活化煤矸石免烧砖制备及机理分析

以活化煤矸石为主要原料,辅以水泥、矿渣、砂子及外加剂制备活化煤矸石基免烧砖。研究了免烧砖的原料配比,以及活化煤矸石细度、物料含水量、养护制度等工艺条件对免烧砖力学性能的影响,探究活化煤矸石制备及免烧砖的反应机理。结果表明:活化煤矸石中所含的高岭石类矿物、有机炭质等组分分解,形成了内能更高的无定形态结构。免烧砖中C-S-H凝胶将水化产物相互胶结形成紧密的结构,提高砖坯的强度。活化煤矸石配比为66%,矿渣为8%,水泥为10%,外加剂为2%,沙子为14%,在活化煤矸石细度为0.14 mm,物料含水率为21%,养护温度100℃,养护时间12 h的最佳工艺条件下制备免烧砖,其性能完全满足JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》MU15标准要求。     

微生物负载热活化矸石制净水石的研究

煤矸石是一种以高岭石为主要成分的硅酸盐类固体废弃物。煤矸石具有自燃、淋溶、稳定性差的的属性,对环境带来了污染,以煤矸石为原料制备净水石,可以达到以废治废的目的。利用热活化煤矸石进行改性,制备出吸附性能优良的吸附剂作为负载复合菌群的载体,采用先吸附,再用戊二醛交联固定的复合固定化技术,制备生物负载净水石,用于对黑龙江科技大学生活污水的处理。运用XRD、红外光谱、SEM、COD等分析检测手段,对载体的制备、生物负载、生活污水的净化效果等过程进行分析。试验结果表明,在800℃条件下热活化的煤矸石,负载微生物菌群制得的净水石,COD的去除率为90.42%。重金属离子Zn~(2+)的去除率为96.60%。活化矸石负载复合菌群对Zn~(2+)的等温吸附更符合Freundlich模型。     

煤矸石煅烧活化提取氧化铝技术研究

为了提高煤矸石资源化利用率,对煤矸石进行了活化预处理。本文采用煅烧方式,对煤矸石进行活化,使煤矸石中的主要物相高岭石转换成了活性较高的偏高岭石。试验结果表明在活化温度600 ℃、活化时间20 min条件下,活化效率较佳。活化后的煤矸石与盐酸反应,酸浸较佳参数为酸与煤矸石质量比0.88:1、温度160℃、时间2 h,煤矸石中的氧化铝溶出率可以达到94.09%。之后,酸浸液采用"一步酸溶法"工艺可以生产出国标冶金级氧化铝。该技术,不仅可以解决煤矸石带来的环境问题,而且还可缓解铝土矿资源短缺现状。     

煤矸石酸解制备氢氧化铝的实验研究

以煤矸石为原料,经机械活化、热活化、酸浸提铝,酸浸液利用Fe3+、Al3+水解pH值的差异分离铝铁,制备氢氧化铝。研究了煤矸石预处理条件、酸浓度、反应温度、时间和液固质量比等因素对煤矸石中铝溶出率的影响机理,确定了最佳工艺条件为:粒度80目,焙烧温度750℃,焙烧时间120min,浸取温度95℃,浸取时间4h,液固质量比3,硫酸质量分数40%。此条件下煤矸石中Al2O3的溶出率达到81.8%。     

利用活化煤矸石制备新型胶凝材料研究

采用脱硫石膏和CaO作为活性激发剂,利用700℃低温热活化法活化煤矸石,与矿渣、水泥熟料混合制备出煤矸石质胶凝材料,并研究了激发剂和混磨方式对北京房山煤矸石进行热蚀变活化的影响.运用X射线衍射(XRD)分析和化学全分析表征煤矸石活化前后的微观特性;运用胶砂试块强度分析和扫描电镜(SEM)分析表征煤矸石质胶凝材料的胶凝活性.结果表明:采用湿法热蚀变活化法,煤矸石中的高岭石在700℃可以完全脱水、分解成活性SiO2和Al2O3.采用该原料制备出的煤矸石质胶凝材料具有较高的早期强度,水化28d的硬化浆体结构密实.      

