自燃煤矸石掺合料与高效减水剂相容性研究

自燃煤矸石易粉磨,比表面积较大、吸附水较多、表面能较高,若不与具有表面活性的高效减水剂复掺,很容易形成絮凝结构,降低水泥浆的流动性,不仅不能满足预拌混凝土的泵送要求,也影响硬化混凝土强度.本文首先采用胶砂对比试验,分别将不同粉磨时间的自燃煤矸石粉30％取代水泥,以自燃煤矸石-水泥胶砂强度较高者确定粉磨时间;在此基础上,选择自燃煤矸石粉掺量、减水剂品种和掺量为影响因素,通过正交试验研究自燃煤矸石粉与两类不同减水剂的相容性.结果表明,自燃煤矸石作混凝土掺合料经济粉磨时间为4～6 min,与两类减水剂相容性程度为:聚羧酸系＞奈系.自燃煤矸石粉无论与哪类减水剂双掺,建议自燃煤矸石粉掺量≤15％,而聚羧酸系减水剂掺量≤0.43％,奈系减水剂掺量≤0.8％.     

自燃煤矸石作水泥混合材的试验研究

以磨细自燃煤矸石等量取代水泥熟料,制成自燃煤矸石水泥。试验研究了自燃煤矸石的掺量对水泥净浆流动度、标准稠度需水量、凝结时间和胶砂强度的影响。研究结果表明:自燃煤矸石可以作为水泥混合材使用,其掺量宜控制在30%以内。     

煤矸石水泥复合体系需水性研究

具有火山灰活性的自燃煤矸石可以作为水泥混合材料使用,但增大自燃煤矸石掺量会引起水泥标准稠度需水量增大等问题.本课题通过对自燃煤矸石细度、颗粒级配、比表面积、孔径分布、表面形态的分析,研究自燃煤矸石水泥复合体系需水量的影响因素.试验分别掺加石灰石粉、矿渣、粉煤灰、硅灰四种矿物外加剂,研究矿物外加剂对自燃煤矸石水泥复合体系需水量的改善作用.研究发现,自燃煤矸石颗粒孔隙率较大、表面形态粗糙是造成自燃煤矸石水泥复合体系需水量大的主要原因;以单掺30wt％自燃煤矸石的煤矸石水泥复合体系的需水量为参照量,复掺5wt％硅灰可明显降低自燃煤矸石水泥复合体系需水量,体系标准稠度需水量降低约9.8％.     

自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料的制备及基本性能研究

以自燃煤矸石、矿渣和粉煤灰为原料,以水玻璃和氢氧化钾为激发剂,制备自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料.采用三因素、四水平的正交试验对地质聚合材料胶砂强度进行研究,探讨自燃煤矸石、水玻璃和矿渣掺量对胶砂强度的影响规律.并对最优配合比进行细度、凝结时间和体积安定性检测.结果表明,在水胶比为0.46、试件脱模后在65℃环境下蒸养6h再标准养护的条件下,自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料胶砂强度最佳配合比是:自燃煤矸石∶矿渣∶粉煤灰=2∶1∶1,水玻璃∶氢氧化钾=7∶3,该胶凝材料各项性能皆满足硅酸盐水泥的技术标准,强度等级达到42.5R.研究结果为以大宗固体废弃物为原料制备地质聚合材料提供了参考.     

阜新粉煤灰-煤矸石制备加气混凝土砌块研究

介绍了辽宁阜新发电厂产生的粉煤灰及海州矿产生的煤矸石的基本性质.经过对本地区自燃煤矸石进行的大量试验与分析,得出该地区的粉煤灰、自燃煤矸石可以作为配置加气混凝土砌块的搀和料.掺入的细磨煤矸石粉能均匀分布在粉煤灰加气混凝土砌块中,并与水化产物紧密胶结,并起到加气砌块抵抗干收缩的作用,随着细磨煤矸石粉掺量由10％增至30％,粉煤灰加气混凝土砌块的强度有所下降,干燥收缩减小,但碳化性能变化不大.     

矿物掺合料对煤矸石水泥复合体系需水性的影响

自燃煤矸石具有火山灰活性,可以作为水泥混合材使用.但由于自燃煤矸石表面形态粗糙、颗粒孔隙率较大,当其掺量较大时会引起体系标准稠度需水量增大等问题.本课题通过掺加不同细度、不同掺量的粉煤灰、矿渣、石灰石粉和硅灰四种矿物掺合料,研究矿物掺合料对自燃煤矸石水泥复合体系需水性的影响.结果表明,分别复掺5wt％的矿渣、石灰石和工业硅灰三种矿物掺合料,可明显降低自燃煤矸石-水泥复合体系标准稠度需水量.其中复掺粉磨40 min石灰石减水率为4.4％;复掺粉磨30 min矿渣减水率为6.2％;复掺工业硅灰减水率达到10.2％.复掺矿物掺合料后,自然煤矸石-水泥复合体系早期强度稍有降低,但后期强度有所增强,其中复掺5％工业硅灰,28 d抗压强度提高2.5 MPa.     

