改性煤气化粗渣活性特征及其复合水泥浆体水化硬化性能研究

煤气化技术的规模化应用产生了大量难处理的煤气化灰渣。作为一种富含硅铝酸盐矿物的煤气化灰渣,具备火山灰活性和较低的碳含量特征,可作为辅助性胶凝材料使用。为探讨不同改性效果下煤气化粗渣的活性特征及其对水泥水化硬化性能的影响机制,本文从宏观和微观上对掺有改性气化粗渣的复合水泥浆体的水化放热、抗压强度、水化产物组成与结构进行分析比较。结果表明:添加二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)改性,可明显地提升气化粗渣的粉磨效率和潜在水化活性,有效减少水化诱导期的延长,降低气化粗渣掺加对水泥水化的缓凝效果;添加DEIPA的顺序对复合水泥的水化硬化特性影响不大。经化学和物理协同改性后的煤气化粗渣可以用于硅酸盐水泥的混合材和混凝土的掺合料,在适当掺量(10 %)下可提升复合水泥的力学性能。     

镍渣对粉煤灰基地质聚合物收缩性能的影响

镍渣是镍冶炼过程中排出的工业固废,以镍渣为原料制备地质聚合物,既提高了地质聚合物的绿色环保属性,更有助于促进镍铁合金工业的可持续发展。向粉煤灰基地质聚合物中掺入镍渣,并考察镍渣掺量对硬化体收缩性能的影响。结果表明,镍渣掺量为25%时不仅提高了地质聚合物的抗压强度,同时有助于降低自收缩和干燥收缩。镍渣反应活性较低,掺入粉煤灰基地质聚合物中会减缓碱激发反应进程,进而降低硬化体自收缩。另一方面,镍渣颗粒在硬化体中发挥微骨料作用,掺入后有助于降低地质聚合物孔隙率,既提高了硬化体的抗压强度,同时抑制干燥过程中的水分蒸发并降低了干燥收缩。     

镍渣—粉煤灰基地质聚合物力学性能及耐久性能的研究

作为新型胶凝材料,地质聚合物应用前景广阔,而利用镍渣制备地质聚合物对实现固废综合利用有重要意义。通过硅酸钠和氢氧化钠复合碱溶液活化制备了镍渣—粉煤灰基地质聚合物,探讨了粉煤灰掺量对地质聚合物力学性能、抗冻性能、抗海水侵蚀性能的影响,并结合XRD、SEM及孔结构分析等手段阐明变化规律。结果表明:(1)粉煤灰的引入,提高了地质聚合物的强度;当粉煤灰掺量为10%时,力学性能最优,7、28 d抗压强度分别为37.2、42.5 MPa,相比空白组试样分别提高了21.97%和17.40%。(2)适量粉煤灰的掺入能够进一步降低地质聚合物在冻融循环、干湿循环中的抗压强度损失及质量损失。当掺入10%粉煤灰时,50次冻融循环后试样的抗压强度损失率、质量损失率分别为24.7%、14.9%,50次干湿循环后的抗压强度损失率为21.5%。(3)粉煤灰对碱激发的反应有益,增加了反应产物;同时,粉煤灰更小的颗粒粒径,对地质聚合物提供了更好的填充效应。研究结果可为镍渣—粉煤灰基地质聚合物的开发及相关耐久性能问题的探索提供参考。     

干粉激发煤矸石基地质聚合物的性能研究

将氢氧化钠与碳酸钙混合制备碱性干粉激发剂,并与煤矸石、粉煤灰混合制备地质聚合物胶凝材料,对碱性干粉激发剂特性,聚合物材料的凝结时间、吸水率、抗压强度等基本特性进行研究,并与采用氢氧化钠溶液激发剂的聚合物特性进行对比。结果表明：生成得到的聚合物的浓度与干粉激发剂中碳酸钙的量成反比;与采用氢氧化钠溶液激活的聚合物相比,采用干粉激发剂激发的聚合物凝结时间短、吸水率低、抗压强度高,说明干粉激发剂有独有优势。干粉激发聚合物的吸水率随水灰比的增加而增加,需注意控制水灰比;干粉激发聚合物抗压强度与干粉激发剂中的氢氧化钠浓度有关,氢氧化钠的浓度过高或过低都会导致抗压强度下降。     