煤矸石中提取铝的工艺探讨

本实验探讨了以煤矸石为原料制备硫酸铝的工艺方法。研究表明,煤矸石经800℃高温活化脱碳后,以1∶2的硫酸浸取5h,铝的溶出率可达89.6%。     

煤矸石质硅铝基胶凝材料的试验研究

为提高煤矸石的综合利用率，以500 ℃煅烧的煤矸石为主体原料，附以改性硅酸钠溶液为成岩剂，研制煤矸石质硅铝基胶凝材料.利用煤矸石与矿渣、粉煤灰之间的协同效应在常规条件下制备出强度持续增长（62.10 MPa，3 d； 93.15 MPa，90 d）、施工性能良好的胶凝材料.通过X射线衍射、IR和MAS NMR对全煤矸石硅铝基胶凝材料进行研究，煤矸石质硅铝基胶凝材料在水化前后Si，Al价键和配位发生了改变，表征有水化产物生成，进一步验证水化产物有水白云母、C-S-H凝胶和类沸石无定性铝硅酸盐凝胶.根据煤矸石硅铝基胶凝材料的特征提出了原位键合的水化机理.     

煤矸石制备活性炭-介孔硅复合材料及其过程物相转变

煤矸石是一种含碳、硅、铝的混合物，将其用于制备复合材料，可解决元素分离难、产品纯度低等问题，显示出良好的应用前景。以煤矸石为原料，通过碱熔、酸浸等过程制备活性炭-介孔硅复合材料(AC-SiO₂)，考察了不同反应条件对煤矸石基活性炭-介孔硅复合材料孔容和比表面积的影响规律，并结合XRD、FTIR等方法研究了煤矸石基活性炭-介孔硅复合材料制备过程的物相转变。结果表明：煤矸石基活性炭-介孔硅复合材料的孔容和比表面积受到碱熔条件和酸浸条件的影响，其中尤以KOH浸渍液浓度、焙烧温度、HCl酸浸浓度的影响最为显著；当KOH浸渍液浓度大于10.7 mol/L、焙烧温度高于700°C时，煤矸石中所含的高岭石、石英将转变为钾霞石和硅酸钾物相，固相碳转变为活性炭，再经超过6.0 mol/L HCl酸浸后，可形成活性炭-介孔硅复合材料。在优化条件下，煤矸石中碳、硅转化率高达90.28%，产率可达40.2%，制得产品颗粒表面分布有层状结构堆积形成的微孔和介孔(微孔和介孔各占近1/2，比表面积可达835.1 m²/g，平均孔径为2.97 nm，总孔容为0.62 cm3...     

我国朔州地区煤矸石的矿物学特征及煅烧组分变化研究

目前，煤矸石利用是固废处置与利用的重要内容之一，煤矸石的综合利用与其矿石性质密切相关，但对煤矸石各组分的嵌布关系，元素分布、物相存在形式、微观形貌等相关研究较少。文章针对我国朔州地区煤矸石开展工艺矿物学研究，采用XRD、XRF、EDS、SEM等方法，查明了该煤矸石成分为石英、高岭土、黄铁矿、伊利石、金红石，且多为集合体形式存在，其颗粒微观形貌呈现层状或鳞片状。煤矸石中有用矿物高岭石的含量为56.3%，其次为石英21.1%，伊利石15%。铁杂质主要以黄铁矿存在，其含量为6.5%。煤矸石煅烧试验表明:黄铁矿在850℃左右开始被氧化，生成赤铁矿；在1 000℃煅烧2 h，煤矸石中碳降低到0.1%以下，硫含量也降低到1.74%。在900~1 000℃温度区间内，高岭石转变为无定型的偏高岭土。      

