激发剂在大掺量粉煤灰水泥中的应用研究

利用粉煤灰、水泥熟料、石灰、石膏辅助少量的粉煤灰活性激发剂研究生产高掺量粉煤灰水泥.试验表明,激发剂能大大提高粉煤灰的活性和早期强度.生产的大掺量粉煤灰水泥,其3天、28天的抗压强度分别达到18MPa和50MPa,并且凝结硬化快,早期强度高,后期强度发展迅速.     

MnO2掺杂对硅酸盐水泥熟料烧成及矿物结构的影响

本文研究MnO2掺杂对硅酸盐水泥熟料的烧成及性能的影响,以空白生料为基准,分别掺入0.1%、0.5%、1%、2%的MnO2,煅烧至1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃,并利用化学分析、XRD、SEM、高温显微分析等方法分析.结果表明:当煅烧温度低于1400℃时,MnO2限制液相的生成,其掺量越大,易烧性越差;当煅烧温度高于1400℃时,温度起主要作用,液相大量生成,MnO2掺量对易烧性影响不大;并降低了A矿的含量,增加了B矿的含量.同时观察SEM照片,掺MnO2后熟料中C3S晶粒均大于基准样中C3S晶粒,这是因为MnO2稳定MeO45-,增大液相的粘度,富余CaO,使C3S长大速率占优势.     

预分解磷石膏制备贝利特-硫铝酸盐水泥

研究磷石膏在低温还原-高温氧化气氛下的分解特性,并将分解后的磷石膏作为钙源代替石灰石制备贝利特-硫铝酸盐水泥。结果表明:在碳硫比(C/S)为2,CO_2-950℃-1h/空气-1 200℃-1h的分段煅烧条件下,磷石膏分解率可达87.69%,且SO_2在900~1 200℃内集中释放。将分解率为87.69%的磷石膏代替部分石灰石烧制贝利特-硫铝酸盐水泥熟料,其主要矿相有C4A3珔S、C2S和C4AF,及少量C2AS,水泥净浆3d抗压强度为41.4 MPa。每生产1t贝利特-硫铝酸盐水泥熟料可消纳约0.98t磷石膏,减少石灰石用量近50%。     

硼、钠复合掺杂对贝利特-硫铝酸钙水泥性能及微观结构的影响

采用粘土、铝矾土、碳酸钙为主要原料制备以贝利特(C_2S)、硫铝酸钙和铁铝酸钙为主导矿物的低碳排放水泥熟料(BCSAF),并通过硼(B)和钠(Na)复合掺杂对C_2S矿物进行活化。将熟料与无水石膏按比例混合后制备水泥,研究复合掺杂对水泥净浆强度及微观结构的影响。采用X射线衍射全谱拟合定量相分析法、红外光谱、扫描电子显微镜、X射线能谱分析等测试方法表征熟料及水泥水化浆体组成与结构。研究结果表明,一定掺量的B和Na复合掺杂制备BCSAF水泥熟料可在常温下稳定α′-C_2S或更高活性的C_2S,减少熟料中β-C_2S含量,从而实现C_2S矿物的活化,提高BCSAF水泥熟料早期水化活性,显著提高水泥浆体抗压强度。     

铝矾土尾矿的热活化效果

铝矾土尾矿的热活化效果直接影响其在水泥混凝土中的利用率,而活化效果与铝矾土尾矿的组成、结构变化和它对水泥水化性能的影响有关.本研究将铝矾土尾矿于600～800℃煅烧2 h后,实验观察和分析了铝矾土尾矿煅烧前后组成的变化,并研究了尾矿掺量在10％～30％时水泥胶砂强度活性指数和硬化浆体的水化.研究结果显示在该温度段内温度变化对铝矾土尾矿活性影响较小,即铝矾土尾矿有较宽的热活化温度范围;当掺入30％活化铝矾土尾矿后,仅略微降低了水泥胶砂强度,而这些效果与煅烧尾矿中偏高岭石形成以及硬化浆体致密性提高有关.总体而言,经合理热活化的铝矾土尾矿具有和粉煤灰相似的作用.     