新型充填胶结料的胶凝性能研究

研究了不同质量分数的天然石膏、石灰、硫铝酸盐水泥和不同温度下煅烧石灰对矿粉胶结充填材料胶凝性能的影响。结果表明:单掺天然石膏能提高胶结料的强度,最佳掺量为10%;加入石灰后,矿粉的活性得到激发,胶结料的胶凝性能明显提高,石灰的最佳煅烧温度是1 100℃,掺量为8%时最宜。掺入硫铝酸盐水泥能显著提高胶结料的早期强度,掺量为13%时,强度最大为7.4MPa。     

膏体充填材料的工作特性及强度特性研究

针对我国“三下”压煤状况,结合阜新矿区煤矸石、粉煤灰等固体废弃物污染严重问题,运用SEM等对阜新粉煤灰、自燃煤矸石、325普通硅酸盐水泥进行原材料颗粒粒度和化学成分分析,通过对比实验分析粉煤灰、水泥、细矸率和质量浓度对膏体充填料浆的工作特性及强度特性的影响.结果表明:粉煤灰掺量360 kg·m-3,水泥掺量170 kg·m-3,细矸率40％,质量浓度82％为最优配比.膏体充填不仅可以解决阜新固体废弃物污染问题,而且充填了井下采空区,防止地表下沉,具有经济、环保和社会意义.     

自燃煤矸石粉对混凝土耐久性的影响

从抗氯离子渗透性能、抗碳化性能、以及干缩性能三个方面研究了自燃煤矸石粉对混凝土耐久性能的影响.研究发现:掺自燃煤矸石粉混凝土的抗氯离子渗透能力较高;当煤矸石粉掺量在20％时,对混凝土的碳化略有改善,当混凝土强度大于50 MPa,煤矸石掺量小于40％时,其碳化深度小于8mm;随胶凝材料的增加,混凝土干缩增大,当自燃煤矸石粉掺量为20％时,混凝土干缩值最小.     

煤矸石硅酸盐胶结料的研究

基于煤矸石胶结料的水化产物及由水化产物构成的硅酸盐的内部结构状况与其原材料的化学组成、激发剂用量、制备工艺、养护方法等的密切关系 ,我们针对原料性质和配合比中自燃煤矸石、生石灰、二水石膏三组分的变化与胶结材料的物理力学性能关系 ,进行了较系统的研究。根据实验结果 ,提出了胶结料的合理配比、制备工艺及方法。     

回填矸石的粒度分布的分形结构与自燃特性的关系

应用分形几何理论对破碎矸石样品进行了粒度分析,研究表明,破碎矸石具有分形结构特征。通过矸石样品的H2O2氧化升温速率实验,研究了不同粒度分布的矸石自燃特性,并分析了自燃特性与粒度分布分维的关系,结果显示,矸石的氧化速率随着粒度分布分维的增大而增大。进而,提出了矸石氧化速率与粒度分布分维之间的数学定量关系式。     

A novel high polymer nanocomposite inhibitor for coal gangue spontaneous combustion prevention: A case study of Yangquan coal gangue in China

Coal gangue spontaneous combustion produces toxic and harmful gases. This research aims to study a new type of polymer nanocomposite inhibitor to prevent and control coal gangue spontaneous combustion. Nanomodification of montmorillonite (MMT) was carried out on high polymer emulsion inhibitor polyacrylamide (PAM) to improve its thermal stability and overcome the short inhibition duration problem. First, through scanning electron microscope (SEM), energy-dispersive spectrometer (EDS), and proximate analysis experiments, it was found that the coal gangue in the Yangquan mining area was prone to spontaneous combustion. Then, PAM/MMT was produced by an intercalation method. The results of X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC) showed that the interval spacing of MMT increased, which was sufficient for the insertion of acrylamide monomer. The vitrification temperatures of PAM and PAM/MMT prove that PAM/MMT exhibited higher thermal stability. The results of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) experiments indicated that the PAM/MMT composite inhibitor agent effectively inhibited the oxidative activity of reactive groups on the coal gangue surface. As a result, PAM/MMT could suppress coal gangue oxidative spontaneous combustion, so as to reduce environmental problems caused by coal gangue spontaneous combustion. Furthermore, a spraying process is designed for the application of the inhibitor.     

