化学激发剂对废弃粗粉煤灰火山灰活性的影响

通过研究不同化学激发剂对废弃粗粉煤灰-水泥系统的强度发展、水化程度、水化产物等的影响，发现掺入Na2SO4和K2SO4可以大幅提高废弃粗粉煤灰-水泥系统在早期和晚期的抗压强度，而掺入CaCl2和Ca(OH)2的效果则不明显，X射线衍射的测试结果也证明了这一点。由此说明化学激发废弃粗粉煤灰的火山灰活性重点在于提高系统的pH值。另外，水化程度测试的结果显示，化学激发剂对粗粉煤灰的促进作用主要集中在28d以前。     

低品位高岭土制备莫来石的研究

以苏州低品位高岭土为原料,分别研究了直接煅烧和添加氢氧化铝煅烧制备3∶2型莫来石。通过XRF、DTA、XRD、IR等测试手段,研究了样品分别经1 000~1 500℃煅烧1 h后的相转变过程。结果表明:高岭土直接煅烧在1 500℃可生成不含方石英的3∶2型莫来石产品。添加Al(OH)3可以降低3∶2型莫来石的合成温度至1 300℃,但结晶度较低,提高煅烧温度虽然可提高结晶度,但刚玉相的出现降低了莫来石的氧化铝含量。     

三元体系AlCl3+CaCl2+H2O，AlCl3+FeCl3+H2O和CaCl2+FeCl3+H2O在35℃时的相平衡

缺少含AlCl₃、CaCl₂和FeCl₃的溶液相平衡,使通过蒸发结晶从粉煤灰盐酸浸取液中制备纯净的AlCl₃·6H₂O变得比较困难。采用等温溶解法研究了三元体系AlCl₃+CaCl₂+H₂O,AlCl₃+FeCl₃+H₂O和CaCl₂+FeCl₃+H₂O在35℃时的相平衡关系,测定了相应的溶解度及密度,并绘制了相应相图及密度-组成图。实验结果表明：三元体系AlCl₃+CaCl₂+H₂O和AlCl₃+FeCl₃+H₂O分别有两条溶解度曲线,两个单盐结晶区,无复盐和共溶体产生,同离子效应导致增加溶液中CaCl₂和FeCl₃浓度会有效降低AlCl₃的溶解度;CaCl₂+FeCl₃+H₂O体系会形成复盐CaCl₂·2FeCl₃·7H₂O;所得35℃相图与25℃相图相比,三元体系AlCl₃+CaCl₂+H₂O和AlCl₃+FeCl₃+H₂O中AlCl₃·6H₂O结晶区增大,CaCl₂·6H₂O结晶区转变成CaCl₂·4H₂O结晶区,CaCl₂+FeCl₃+H₂O体系中CaCl₂·2FeCl₃·8H₂O结晶区转变为CaCl₂·2FeCl₃·7H₂O结晶区。     

石灰石在二氧化碳与空气混合气氛下的分解动力学

采用热重-差式扫描量热分析（TG-DSC）,分别在空气气氛和81%空气-19%二氧化碳混合气氛下,对 4种不同品质的石灰石进行热分解特性研究。结果表明,在空气气氛中,石灰石分解遵循相边界一维反应模型,即 G（α）=α;在81%空气-19%二氧化碳气氛中,石灰石分解遵循随机成核和随后生长模型,即G（α）=-ln（1-α）。在81%空气-19%二氧化碳气氛中,较高的二氧化碳分压延迟了碳酸钙的分解,使得石灰石分解的开始温度比空气气氛中高200 ℃左右,分解活化能约为空气气氛的3倍,且粒径大到一定程度后活化能变小。碳酸镁的存在可以促进碳酸钙的分解。在81%空气-19%二氧化碳气氛下,适宜的石灰石粒度为小于0.105 mm,适宜的分解控制温度为890 ℃。     

结晶硫酸铝脱水过程中晶型与形貌的转变

通过TG、XRD、SEM和MS分子模拟的方法,研究了结晶硫酸铝脱水过程中晶型与形貌的变化特点,为结晶硫酸铝制备冶金氧化铝提供了理论基础。依据晶体结构变化特点,将结晶硫酸铝脱水分为3个阶段：第一阶段（30~80 ℃）脱水2.7份,属于三斜晶系;第二阶段（80~22 ℃）脱水12.65份,属于单斜晶系;第三阶段（322~383 ℃）脱水1.15份,属于六方晶系。MS模拟结果和SEM形貌观察表明,结晶硫酸铝单晶在脱水过程中,其形貌经历了从片状到粒状再到片状的过程,其中无水硫酸铝的片状暴露面与十七水硫酸铝的片状暴露面呈垂直关系。在结晶硫酸铝到无水硫酸铝的制备过程中,伴随明显体积收缩和颗粒碎裂。采用多晶结晶硫酸铝脱水,具有制备砂状氧化铝的潜力。     