锡尾矿的组成、热特性及掺烧制备水泥熟料的研究

用ICP和X荧光对锡尾矿的组成进行了分析,尾矿主要由SiO2、Fe2O3、CaCO3、Al2O3等组成。采用XRD对尾矿在不同焙烧温度下的晶相结构进行了研究,以程序升温焙烧实验考察尾矿的热反应特性。结果表明,随着焙烧温度的升高,尾矿的组成结构发生改变,当焙烧温度高于1050℃时,尾矿出现Ca2SiO4、Ca2Fe2O5、Ca4Al2Fe2O10晶相结构,且温度越高,其特征峰强度越大。同时,将尾矿与普通的硅酸盐水泥生料进行掺烧,当掺烧量不大于50%时,其烧成熟料凝结时间达到国家标准。而将尾矿与CaO按质量比为1∶1直接进行煅烧,在1400℃时,熟料的主要物相组成为Ca2SiO4、Ca3SiO5,与普通硅酸盐水泥熟料基本一致。     

Ⅲ级粉煤灰掺量、细度对水泥强度发展的影响

为了开发和应用数量大、成分复杂、均匀性差且活性低的Ⅲ级粉煤灰,本文中通过对Ⅲ级粉煤灰的粉磨处理,研究了Ⅲ级粉煤灰的掺量、细度对硅酸盐水泥、普通水泥强度发展的影响。结果表明,为了更好地发挥粉煤灰的活性,Ⅲ级粉煤灰在配制硅酸盐水泥、普通水泥时存在一个合理的粉磨细度和适宜的掺量,当粉煤灰的掺量小于5%时,细度应控制在500m2/kg左右;当掺量为10%￣15%时,细应为600m2/kg左右。     

污泥灰替代粘土煅烧水泥熟料的~(29)Si固体高分辨核磁共振分析

城市污泥的灰分与水泥生料中粘土的成分类似,可被用作粘土的替代品煅烧生态水泥熟料,从而实现污泥的减量、无害、资源循环利用的可持续发展要求。本文用污泥灰替代粘土配置成掺量为0wt.%、3.58wt.%、7.16wt.%、10.73wt.%和14.31wt.%的生料并煅烧成熟料,再利用~(29)Si固体高分辨核磁共振技术分析五种熟料的矿物成分,通过固体核磁分峰拟合技术得出五种熟料的贝利特和阿利特的含量比值,结果表明随着污泥灰掺量的增加,熟料中贝利特含量增加,阿利特含量降低,污泥中微量元素的引入使β-C_2S更稳定,阻碍C_2S向C_3S的转化。     

高铁、高钙类粉煤灰高值化的醋酸分离规律研究

采用低腐蚀、低能耗、高选择性的醋酸分离法高值化利用粉煤灰中的铁、钙等,制得产物醋酸铁、醋酸钙等醋酸盐,产物通过IR分析、原子吸收光谱分析、XRD分析和SEM分析,表征了官能团结构和晶相特征。采用原子吸收法研究了反应温度和反应时间对粉煤灰中铁、钙的醋酸反应活性的影响规律,结果表明,CaO和Fe2O3的醋酸反应活性不同,Fe2O3的反应活性高于CaO,粉煤灰与醋酸的最佳反应温度为室温(20～25℃),较佳反应时间为2～3h,可使Fe2O3和CaO都获得较高的醋酸反应活性,粉煤灰中铁利用率为94.18%,钙、镁、钾利用率为94.99%。     

电学方法研究掺有窑灰水泥的水化特性

利用非接触式电阻率新方法,研究普通硅酸盐水泥及粉煤灰和粉磨时间分别为1h、3h和4h的窑灰混掺后胶凝材料的水化特性.试验结果表明,窑灰分别粉磨1h、3h和4h后,在同样掺量情况下,对水泥浆体早期电阻率随时间的变化有明显的影响.高碱度和高Cl-、高SO3含量将直接影响到窑灰作为混合材或直接回窑后水泥的早期水化特性.不同掺量的粉煤灰在一定程度上可以平衡窑灰水泥浆体系中的碱,同时窑灰中的碱也可激发粉煤灰的早期活性,在熟料掺量小于50%时仍可获得较高的早期强度.     

