增钙煅烧煤矸石的活性评价及其作用机理

采用增钙煅烧方式活化煤矸石,添加石膏和萤石作矿化剂。对各试样进行游离氧化钙、X射线衍射和核磁共振分析,进一步探讨煅烧过程中矿物组分与微观结构的变化。结果表明：掺加的氧化钙被大量吸收。在一定温度范围内,煅烧煤矸石的硅氧四面体聚合状态发生明显变化,同时生成多种硅酸钙盐矿物。随温度升高,硅氧四面体结构从高聚态向低聚态转变,并伴随生成大量玻璃态和无定型物质,这些物质均有利于改善煤矸石的胶凝活性。     

房山砂质煤矸石热活化的影响因素分析

为提高房山砂质煤矸石的胶凝活性,用于制备胶凝材料,采用XRD分析、DSC-TG分析、胶砂试块强度测试和SEM分析等多种方法,分析了房山煤矸石的热活化机理,研究了煅烧温度、冷却方式以及蚀变剂等因素对煤矸石活性的影响。结果表明：使房山砂质煤矸石有效活化的煅烧温度在800℃左右,蚀变物料出炉后于自然风中冷却;在煅烧过程中添加适量的蚀变剂可以侵蚀石英、长石类晶体表面,使其化学键发生断裂,结构发生解体,产生活性的SiO2,从而提高房山煤矸石的活性。     

用质量系数评定煤矸石的辅助胶凝性能的研究

对原状煤矸石进行了XRD定性分析,结果表明煤矸石的矿物组成以高岭土类粘土矿物和石英为主,含有少量的长石、方解石、菱铁矿、白云石等矿物.引入质量系数法评定原状煤矸石经热活化后辅助胶凝性能的大小.原状煤矸石的质量系数与该煤矸石经热活化后辅助胶凝性能有一定的相关性,质量系数越大.表明该煤矸石经热活化后辅助胶凝性能就越好.原状煤矸石与热活化煤矸石细粉的SEM照片表明原状煤矸石结构比较致密,热活化后煤矸石结构呈疏松状态,结构中已出现部分熔融状态,一些熔融物填充了煅烧过程中成分挥发后留下的空隙.     

增钙煤矸石的结构特征及其活化机理研究

对原样煤矸石进行了系统分析.通过X射线衍射(XRD)和核磁共振(NMR)等测试方法对其活化过程的微观结构进行了分析.结果表明:在煤矸石的增钙煅烧过程中掺入适量的石膏和萤石等组分作为矿化剂时,有水硬性矿物生成.此状态的煤矸石中29Si峰产生了裂解和宽化,铝氧多面体结构由原样中的六配位为主转变为以四配位为主,这样的结构有利于改善煤矸石的活性.对煤矸石活化过程进行了力学性能试验.试验结果同样表明:各种增钙煅烧煤矸石的力学性能和微观结构的分析结果是相一致的.     

分解炉内煤矸石悬浮煅烧的数值模拟

煤矸石制备水泥辅助胶凝材料的应用研究对水泥行业的节能减排与大宗固废的高值利用均具有重要意义。本文以河北某地不同矿区的6种煤矸石为原料，采用XRD，热重等方法分析判断其化学成分和矿物组成，通过静态煅烧实验研究了其煅烧活化条件，并通过胶砂实验测定其胶凝活性。结果表明，煅烧温度和时间会影响产品的胶凝活性，煤矸石经过适当的热处理后，可用作辅助胶凝材料替代部分水泥熟料，在实现煤矸石资源化利用的同时，也为水泥工业碳减排提供了新路径。但煤矸石成分复杂，活化煅烧需要注意煅烧制度。采用CPFD（Computational Particle Fluid Dynamics）数值模拟方法模拟了分解炉内煤矸石传热、传质及化学反应，分析了不同工况下分解炉内气固两相流场。结果表明：入炉空气的温度较低时无法点燃煤矸石中的可燃组分，通过高温烟气点火和分级司料可有效解决这一问题。     