煤矸石基地质聚合物的制备与性能优化研究

煤矸石的不合理处置会给生态系统带来巨大的压力和威胁,为了解决煤矸石再利用困难和利用率低的问题,提出利用煤矸石生产地质聚合物的高附加值策略。以未煅烧的煤矸石为原材料,采用单因素实验设计法,研究了高炉矿渣掺入量、水玻璃模数、碱激发剂添加量、液固比和初始24 h养护温度等因素对地质聚合物基体抗压强度的影响。结果表明,初始24 h养护温度、碱激发剂添加量和水玻璃模数对煤矸石-高炉矿渣基复合地质聚合物的性能有显著影响。通过X射线衍射分析和扫描电镜分析发现,在碱激发剂的作用下,未煅烧的煤矸石结构被破坏,与高炉矿渣协同生成水化铝硅酸钠(N-A-S-H)、水化铝硅酸钙(C-A-S-H)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,从而形成了致密的微观结构。这为煤矸石的大规模资源化利用提供了合理的依据。     

粉煤灰基地质聚合物研究进展

粉煤灰制备成地质聚合物,不仅能够使固体废弃物得到资源化利用,而且还能够发挥地质聚合物在重金属离子吸附、防火保温、耐腐蚀以及低碳排放等领域的作用,从而实现资源的高效利用。主要总结了近年来粉煤灰基地质聚合物的研究及应用,并对当前存在的问题以及今后的发展趋势进行了总结和展望。     

干粉激发煤矸石基地质聚合物性能影响因素研究

为更方便、高效、安全地激发煤矸石的活性,制造出满足建筑需要的地质聚合物,用氢氧化钠与碳酸钙混合制备的碱性干粉激发剂替代氢氧化钠,对煤矸石、粉煤灰和标准砂进行处理,研究影响干粉激发煤矸石地质聚合物性能的因素,并与传统碱性溶液激发聚合物的特性进行了对比。结果表明：①升高养护温度、提高干粉激发剂中氢氧化钠的用量会加快地质聚合物的凝结和硬化速度。②养护温度升高可使试件的吸水率和抗压强度上升。③干粉激发剂中碳酸钙用量的增加会使地质聚合物试件的吸水率上升、抗压强度下降。④干粉激发剂中氢氧化钠用量为3%时,地质聚合物试件的吸水率最低、抗压强度最高。⑤无论从吸水率的角度还是从抗压强度的角度看,干粉激发剂的激发效果均好于氢氧化钠溶液。因此,干粉激发剂比氢氧化钠溶液更适合于激发煤矸石制备煤矸石基地质聚合物。     

污泥渣-低钙粉煤灰地聚合物泛碱抑制研究

以低钙粉煤灰为主要原料,添加印染污泥渣,通过碱激发在室温下制备印染污泥渣-低钙粉煤灰地质聚合物(DS-LFAG),利用萘系减水剂、消泡剂及防水剂对DS-LFAG进行泛碱抑制.研究污泥渣及养护龄期对DS-LFAG强度的影响,以及不同外加剂对DS-LFAG性能和泛碱抑制的影响.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XR...     

改性煤气化渣基矿用充填材料制备与性能

为研究煤矸石(CG)和煤气化粗渣(CS)用于膏体胶结充填的可行性,使用Talbol级配理论对骨料进行粒径控制,少量硅酸盐水泥作为胶凝材料,大量CS作为辅助胶凝材料,做了多组CG、CS、水泥、激活剂的不同配比实验。实验内容包括4个部分：骨胶比,总固体质量分数,激活剂质量分数以及其对凝结时间、流动性、泌水率、收缩率的影响和最佳配比的浸出实验。使用X射线荧光光谱分析、单轴抗压强度、自然堆积密度、塌落度、SEM-EDS,X射线衍射等手段分析了煤矸石-煤气化渣胶结充填体(CCCPB)的充填性能。实验结果表明：(1)受级配和水化程度影响,骨料掺量为20%时,其3 d和7 d的强度都达到最大值,28 d强度为6.7 MPa;(2)总固体质量分数对强度和流动性影响十分明显,且高水环境更有利于硫酸钠对CCCPB的激发效果;(3)硫酸钠可显著激发CS活性,3 d和7 d水化产物主要是氢氧化钙和水化硅酸钙,28 d时生成大量钙矾石,且随硫酸钠质量分数增加,充填体早期生成了更多的水化产物,在28 d龄期内并未出现强度折减现象;(4)随硫酸钠质量分数增加,凝结时间逐渐缩短,对终凝时间影响更为显著;塌落度、扩展度...     