用碳化法从煤矸石中制备高纯超细氢氧化铝粉体

介绍了采用高温煅烧活化煤矸石，利用QS晶相转变制备煤矸石自粉化料，用8％Na2CO3溶液从煤矸石自粉化料中以NaAlO2形式提取铝组分，用高效分散剂碳化法制备超细氢氧化铝粉体的研制过程，找出了高效分散剂碳化法制备超细氢氧化铝粉体的最佳条件，为煤矸石的高价值利用开辟了一条新的途径。     

煤矸石模拟浸泡和淋溶实验污染物释放特点的研究

通过浸泡实验和淋溶实验研究贵州百里杜鹃风景区煤矸石堆场的煤矸石溶解释放污染物的规律。结果表明,煤矸石模拟淋溶渗透水与煤矸石浸泡液中释放的主要污染物一致,主要污染物为硫酸盐(SO42-)、总铁(Fe)和锰(Mn)且pH值低。模拟淋溶实验的淋滤初期,淋滤液中主要污染组分浓度较高,以后随着降水量的增加,从煤矸石中溶出的有害污染物质的量减小,在淋溶初期污染物质溶出的浓度最高。煤矸石的浸泡实验中,浸泡液中主要污染组分浓度较高,随着时间的增加,煤矸石中的污染物不断地释放出来。     

褐煤煤泥水沉降特性试验研究

针对褐煤洗选工艺中煤泥水的处理进行了相关试验研究。采用X射线衍射对褐煤中矸石进行了物相分析,并对试验用的三种水样做了离子分析;在不加药的情况下进行了煤泥水沉降试验,直接用矸石配制煤泥水,进行了人工模拟循环水复用条件下的煤泥水沉降性能测试,研究了不同水质对煤泥水沉降的影响,探究了不同浓度条件下的煤泥水最佳用药量。试验结果表明:该种褐煤矸石泥化后能使水质硬度增大,现场水样有利于煤泥水的沉降,只需加入FOCUSⅡ型有机凝聚剂,就能达到较好的沉降效果。     

煤矸石酸碱一步催化法制备SiO2气凝胶

以山西朔州煤矸石为单一硅源, 采用酸碱一步催化法制备超疏水二氧化硅气凝胶材料。通过单因素浸出试验, 考察了盐酸浓度和酸浸温度对氧化铝浸出的影响、氢氧化钠浓度和碱浸温度对二氧化硅浸出的影响、酸碱一步催化时盐酸浓度对气凝胶的影响。结果表明:当酸浸过程中盐酸浓度为3 mol/L、酸浸温度100 ℃、氢氧化钠浓度3 mol/L、碱浸温度80 ℃、酸碱一步催化过程中的盐酸浓度为2 mol/L时,氧化铝浸出率达81.26%、二氧化硅浸出率达86.53%,气凝胶样品的表观密度、比表面积和疏水角分别为0.04 g/cm3、610.68 m2/g和144.8°。该技术为煤矸石的综合利用提供了一种有效途径。      

Production of a poly-alumino-iron sulphate coagulant by chemical precipitation of a coal mining acid drainage

The aim of this work was to produce a poly-alumino-iron sulphate coagulant from acidic coal mine drainage. Precipitating the iron and aluminium at pH 5.0, followed by dissolution in sulphuric acid, produced a coagulant consisting of 8.7% iron and 3.3% aluminium. Water treatment tests proved that this coagulant was as efficient as the coagulant chemicals conventionally used in water treatment plants. The process can be easily incorporated into conventional AMD treatment plants, thereby reducing sludge waste issues and producing a valuable chemical reagent.     