煤矸石的热活化工艺研究

通过工艺实验、添加煤矸石水泥胶砂的强度测试、煅烧前后煤矸石成分及结构的XRD分析,研究了煅烧工艺条件对铜川某煤矿煤矸石火山灰活性的影响,探讨了热活化机理以及添加烧煤矸石能够提高水泥胶砂强度的原因,即煤矸石原来排列有序的晶体结构被打乱,形成热力学不稳定状态玻璃相结构,从而使烧成后的煤矸石中含有大量的活性氧化硅和氧化铝,而具有火山灰活性。实验发现所用煤矸石的最佳煅烧温度为700℃,此时水泥胶砂具有最高的抗压和抗折强度。     

煤矸石制备辅助胶凝组分增钙煅烧的实验研究

采用增钙煅烧技术提高煤矸石的辅助胶凝性能,效果显著。增钙煅烧活化的煤矸石与单纯热活化的煤矸石相比,矿物组分中新增加的矿物有CaSO_4、少量的CaO·Al_2O_3及未煅烧完全的CaCO_3。增钙煅烧活化后的煤矸石结构都呈疏松状态,且结构中已出现部分熔融状态,这些熔融物填充了煅烧过程中成分挥发后留下的空隙。     

煤系高岭岩制备偏高岭土实验研究

目前煤矸石已经成为中国乃至世界性的环保问题。通过对内蒙古包头市石拐矿区煤矸石进行调研、取样和试验研究,证明该煤矸石属于煤系高岭岩。利用石拐矿区煤矸石（煤系高岭岩）,经过磨细和800 ℃煅烧2 h,可以制备高活性的偏高岭土;将偏高岭土掺加到水泥胶砂中,可以提高胶砂的强度。煤矸石制备偏高岭土机理：石拐矿区煤矸石高硅富铝,而煅烧产生的游离二氧化硅和三氧化二铝成为其活性所在,采用先磨细后煅烧再粉磨的机械与热处理复合活化工艺,可以充分激发煤矸石煅烧制备偏高岭土的活性。     

山西煤矸石的热活化影响因素分析

对煤矸石热活化及在不同条件下影响其活性的因素进行了系统的实验研究,考察了煅烧温度、停留时间、冷却方式等因素对煤矸石活化的影响,并采用X射线衍射(XRD)、红外(FTIR)、活性硅铝溶出量等分析方法深入地了解煤矸石的活化情况,得出了山西太原静态煅烧煤矸石的最佳活化工艺参数。     

煤矸石制备水泥辅助胶凝材料的应用研究

煤矸石制备水泥辅助胶凝材料的应用研究对水泥行业的节能减排与大宗固废的高值利用均具有重要意义。本文以河北某地不同矿区的6种煤矸石为原料,采用XRD,热重等方法分析判断其化学成分和矿物组成,通过静态煅烧实验研究了其煅烧活化条件,并通过胶砂实验测定其胶凝活性。结果表明,煅烧温度和时间会影响产品的胶凝活性,不同矿物组成的样品需要的煅烧条件不同,所测样品其3 d早期强度相较于基准水泥有所下降,但28 d活性指数增长明显,除#4矿区外均达到了制备辅助胶凝材料的要求。     

萍乡废弃煤矸石理化特性及热活化性能研究

为研究不同种类煤矸石的理化特性及煅烧温度对其活化程度的影响,以萍乡废弃煤矸石不同矿区样A、样B、样C为研究对象,开展了XRD测试、物理性能试验、高温试验及力学性能试验,从理化特征、力学特征、表观特征等方面对煤矸石进行了基本性能及热活化性能分析。结果表明:不同种类煤矸石的理化特性不同,活性物质含量高的煤矸石活性较高;与样A相比,样B、样C更适合做填料,且样C具有更高的孔隙率、吸水性和抵抗风化破裂的能力。不同种类煤矸石的最佳煅烧温度略有差距,但都在800 ℃左右,未煅烧或未达到最佳煅烧温度的煤矸石活性较低,所制试件胶结较差,强度不高;最佳温度煅烧的煤矸石活性最高,所制试件胶结最好,强度最高。     