粉煤灰基地质聚合物凝结时间的影响因素研究

以粉煤灰为原料,系统研究了水玻璃模数及掺量、水胶比、温度、外掺剂等参数对粉煤灰基地质聚合物凝结时间的影响。研究结果表明,随着温度升高,地质聚合物凝结时间显著降低;在10℃条件下,地质聚合物凝结时间随着水玻璃掺量增加而增加,随水玻璃模数增加先增加后减小,水胶比对地质聚合物凝结时间影响较小,掺入Ca(OH)₂会促进地质聚合物的凝结。在粉煤灰掺量100%、水玻璃模数1.2、水玻璃掺量8%、水胶比0.35、养护温度10℃条件下,地质聚合物的初凝及终凝时间分别为65 min和114 min,在养护3 d和28 d后,地质聚合物的强度分别为23 MPa和51.7 MPa。     

气化参数对空气等离子体煤气化过程的影响

讨论了在水蒸气参与下的空气等离子体煤气化过程，结果发现：等离子发生器功率的增加，可以大幅度地提高煤气中H2，CO含量，降低CO2含量，同时也可大幅度地提高碳转化率．在保证进入反应器的煤粒有一定动量的前提下尽量减少空气量；水蒸气输入量适量增加有利于H2含量增加，过量的水蒸气将使碳转化率下降；加大反应器的煤处理量会带来碳转化率的降低；适当条件下煤的转化率可超过95％．气相产物中没有检测到甲烷．同时没有发现液相产物．     

几种典型煤气化炉渣的碳热还原氮化过程

煤气化炉渣是煤炭气化过程产生的固体废弃物。选取5种煤气化炉渣作为研究对象,在分析其化学和显微结构后,将炉渣分别在1 350~1 500℃进行碳热还原氮化,并对氮化产物的物相组成和显微结构进行表征。结果表明:1 5种无定性炉渣的化学结构均可描述为Si O4四面体与Al O4四面体相互连接的架状结构;2炉渣中的玻璃相呈规则球体状,无定性碳呈多孔海绵、长带或长片状;3 5种炉渣经碳热还原氮化反应均可合成出Ca-α-Si Al ON粉体,且Ca-α-Si Al ON的形成过程一致;4炉渣氮化产物中杂质相的产生与炉渣的化学组成中Ca O,Si O2,Al2O3和C的相对含量密切相关;5在氮化过程中,炉渣中玻璃球体发生表面粗糙、多孔、空心等形态的变化,这些变化在一定程度上反映出炉渣的氮化进程。     

影响煤炭地下气化稳定性生产因素

分析了煤炭地下气化稳定性运行的影响因素,在地下气化炉的建造过程中,应考虑煤层赋存条件,地下水涌入情况,不同的条件其地下气化炉结构也不同,在煤炭地下气化生产运行时,气化剂的配比,操作环境压力,温度都将影响其稳定生产。     

造气型煤热稳定性影响因素的研究

通过正交实验的方法，研究了煤种、配煤、型煤添加剂各组分对型煤热稳定性的影响，认为配煤及优化添加剂配方是提高型煤热稳定性的有效手段，在一定范围内增加耐热性能良好的添加剂组分有利于型煤热稳定性的提高。     

