石，其粒度分布见图2.从图2中可以看出，经过 射、扫描电镜、傅里叶红外光谱、差示扫描量热法和 粉磨以后，尾矿粉中出现了大量微米及亚微米级的 核磁共振进行分析.其中，X射线衍射分析使用日 颗粒，粒径10um以下部分占到90%以上，这为透 本理学Rigaku D/MAX-RC12KW旋转阳极衍射仪， 辉石参与火山灰活性反应提供了可能. 衍射仪为Cu靶，波长0.15406nm,工作电压40kV, 将磨细的透辉石、天然石膏和氢氧化钙按照 工作电流150mA,扫描范围5°<20<90°.扫描电子 91:3:6的质量比混合均匀，外掺胶凝材料质量分数 显微镜采用英国剑桥S250型扫描电镜，加速电压为 0.3%的聚羧酸高效减水剂，制备出混合干粉(G). 20kV.差式扫描量热分析采用德国耐驰Netzsch 以混合干粉G为原料，水胶质量比为0.20，制备出 STA449C,升温速度为10K·min-,温度范围为崔孝炜等: 透辉石粉的火山灰反应特性 resonance results show that with the deepening of the hydration reaction，the percentage of silicon atoms in the Q2 structure state re￾duces and the Al / Si ratio in the C--S--H gel is lower than that in the original diopside material． With an increasing curing age，a small amount of gypsum and a large amount of Ca( OH) 2 participate in the reaction． The amount of C--S--H gel hydration products increases gradually． The filling effect of the gypsum particles promotes the growth of the tructure’s strength with an increasing curing time，al￾though this effect does not alter the chemical reactions． These results will provide sufficient evidence for preliminary judgments of whether skarn tailings possess ash reactivity． KEY WOＲDS diopside; ash reactivity; compressive strength; hydration products; C--S--H gel 透辉石［CaMg( SiO3 ) 2］是一种常见的钙镁硅 酸盐矿物，是透辉石矿的主要矿物，另外在矽卡岩型 尾矿中也有赋存． 刘敬等［1］开展了矽卡岩型透辉石 矿的选矿试验，得到的透辉石精矿品位可以达到 80% ，实现了矽卡岩型透辉石矿的高效回收利用． 刘少峰等［2］的研究结果表明，目前透辉石主要作为 陶瓷制品的原料来使用． 诸华军等［3］利用透辉石对 粉煤灰基莫来石进行改性，结果表明透辉石在高温 下有助于莫来石晶相的形成，使得晶相的致密程度 更高． 刘长霞等［4］以透辉石为烧结助剂制备出 Al2 O3陶瓷，并开展了陶瓷的力学性能研究，结果表明， 透辉石可以减弱 Al2O3晶界的移动，有效抑制 Al2O3 晶粒的异常长大［5］． 添加透辉石的 Al2 O3 陶瓷在 1520 ℃烧结 140 min 时可以制备出综合性能优异的 陶瓷产品． 耿碧瑶等［6--7］研究结果表明，矽卡岩型铅 锌尾矿中硅酸盐成分和石英均可能参与了生成钙矾 石和 C--S--H 凝胶的反应，铅锌尾矿可以作为混凝 土的活性掺合料． 透辉石作为矽卡岩型尾矿中的重要组成部分， 研究其火山灰反应活性对于该类型尾矿的综合利用 具有重要意义，但是目前还未见到相关报道． 因此， 本文以透辉石单矿物为主要原料，制备净浆试块，研 究透辉石的火山灰反应活性和水化产物，为初步判 断矽卡岩型尾矿是否具有火山灰反应活性提供重要 依据． 1 试验原料及方法 1. 1 试验原料 ( 1) 透辉石: 由北京水远山长矿物标本有限公 司提供，其化学成分见表 1． 从表 1 中可以看出，透 辉石中 SiO2质量分数高达 54. 75% ，同时还含有较 为丰富的 MgO 和 CaO． 图 1 是透辉石的 X 射线衍 射图谱，可以看出试验中用的透辉石单矿物晶相含 量较高． ( 2) 天然石膏: 由北京房山区双山水泥厂提供， 其化学成分见表 1． ( 3) 氢氧化钙: 国药集团化学试剂有限公司生 产，分析纯． ( 4) 减水剂: 聚羧酸系高效减水剂，由北京慕湖 外加剂有限公司提供． 表 1 主要原料的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of raw materials % 试样 SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MgO CaO Na2O K2O TiO2 P2O5 MnO SO3 烧失量 透辉石 54. 75 0. 83 0. 62 0. 91 18. 09 23. 85 0. 44 0. 19 0. 11 0. 013 0. 052 — 0. 23 石膏 3. 91 3. 61 0. 19 0. 33 8. 94 30. 93 0. 15 0. 25 0. 080 0. 017 0. 081 26. 28 25. 49 1. 2 试验方法 首先将透辉石用颚式破碎机破碎，利用制样机 粉磨 60 min，得到比表面积为 542 m2 ·kg － 1的磨细透 辉石，其粒度分布见图 2． 从图 2 中可以看出，经过 粉磨以后，尾矿粉中出现了大量微米及亚微米级的 颗粒，粒径 10 μm 以下部分占到 90% 以上，这为透 辉石参与火山灰活性反应提供了可能． 将磨细的透辉石、天然石膏和氢氧化钙按照 91∶ 3∶ 6的质量比混合均匀，外掺胶凝材料质量分数 0. 3% 的聚羧酸高效减水剂，制备出混合干粉( G) ． 以混合干粉 G 为原料，水胶质量比为 0. 20，制备出 30 mm × 30 mm × 50 mm 的净浆试块，采用标准养护 ( 温度为 20 ± 1 ℃、湿度不低于 95% ) ，分别养护至 3、7 和 28 d，分别记为 S1、S2 和 S3． 利用 X 射线衍 射、扫描电镜、傅里叶红外光谱、差示扫描量热法和 核磁共振进行分析． 其中，X 射线衍射分析使用日 本理学 Ｒigaku D /MAX--ＲC 12KW 旋转阳极衍射仪， 衍射仪为 Cu 靶，波长 0. 15406 nm，工作电压 40 kV， 工作电流 150 mA，扫描范围 5° ＜ 2θ ＜ 90°． 扫描电子 显微镜采用英国剑桥 S250 型扫描电镜，加速电压为 20 kV． 差式扫描量热分析采用德国耐驰 Netzsch STA 449C，升 温 速 度 为 10 K·min － 1，温度 范 围 为 · 956 ·