重金属在废弃粉煤灰-水泥固化体系内的迁移

采用径向动态浸出实验（rDLT）研究了含废弃粉煤灰-水泥固化朋急定样品内部重金属铅、铜、锌的氢氧化物的迁移行为，发现重金属在酸溶液作用下虽然会从样品内部向外迁移，但不同重金属的迁移规律各不相同。其中铅会在靠近固液界面的区域富集而不会及时进入外界浸出液，铜的富集区域远大于铅，锌基本不会富集而被直接浸出。在固化／稳定体系中添加Ca（OH）2可以有效阻碍锌的浸出。     

废弃粉煤灰火山灰活性的研究

通过对细粉煤灰与废弃粗粉煤灰在强度发展、水化程度、水化产物等方面的对比 ,发现粗粉煤灰在 90 d的强度发展和水化速度大于细粉煤灰。水灰比 ( W/ C)对粉煤灰尤其是粗粉煤灰的火山灰反应影响重大 ,随着水灰比的增加 ,掺粗粉煤灰样品的强度和水化程度都成倍增长。这主要是由于高水灰比有利于 Ca2 和粉煤灰中溶出的活性成分进入溶液参与反应。这可从扫描电镜 ( SEM)的测试结果得以证实     

煅烧硬石膏溶解特性对钙矾石形成的影响

本文依据循环流化床(CFB)锅炉干法脱硫温度条件,用煅烧硬石膏模拟干法脱硫产物,研究脱硫硬石膏性质对铝酸三钙(C₃A)反应生成钙矾石(AFt)的影响,探究CFB锅炉灰渣制备建材的可行性。结果表明: 820 ℃、15 min形成的硬石膏,呈边棱清晰的板状晶体,而940 ℃、15 min形成的硬石膏晶体则发生烧结现象,高温导致硬石膏溶解性能降低。煅烧硬石膏与C₃A反应生成的AFt在养护3 d后达到最多,期间820 ℃形成的硬石膏以溶解沉淀方式生成针棒状AFt;而940 ℃形成的硬石膏则以固相反应方式生成团簇AFt。长期空气养护过程中的碳化反应会导致AFt分解。     

活化煤气化粗渣盐酸浸取机理研究

考察了颗粒粒径、盐酸浓度和浸取温度3个条件对活化煤气化粗渣（简称活化渣）中铝、铁、钙离子浸取率的影响,并对浸取机理进行了研究。实验结果表明,活化渣为钙铝黄长石（2CaO·Al2O3·SiO2）与三氧化二铁（Fe2O3）的固溶体,与盐酸反应后颗粒粒径不断减小,钙离子较铝、铁离子优先浸出,其浸取过程符合化学反应控制的缩芯模型,相应的表观活化能为71.3 kJ/mol;钙离子浸出后活化渣颗粒成为疏松多孔材料,铝、铁离子的浸取过程则符合 Avrami模型,二者的浸取反应均受内扩散控制,表观活化能分别为24.7 kJ/mol和22.5 kJ/mol。     

碱激发剂中钠、硅对CFB飞灰合成地聚物的影响

以偏高岭土掺加石灰石和石膏模拟循环流化床(CFB)飞灰,研究了不同SiO2/Al2O3和Na2O/Al2O3对烧粘土材料合成地聚物过程中,凝结时间和抗压强度的变化规律;借助X射线衍射和拉曼图谱分析,证明了CFB合成地聚物过程中存在10种主要化学反应.同时发现:碱激发剂中钠含量变化主要影响活性硅、铝单体数量的多少,活性硅含量增加更有利于生成CSH和(Na,Ca)-PSS型地聚物;在SiO2-Al2O3-CaO-Na2O体系中,当Na2O/Al2O3≥1.1时,反应体系因生成水化石榴石而改变地聚反应历程,进而对样品抗压强度产生负效应;SiO2/Al2O3≥3.0时,样品凝结迅速,不利搅拌.