煤炭地下气化温度场动态扩展对顶板热应力场及稳定性的影响

为探索煤炭地下气化过程中煤层温度场扩展对顶板应力的热影响,利用相似材料制作大尺度顶板模拟内蒙古乌兰察布褐煤层顶板泥质软岩,对煤层温度场动态扩展条件下,顶板应力场扩展过程及顶板稳定性进行实验研究。结果表明,在模型实验中,顶板热应力的最大值可达1.5 MPa。在氧化区培育阶段和气化阶段,煤层温度场沿通道轴向平均扩展速率分别为0.018,0.028 9 m/h,顶板热应力场沿通道轴向扩展速率分别为0.015和0.027 m/h。氧化区培育阶段煤层温度场扩展主方向与裂隙方向一致,煤层温度场动态扩展与顶板热弥散的双重作用使顶板应力场的扩展速率逐渐趋近于煤层温度场扩展速率。同时,泥岩顶板受高温影响在垂直气化通道方向形成稳定的拱形结构,可维持顶板在垂直气化通道方向的区域稳定。     

HT-L气化炉的煤气化特性研究

详细介绍了国内首套拥有自主知识产权的HT-L粉煤气化炉的气化特点,具有煤种适用广、碳转化率高、对环境污染小及投资运行费用低等优点。对濮阳龙宇的HT-L粉煤气化炉进行特性研究,通过实验数据分析可知,随着气化炉温度升高,有效气(H2+CO)含量降低,CO2含量有所增加,CH4和HCN含量逐渐减少。     

掺改性煤气化渣水泥新拌浆体与减水剂相容性研究

煤气化渣是一种富含铝硅酸盐矿物的煤化工固体废料,机械粉磨与化学激发改性后的煤气化渣可作为复合硅酸盐水泥的活性混合材使用,可以有效减少水泥建材生产制备过程中的碳足迹。为明确掺改性煤气化渣水泥新拌浆体的工作性能,本文通过研究煤气化渣-水泥复合浆体的流动度、ζ-电位和粒径分布,对煤气化渣-水泥二元体系与减水剂相容性进行了评价。结果表明:经二乙醇单异丙醇胺助磨改性后的煤气化渣是一种介孔材料,在掺量不超30 % 的情况下,具有较好的工作性;聚羧酸系减水剂对掺改性煤气化渣水泥新拌浆体的分散性和流动性有利,且表现出修正Bingham流体特征。实验结论对研究煤气化渣-水泥二元体系的工作性能以及与减水剂的相容性有较高的理论参考价值。     

硅钙渣复合地聚物水化机理研究

为实现硅钙渣、粉煤灰及矿渣三种固废的协同利用,本文通过开展不同粉煤灰、矿渣比(灰渣比)下的硅钙渣复合地聚物制备实验,对硅钙渣复合地聚物的水化机理进行了研究。结果表明,硅钙渣复合地聚物是由β-硅酸二钙自身水化和碱激发水化共同形成的一种以C—S—H和C(N)—A—S—H为主的二元复合胶凝材料;相较于晶相矿物,玻璃相矿物更易发生碱激发水化反应,导致灰渣比在0.5以上时7 d水化物中残存大量未反应的莫来石,但随养护时间的延长莫来石会继续进行水化,并在28 d时生成蠕虫状四方钠沸石和条状贝德石。同时在灰渣比为1.0时,硅钙渣地聚物微观形貌最均匀致密,28 d抗压强度最高,达到37.9 MPa,说明此时能够发挥出粉煤灰、矿渣、硅钙渣之间最佳的协同效应。     

气化灰渣凝胶制备及其对煤自燃阻化性能研究

针对凝胶防灭火技术现场使用成本高,难以大范围使用等问题,以廉价的煤化工固废料-气化灰渣作为基料,并添加羟丙基甲基纤维素凝胶剂(HPMC),制备出一种新型气化灰渣凝胶材料。同时,以褐煤为研究对象,借助煤自燃程序升温-气相色谱联用实验和FTIR傅里叶变换光谱仪,比较分析CaCl₂阻化剂、气化灰渣凝胶的煤自燃阻化性能。结果表明:随煤温不断升高,CaCl₂阻化剂和气化灰渣凝胶的煤样中CO与C₂H₄释放体积分数明显低于原煤,且CO抑制率在煤温110℃时分别达到46%、67.5%;气化灰渣凝胶可使30~200℃温度范围内的煤氧活化能增长25.2%;气化灰渣凝胶能够显著降低C-O、C=C官能团含量,有效阻断自由基链式反应,其阻化性能更佳。