SRB协同自燃煤矸石处理煤矿酸性废水试验

针对煤矿酸性废水中金属离子含量高、易造成环境污染等问题,采用自燃煤矸石、NaOH改性自燃煤矸石和SRB协同自燃煤矸石对煤矿酸性废水中SO42-、COD、Fe2+和Mn2+进行动态吸附试验研究。结果表明：3种处理方式对煤矿酸性废水中待测离子的处理效果为：SRB协同自燃煤矸石作用>NaOH改性自燃煤矸石>自燃煤矸石。其中,装有SRB协同自燃煤矸石的3号柱运行稳定后对煤矿酸性废水中SO42-、COD值、Fe2+和Mn2+的平均降低率分别为69.05%、72.06%、99.02%和38.29%。     

大掺量煤矸石在干混砂浆中的应用研究

利用废弃的煤矸石研制节能、实用的建筑材料,是工业废渣资源化的一项重要途径。针对煅烧煤矸石具有火山灰活性的特性,研制了一种加工方便、和易性好、粘结强度高、抗折和抗压强度较好的大掺量煤矸石干混砂浆,并考察了不同煅烧温度、不同煤矸石掺量以及不同辅助成分(生石灰、石膏、塑化剂等)对砂浆性能的影响。结果表明,当煤矸石掺量为70%、水泥为16%、生石灰为10%、石膏为4%、塑化剂为0.01%时,所配制干混砂浆能很好满足建筑砂浆要求,还可以大大降低砂浆成本。     

Production of a Poly-ferric Sulphate Chemical Coagulant by Selective Precipitation of Iron from Acidic Coal Mine Drainage

The aim of this work was to produce a ferric sulphate rich solution from acidic coal mine drainage that could be used as coagulant. Precipitating the iron at pH 3.8, followed by dissolution in sulphuric acid, produced a coagulant consisting of 12.4% iron and 1.3% aluminium. Water treatment tests proved that this coagulant was as efficient as the coagulant chemicals conventionally used in water treatment plants. The process can be easily incorporated into conventional AMD treatment plants, thereby reducing sludge waste issues and producing a valuable chemical reagent.     

微波法用煤矸石制备4A分子筛中SiO_2浸出率研究

探索了在微波作用下各种试验条件对二氧化硅浸出率的影响.结果表明,硫酸用量为35%、氟化钙用量为5%、反应时间为30min、液固比为4:1、煤矸石粒度为0.15mm,二氧化硅的浸出率可达97%以上.用所制得的硅铝原料在微波场中合成了4A分子筛.微波法比传统方法可以节省二氧化硅的浸出时间和硫酸用量以及4A分子筛的晶化时间.     

粉煤灰-煤矸石质多孔陶粒的制备研究

以粉煤灰和煤矸石为主要原料,采用添加造孔剂法烧制出粉煤灰多孔陶粒,研究了原料中粉煤灰与煤矸石的配比、烧结温度对多孔陶粒的烧结外观、气孔率、抗压碎强度、晶相组成和微观结构的影响。实验结果表明,随着煤矸石添加量和烧结温度升高,气孔率下降,抗压碎强度增大;当成孔剂添加量30%、粉煤灰与煤矸石质量比46.2∶19.8、烧结温度1 120 ℃、保温时间30 min时,所得多孔陶粒晶相组成稳定,抗压碎强度较高,内部孔隙发达,且多为三维贯通的通孔结构。     

自燃煤矸石吸附煤矿酸性废水矿物学特性研究

针对煤矿酸性废水污染问题,采用SEM、XRD和FTIR等分析测试手段,对吸附煤矿酸性废水前后的自燃煤矸石、Na OH改性自燃煤矸石和SRB协同自燃煤矸石样品进行矿物学特性研究。结果表明:自燃煤矸石通过表面孔隙吸附作用和发生配位反应,将煤矿酸性废水中的离子以小颗粒的形式沉积在自燃煤矸石表面。Na OH改性过程溶出自燃煤矸石表面的部分物质,使煤矸石表面出现大量孔隙。对比XRD谱图和红外光谱图可知,自燃煤矸石中的石英和钠长石等矿物成分在吸附煤矿酸性废水时起到了一定的作用。SRB协同自燃煤矸石过程对自燃煤矸石结构成分的影响比Na OH改性过程影响大,附着在煤矸石表面的SRB不仅影响自燃煤矸石表面的矿物质成分,形成黑色硫化物颗粒,还可以直接处理煤矿酸性废水,进一步提高对煤矿酸性废水的处理效果。