汶南煤矿矸石山灭火技术研究

以汶南煤矿自燃矸石山为研究对象,通过对矸石山灭火工艺、配方的研究,摸索总结出一套切实可行的矸石山灭火技术,成功将矸石山自燃熄灭,取得了较为显著的社会环境效益。     

煤矸石中汞、砷的研究进展

煤矿生产过程中伴生的大量煤矸石不仅占用土地资源,而且在露天堆放的过程中其含有的有害微量元素汞、砷等会进入自然环境中,对环境造成严重污染。通过总结,介绍了国内外学者对于煤矸石中汞、砷的研究成果。主要从煤矸石中汞、砷含量,煤矸石加热汞、砷释放,煤矸石中汞、砷淋溶析出以及煤矸石中汞、砷赋存形态四个方面进行总结。以期为更多学者对于煤矸石中汞、砷的研究工作提供一定的帮助。     

潞安CC矿区3号煤的煤岩煤质特征研究

研究区3号煤的煤岩煤质特征研究结果表明,研究区3号煤分布稳定,厚度较好,可作为动力用煤和民用煤或高炉喷吹用煤;3号煤的资源利用面临煤层夹矸的排放与堆积、煤中有害元素通过燃烧等向外界释放两个环境问题,对煤矸石及煤炭进行化工预处理等将有助于减弱环境影响。     

煤矸石山自燃机理及灭火技术研究

日益增加的煤矸石在堆置过程中极易发生自燃,对周围环境和居民造成危害。为了预防和控制煤矸石山的自燃,对煤矸石山的自燃机理、自燃因子进行了分析论述,并对几种常用的灭火技术进行比较,同时对今后预防和控制煤矸石山自燃的研究和应用工作重点提出了见解。认为在今后的工作中,除应继续对煤矸石山的自燃机理和自燃因子展开深入研究外,还应开发在技术、经济、可行性方面更为实用的新技术,尝试通过植被混合种植以改变煤矸石山表面的小气候,防止煤矸石山复燃,进而达到煤矸石山治理的目的。     

川北低热值煤矸石燃烧特性研究

利用热重分析仪研究不同粒径、不同升温速率下川北低热值煤矸石着火稳定性和综合燃尽特性,并且对煤和煤矸石不同掺混比例的热失重进行了研究。结果表明,1.0 mm以下低热值煤矸石的着火稳定性与粒径没有明显关系,且均极易稳定着火。煤矸石的综合燃尽指数则随着煤矸石粒径的增大而降低;提高升温速率,可以使低热值煤矸石的燃烧强度增加,但着火、燃尽温度均升高;低热值煤矸石中掺混煤可以提高热失重率,改善低热值煤矸石的着火特性,达到更好的燃烧效果,有利于提高锅炉的安全性和经济性。     

大同矿区煤矸石山自燃防治及高效灭火技术

大同煤矿集团公司在煤矸石山自燃防治方面积累了丰富的经验和治理技术,特别是对自燃严重、火区范围大的矸石山,与煤炭科学研究总院共同研究制定“环网压注、阻灭暗火、边坡固化、浅表埋压”综合灭火治理方案,并应用新型高效阻燃灭火剂,在灭火过程中能够迅速控制火势,取得了显著的治理效果。     

煤矸石骨料及其改性技术研究进展

煤矸石作为煤炭开采和洗煤过程中产生的废弃物,大量堆放会给生态环境带来巨大的压力,以煤矸石为骨料生产混凝土符合绿色可持续发展理念。煤矸石骨料具有孔隙率大、针片状颗粒含量高的特性,会对混凝土性能产生较大负面影响。本文简述了煤矸石骨料的基本物化特性,综述了煤矸石骨料对混凝土工作性能、力学性能、耐久性以及界面过渡区的影响;在此基础上,针对煤矸石骨料存在的缺陷,重点综述了煤矸石骨料改性技术(表面包覆、水玻璃改性、热活化和微生物矿化等技术)的研究现状,指出了每种改性技术目前存在的问题及解决方法,并对其在混凝土中的研究方向进行了展望,以期推动煤矸石骨料在混凝土的应用与发展。     

An investigation of the factors associated with interpretation of mine atmosphere for spontaneous combustion in coal mines

The risk of spontaneous combustion of coal is highly serious especially in gaseous underground coal mines. In many cases such a spontaneous combustion is a source of initiation of methane-explosive mixture with tragic consequences. Early indication of spontaneous combustion and determination of its seat temperature is in a given environment a key part of safety of underground coal mines. A commonly used method for the detection of spontaneous combustion is an interpretation of coal oxidation gas products whose historical roots go back to the first halve of the 20th century as Graham's ratio. In the second half of this century a wide research on application of desorbed higher hydrocarbons C1-C4 and hydrogen for the given purpose took place. Until now, the interpretations in question encounter significant inaccuracies. The paper describes the research on factors affecting the accuracy of the determination of coal spontaneous combustion temperature on conditions of underground coal mines. The research was focused on the accuracy of interpretation of mine gases in connection with the use of laboratory verified gas characteristics of thermal oxidation of coal. Three chromatograph laboratories had been involved to test thermal oxidation of coal to determine a deviation of spontaneous combustion gases. The variability among the laboratories and used techniques were insignificant. Besides the laboratory methods, it may not reflect processes in coal mines and one of the results was that coal itself had been a source of substantial variability of desorption of spontaneous combustion gases. The spontaneous combustion data still requires human interpretation. Simple criteria for providing warning by a computer do not exist just yet.