醋酸钙/飞灰复合脱硫脱硝剂热解性能实验研究

为了提高脱硫脱硝效率同时合理利用火电厂产生的飞灰,研究了醋酸钙中加入飞灰制备的复合脱硫脱硝剂的热解性能。对不同条件下制得的醋酸钙/飞灰复合脱硫脱硝剂的热重特性、X射线衍射图谱、比表面积、扫描电镜结果等进行了分析,结果表明:利用醋酸钙和飞灰水合制备的脱硫脱硝剂具有比单纯的醋酸钙和飞灰更大的比表面积;经过900℃煅烧后脱硫脱硝剂孔隙结构最好;脱硫脱硝剂经过900℃煅烧后的热解产物(SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO)有助于脱除烟气中的硫氧化物和氮氧化物。     

Effect of water curing conditions on the hydration degree and compressive strengths of fly ash–cement paste

This paper explains the effect of water curing condition on compressive strengths of fly ash–cement paste by quantitative data of hydration degree. Hydration of fly ash–cement paste was estimated by Rietveld analysis and selective dissolution. The result shows that the hydration degree of belite is affected by water curing conditions, more so than that of fly ash and alite. Fly ash still continues to hydrate even without an extra, external supply of water. The strong dependence of fly ash–cement concrete on curing conditions does not come from the hydration degree of fly ash, but rather comes from the hydration degree of cement, especially belite. When the water to binder ratio is low enough, the hydration of cement plus small hydration of fly ash are considered to be enough for adequate compressive strength at the beginning. Then, compressive strength of fly ash–cement paste becomes less sensitive to the water curing period.     

Utilization of municipal solid waste incineration ash in Portland cement clinker

Municipal solid waste incineration (MSWI) ash is used in part as raw materials for cement clinker production by taking advantage of the high contents of SiO₂, Al₂O₃, and CaO. It is necessary for environmental reasons to establish a material utilization system for the incineration waste ash residue instead of disposing these ashes into landfill. The aim of this paper is to study the feasibility of replacing clinker raw materials by waste ash residue for cement clinker production. MSWI bottom ash and MSWI fly ash are the main types of ashes being evaluated. The ashes were mixed into raw mixture with different portions of ash residue to produce cement clinker in a laboratory furnace at approximately 1400°C. X-ray diffraction and X-ray florescence techniques were used to analyze the phase chemistry and chemical composition of clinkers in order to compare these ash-based clinkers with commercial Portland cement clinker.     

硫铝酸钙-贝利特水泥熟料的低温制备及其水化性能研究

以煤矸石、脱硫石膏、石灰为主要原料,采用水热合成-低温煅烧方法制备了硫铝酸钙-贝利特水泥熟料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析了水热合成物、煅烧试样及水化产物的矿物相,利用等温量热仪测定了水泥早期水化放热随时间的变化,并测定了水泥的力学性能。结果表明:在120℃下水热合成前驱体后再经煅烧,可在1 050℃低温下制成硫铝酸钙-贝利特水泥熟料。与一步法相比,该低温水泥的早期水化放热速率较高。当水泥中的二水石膏掺量为13%(质量分数)时,水泥1d、28d的抗压强度分别为30.2 MPa和57.3 MPa,28d的水化产物主要为长纤维状的AFt。     

β-Belite cements (β-dicalcium silicate) obtained from calcined lime sludge and silica fume

