粉煤灰对粘土导水特性的影响研究

提出了一种在干旱区植树造林新材料技术,通过在粘土中加入不同比例或是经过不同试剂改性的粉煤灰,以增加其比表面积,从而提高导水性能,改进干旱区土壤的毛细引水特性,解决该地区植树造林的水分问题;同时达到对废弃粉煤灰资源再利用的目的.采用比表面积与孔径分布测定仪,扫描电镜,热重分析仪等仪器测试手段对试样进行表征.实验结果表明,粘土中粉煤灰所占比例为20%(质量分数)时,试样的导水效果最好;用盐酸或碳酸钠对添加剂粉煤灰进行改性能够提高粘土的导水能力,并分别在盐酸浓度为0.3mol/L、碳酸钠浓度为0.5mol/L时效果最好.     

Mineralogical Studies of Coal Fly Ash for Soil Application in Agriculture

Coal fly ash procured from Guru Gobind Singh Super Thermal Power Plant, Ropar, Punjab, India, was analyzed for its mineralogical content and thermal stability by x-ray diffraction (XRD), thermal gravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and physicochemical properties. XRD studies showed that major crystalline phases observed were quartz (SiO₂) and aluminum silicon oxide (Al_4.52Si₁.₄₈) with macro- and microelement (N, P, K, Mg, Zn, S, and Fe). Fly ash showed thermal stability up to 500°C and reduction in weight was up to 200°C, primarily due to loss of water and decarboxylation as revealed by TGA plots. FTIR of fly ash showed that the most prominent peaks in the spectra corresponded to Si–O and Al–O stretch vibrations. Coarse-grain accumulation of fly ash indicated the presence of 70% of fine-grained particles of 0.075 mm. Coal fly ash was alkaline in nature (pH 7.85 ± 0.03) with an electrical conductivity of 0.14 ± 0.02 µS m^?1, water holding capacity of 62%, low bulk density of 0.99 g cm^?3, and a surface area of 0.96 m² g^?1. With properties similar to that of soil coal, fly ash represents a suitable material for use in specific quantities as a soil amending agent in agriculture.     

粉煤灰高值化利用研究现状与进展

全球能源需求的快速增长为各种自然资源替代品的开发铺平了道路.然而,煤炭作为世界主要能源依然占据重要地位.2015年煤炭占全球能源供应的29％,预计到2035年,煤炭所占的能源比例仍将高达24％.粉煤灰作为燃煤发电厂的工业副产品,其产生量仍将在很长一段时间内高居不下.粉煤灰由于成分复杂及不合理的处理已经成为环境保护的关注重点.同时粉煤灰又是一种潜在的资源,亟待合理的资源化利用.目前,粉煤灰资源化利用涉及领域广,但高值化利用率偏低,高值化利用的前提是弄清粉煤灰的属性.粉煤灰是由实心或中空非晶质球形颗粒、不规则未燃尽碳颗粒和莫来石、石英、赤铁矿等矿物颗粒组成,不同产地粉煤灰的物理性质、化学成分和矿物成分有一定差异,其利用途径和目的也不尽相同.粉煤灰复杂的成分是高值化利用的一大障碍.然而,采用合理的分离技术可将有用组分(空心微珠、未燃尽的碳、磁性物质等)分离出来并进行高值化利用.粉煤灰的化学成分和矿物组成是地质聚合物、微晶玻璃和沸石等高附加值产品的低价原料.粉煤灰的化学成分以及原始粒度对地质聚合物的强度有较大影响,在粉煤灰制备地质聚合物时要在充分考虑其基本属性的基础上确定最佳工艺技术条件.依据粉煤灰的化学成分,以粉煤灰为原料制备的微晶玻璃主要有CaO-Al2 O3-SiO2和MgO-Al2 O3-SiO2两种体系,但其制备方法的能耗都较高,能耗较低的直接烧结法还需进一步研究推广.粉煤灰合成沸石的应用实验较多,却很少开展工业性试验.制备介孔二氧化硅和二氧化硅气溶胶实验的理论研究还不够深入,条件较难控制,距离工业化生产还有很长一段路.本文在粉煤灰的物理化学属性基础上综述了包括有用元素分离、地质聚合物合成、微晶玻璃和纳米多孔材料制备在内的粉煤灰高值化利用现状,分析了高值化利用中主要存在的问题及发展趋势.     