高火山灰活性煅烧煤矸石添加量对水泥抗压强度的影响

为研究高火山灰活性下煤矸石添加量对水泥抗压强度影响,以龙岩翠屏山煤矿煤矸石为研究对象,分析了温度对煤矸石活性的影响以及煤矸石添加量对水泥强度的影响。结果表明:随着煅烧温度的增大,煤矸石烧失量在逐渐增大,烧失量与煅烧温度呈幂函数关系;随着煅烧温度的增大,煤矸石活性呈现先增大后减小的规律,煅烧煤矸石吸钙量与温度成二次多项式关系,推断实验煤矸石的煅烧最佳温度为750 ℃;随着煤矸石添加量的增加,水泥单轴抗压强度呈下降趋势,试件的抗压强度与煤矸石添加量成指数关系;随着龄期的增大,添加煤矸石的试件强度具有增长的趋势。研究结果对确定煤矸石添加量提供了理论依据,对指导煤矸石在凝胶材料中应用具有重要意义。     

煤矸石中铝的酸浸动力学

立足于枣庄地区丰富的煤矸石资源,为探求其高值化开发利用途径,采用焙烧活化及盐酸浸取法对煤矸石中铝的提取过程进行系统的研究.对影响铝浸出率的因素如矸石粒度、焙烧温度和时间、酸浸液浓度、搅拌时间和速度、固液比等进行了考察,并对浸取过程动力学进行了研究.结果表明:对于粒度为60目的煤矸石,在焙烧温度650℃,焙烧时间60 m...     

煤矸石合成NaX分子筛的研究

以天然矿物煤矸石为原料 ,在水热体系中合成了 Na X沸石。考察了煤矸石焙烧温度、碱度、晶化时间等因素对产物结晶度的影响 ,确定了 Na X沸石的合成工艺 ,并用 NMR和 XRD的手段探讨了煤矸石焙烧温度对合成产物结构的影响原因。     

煤矸石和赤泥协同提取氧化铝过程矿相转变研究

开展了煤矸石和赤泥协同提取氧化铝研究，考察了添加赤泥对煤矸石活化提取氧化铝及对助剂碳酸钠消耗量的影响，并利用TG-DSC和XRD研究了赤泥添加对煤矸石活化过程的影响。结果表明，“煤矸石-赤泥-Na₂CO₃”混合样中氧化铝的溶出率随Na/Al摩尔比和煅烧温度的增加而增加，在Al/Si摩尔比为1的条件下，当Na/Al摩尔比为1.2、煅烧温度为850℃时，混合样的氧化铝溶出率可达到91.7%，与碳酸钠直接活化煤矸石相比，碳酸钠消耗量可降低77.9%。TG-DSC和XRD的结果表明，煤矸石、赤泥以及碳酸钠在低于700℃时相互作用比较弱，在高于800℃时三者发生相互作用，赤泥的加入由于调整了样品中的Al/Si摩尔比，使反应的最终物相选择性地向Na∶Al∶Si摩尔比为1∶1∶1的霞石和沸石相转化。     

吸附法提取煤矸石中锂的工艺

平朔煤矸石中锂元素含量较高,寻找适合的提取方法具有重要的研究价值和应用前景。本文利用盐酸酸浸活化的煤矸石使锂溶到溶液中,采用自制的锰系离子筛对溶液中的锂进行吸附,实现锂的回收。主要考察了活化配比、活化温度、酸浸温度、酸浸体积、酸浸浓度等因素对煤矸石中锂浸出率的影响,通过单一控制变量法确定了最佳焙烧和浸出工艺条件,使锂的浸出率达到79%以上;研究了不同温度和时间对合成离子筛的影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜、电感耦合等离子体发射光谱仪对离子筛晶型以及吸附性能进行表征,结果显示800℃下煅烧15h可以合成晶型完整的LiMn₂O₄尖晶石,且在溶液pH=14固液比1∶500时H型离子筛吸附容量达到了24mg/g;ICP数据处理结果表明H型离子筛对活化的煤矸石酸浸液中的锂吸附率达到了99%以上。     

煤矸石活化过程中结构特性和力学性能的研究

对不同温度下煅烧煤矸石水泥混合材进行了系统研究,以寻找煤矸石活性的最佳煅烧温度。选用增钙煅烧的方式提高煤矸石活性。为了进一步了解煤矸石的活化过程,对其进行了扫描电镜(scanning electron microscope,SEM),核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)等测定。通过sEM方法可以观察不同状态煤矸石颗粒形貌的变化。通过NMR方法,从Si,A1原子所处环境和相互间的关系角度上对不同状态煤矸石活化过程进行结构层次上的研究。