The utilization of lime sludge (LS), a pulp and paper industry residue, and silica fume (SF), a ferrosilicon industry by-product, as raw materials for the preparation of β-dicalcium silicate (β-C₂S or β-belite) is investigated. β-phase belite is synthesized in a molar ratio of calcined LS/SF at 2.0 by hydrothermal method followed by calcination at 1000 °C for 2 h, which is lower temperature than conventional production temperature of about 1200 °C, and importantly without any chemical stabilizers. The produced belite cements containing 89.3% of β-belite, the rest being α-belite (5.93%), tobermorite (C–S–H, 1.71%), cristobolite (SiO₂, 1.83%) and free lime (CaO, 1.24%). The micro analytical characteristic of the raw materials and formed belite are examined by means of TG-DTA-DTG, XRF, XRD, SEM with EDAX, FT-IR, BET techniques and isothermal conduction calorimetry. The hydration of pastes and compressive strength of mortars of the formed β-belite blended with ordinary Portland cement are studied with a partial replacement of cement by 10%, 20% and 30%. The reaction of β-belite in combination with Portland cement is comparable up to 10% replacement of cement to the pozzolanic reactions of other materials used in similar ways. However, it is observed that the premature stiffening of belite incorporated cement pastes takes place with low heat of hydration because of higher reactivity of belite cement incorporation.     

碱对粉煤灰的活化和微观结构的影响

用X-射线、SEM研究了粉煤灰在不同碱度环境下的活化机制、水化产物和微观结构。研究表明:粉煤灰硅酸盐水泥在常温下养护,粉煤灰的反应能力较低,这是因为在Ca(OH)2存在条件下的活化很慢,只有提高养护温度或在复合碱和硫酸盐存在条件下才有利于结构的解体和水化产物的稳定。     

不同等级粉煤灰制备再生混凝土的试验研究

采用不同等级粉煤灰按质量比为0％、10％、20％、30％取代水泥,配制而成的C30再生混凝土。通过实验,分别测定了再生混凝土的强度、和易性,最终得出不同等级粉煤灰在不同取代率情况下对再生混凝土强度及和易性的影响规律,为粉煤灰在再生混凝土中的应用提供必要的理论依据。     

Effect of fly ash preliminary calcination on the properties of geopolymer

The influence of preliminary calcination of fly ashes on the geopolymerisation process has been studied. Preliminary calcination at 500 and 800 degrees C causes decarbonation of the fly ash while it also leads to a decrease of the amorphous content of the fly ashes from 60 to 57%. Geopolymer prepared using raw fly ash exhibited a compressive strength 55.7(9.2)MPa, while for 500 and 800 degrees C calcined samples it reduced to 54(5.8) and 44.4(5.4)MPa, respectively. The decrease in compressive strength of the geopolymers is discussed in terms of partial surface crystallisation of the fly ash particles. Reactivity of the fly ash also has been correlated with the shrinkage rate and presence of efflorescence on the surface of geopolymers.     

纳米SiO2与粉煤灰协同改性水泥基材料性能研究

通过调整纳米SiO_2与粉煤灰的比例,研究了两者协同作用对水泥基材料性能的影响。结果表明,纳米SiO_2(NS)和粉煤灰协同作用效果优于NS单一掺加,3%(质量分数,下同)纳米SiO_2和不大于30%的粉煤灰同时掺加可以补偿粉煤灰引起的早期强度降低,且砂浆28d抗压强度不降低。随着NS掺量增加水泥基材料的干燥收缩增大,粉煤灰可以改善纳米SiO_2对干燥收缩的不利影响。随着NS掺量的增加,试件的抗冻性和抗氯离子渗透性能均得到提升,掺加3%NS与30%粉煤灰使水泥基材料达到最佳耐久性能。NS可以缩短水泥水化诱导期,加速水泥水化进程,且使胶凝体系总放热量增加。在水泥粉煤灰体系中掺入NS后,非蒸发水含量在早期明显增多,但在后期增长缓慢。     

燃煤电站利用飞灰脱汞的研究现状

汞的累积性及高毒性使其成为了未来主要的污染物控制对象之一,目前较为成熟的活性炭喷射技术平均汞脱除率能够达到80%-98%,但极高的运行成本仍然难于达到大范围商业推广的要求。飞灰作为燃煤电站的废弃物,成本极低,且同样具备汞捕集能力,某些飞灰的汞脱除能力甚至能够达到商业活性炭级别。本文对目前影响飞灰汞脱除率的研究进行了综述。综合讨论了烟气气氛、煤炭类型、飞灰含碳量、飞灰岩相结构等多种因素对飞灰汞脱除率的影响。明确了飞灰脱汞技术的可行性,以及未来亟待解决的问题。