粉煤灰空心微珠的高附加值应用研究

研究了粉煤灰空心微珠(2μm和5μm)用于聚物材料时,其对复合材料综合性能的影响。研究结果表明,当空微珠填充量在0～30%之间时,空心微珠/PP复合材料的常温和低温下的缺口冲击强度、拉伸性能、弯曲性能显著提高,复合材料的热性能同时也得到了提高。此外,还研究了空心微珠/UPVC复合材料的流变性能,超空心微珠加入到硬质PVC管材中,可以明显改善PVC硬管的加工流动性能,显著缩短塑化时间,降低最大扭。粉煤灰空心微珠加入到航天器环氧树脂和玻璃纤维/环氧树脂复合材料时,可以明显改善其抗原子氧剥蚀性,且其抗原子氧剥蚀性能随着空心微殊填加量的增加而提高。     

粉煤灰对水中铅镉的吸附特性和机理研究

通过对粉煤灰样品进行表征,探索了其与铅、镉吸附相关的形态和物化特性,并进行了水中铅、镉的静态吸附实验,通过用Langmuir、Freundlich和Tenkin方程对吸附等温线进行建模,分析了铅、镉的吸附平衡性质,且进行了吸附动力学研究以描述其吸附过程,研究了潜在的吸附速率控制步骤和吸附机理.结果表明,粉煤灰样品中未燃炭的含量对铅、镉的吸附有着一定影响,而粉煤灰表面环状硅酸盐中的Al—O/Si—O或Si—O—Si/Si—O—Al官能团对铅、镉的吸附起主要作用.Langmuir等温线方程拟合结果最佳,说明粉煤灰表面结构均匀,对水溶液中铅、镉的吸附既有物理吸附,又有化学吸附,属于单分子层吸附.在25℃条件下,粉煤灰对水中铅、镉的最大吸附量分别为69.9301 mg/g和36.9040 mg/g.相较而言,准二级动力学模型能够更准确地描述吸附过程,说明化学吸附是影响铅、镉在粉煤灰上吸附速率的控制步骤.     

水热法合成NaP1型粉煤灰沸石的性能表征

通过碱性介质中的水热反应,由粉煤灰合成了单一沸石矿物种的NaP1沸石,并对合成产品进行了表征.经粉晶X射线衍射鉴定,合成产物中主要矿物成分为NaP1沸石,另有少量尚未反应的石英和莫来石.在电子显微镜下,粉煤灰颗粒呈球形且表面光滑,而合成产物颗粒表面粗糙.粉煤灰合成沸石含有大量的交换性Ca2 ,且与粉煤灰原料相比,SiO2含量明显减少,Al2O3稍有增加,SiO2/Al2O3比值由3.3降至1.8.红外光谱分析和差热分析证实了合成的粉煤灰沸石中沸石水的存在.NaP1型粉煤灰沸石的阳离子交换容量(CEC)达213 cmol/kg,比表面积达29 m2/g,分别比粉煤灰高约100倍和26倍.     

煤灰酸浸渣碳分法制备纳米白炭黑的试验研究

煤灰渣是我国目前排量最大的工业废渣之一,如何综合利用煤灰渣,实现其资源化利用具有重要意义。以黑龙江某热电厂煤灰为原料,硫酸酸浸提铝后得到高硅残渣,此高硅渣与碳酸钠高温焙烧后水溶制备 Na2 SiO3溶液,再采用碳分法制备纳米白炭黑。通过单因素试验得到反应的优化条件为：反应温度75℃,通气速率 v=1 min-1,通气终点 pH=8。反应过程中加入的表面活性剂以质量分数2%的聚乙二醇10000效果最佳,制备的 SiO2粒子尺寸小,分布均匀且团聚体较小。分散剂以质量分数1%的 NaCl 制备的产品分散性最佳。得到白炭黑沉淀后再经陈化、过滤洗涤以及正丁醇共沸,最后干燥得粒径20 nm 左右的疏松纳米白炭黑产品。     

低质高碳粉煤灰制备粉煤灰贝利特水泥及其特性研究

利用含碳量高、火山灰活性较低的堆存粉煤灰为原料,用水热合成-低温煅烧方法制备粉煤灰贝利特水泥,研究了配合料CaO掺量与在97℃±2℃下的蒸养时间、煅烧温度和煅烧时间对前驱物和粉煤灰贝利特水泥的组成及其基本物理力学性能的影响。结果表明:在97℃±2℃蒸养和800℃煅烧,粉煤灰中的莫来石和石英几乎不与CaO发生反应;800℃煅烧的粉煤灰贝利特水泥熟料中主要水硬性矿物为α’L-C_2S和C_(12)A_7,当煅烧温度达900℃或更高时,贝利特以活性较低的β-C2S存在,并且熟料中有水化活性很低的钙铝黄长石形成。CaO掺量为30%的石灰-粉煤灰配合料在97℃蒸养10h后经800℃煅烧1h,制得28d抗压强度达到30.2 MPa的粉煤灰贝利特水泥。粉煤灰贝利特水泥凝结快,可用于快修工程,但其需水量大,硬化浆体结构相对疏松,孔隙率较大。     

Synthesis, Characterization, and Formation Process of Na-X Zeolite from Coal Fly Ash

Using the SiO₂ and Al₂O₃ components of the amorphous phase in coal fly ash (Fa), Fa was converted to Na-X zeolites in NaOH-NaAlO₂ solutions by stirring at 35°C for 72 hr and then aging at 85°C for a given period. The molar ratio SiO₂/Al₂O₃ of the starting materials was controlled from 2.0 to 13.2. The resulting materials were characterized by various means. Increasing the SiO₂/Al₂O₃ ratio of the starting material increased the degree of crystallinity of faujasite, exhibiting a maximum at SiO₂/Al₂O₃ = 8.0. The faujasite formed was identified as Na-X zeolite with Si/Al = 1.20. The amorphous phase in Fa was dissolved during the stirring to form a precursor of zeolite, such as amorphous aluminosilicate. The Na-X zeolite was formed by aging for 24 hr, and the degree of crystallinity of this material was increased with the increasing aging period. The cation exchange capacity and specific surface area were increased with the increasing degree of crystallinity of the Na-X zeolites.     

粉煤灰抑制ASR的机制

本文研究粉煤灰对ASR的抑制作用.测定了不同粉煤灰掺量砂浆棒膨胀率、水泥石中Ca(OH)2含量以及主要水化产物C-S-H凝胶的微观结构和化学组成,并对粉煤灰抑制ASR的机制进行探讨.结果表明:随粉煤灰掺量增加,其对ASR具有显著的抑制效果.水泥石中Ca(OH)2含量不断减少,二次反应生成大量低n(Ca)/n(Si)的C-S-H凝胶.随n(Ca)/n(Si)降低,C-S-H凝胶中固溶了大量的Al,凝胶的固碱能力增强,从而使混凝土孔溶液中的有效碱大大减少,减轻了ASR程度.凝胶的固碱能力增强除了因n(Ca)/n(Si)降低,使C-S-H凝胶的固碱能力增强之外.还可能因为Al3 代替Si4 形成[AlO4]5-四面体,由于Al3 比Si4 少一价,引起电价不平衡,系统带负电,因此碱离子更容易进入C-S-H凝胶中,减少了碱与活性集料反应的机会.     

粉煤灰吸附剂的研究进展

对国内外粉煤灰作吸附剂的情况进行了综述,阐述了粉煤灰吸附剂在处理废水和废气中对不同污染物的吸附情况,归纳总结了粉煤灰吸附剂的发展历史,对粉煤灰吸附剂中存在的问题给予了解析,并为粉煤灰吸附剂提出了建设性意见.为粉煤灰吸附剂发展方向和开发粉煤灰的资源化利用提供了理论依据.     

粉煤灰制品烧结过程中的微观结构变化

纯粉煤灰颗粒在1000℃时发生熔融,球型颗粒尺寸减小,颗粒间存在较弱的连接;1100℃时球型颗粒消失,试样熔融成一体.高温显微镜图片表明,制品的烧结过程可以分为4个阶段.掺加了50%页岩的粉煤灰试样在1000℃时即生成液相,填充颗粒间的孔隙提高了试样的密实度,增加了试样在高温时的流动性,并可以使莫来石在1100℃时发生热分解.达到烧结温度点后,试样的焙烧温度越高,断面边界处的轮廓越明显.     

高铝粉煤灰碱溶预脱硅过程研究

为了获得内蒙古准格尔高铝粉煤灰碱溶预脱硅的优化工艺条件,采用正交实验设计对预脱硅工艺进行优化。结果表明,准格尔粉煤灰细灰脱硅的优化实验条件如下:脱硅温度为95℃,粉煤灰与苛性碱的质量比为1∶0.6,脱硅时间为1 h,碱液中苛性碱的质量分数为15%。在优化实验条件下,准格尔高铝粉煤灰的脱硅率可达48.6%,脱硅粉煤灰中氧化铝与二氧化硅的质量比由1.27增大到2.23。     

空心微珠表面化学镀Ni-Co-P合金镀层研究

用化学镀的方法将空心微珠改性,使它具有电、磁等性能,是拓宽空心微珠应用领域的一种新方法.以AgNO3代替常见的贵金属盐PdCl2为活化剂,在空心微珠表面化学镀Ni-Co-P合金镀层,用X射线衍射仪、能谱仪和扫描电镜对其进行了分析表征.结果表明,以AgNO3活化剂代替常用的PdCl2活化剂,可在空心微珠表面得到Ni-Co-P合金镀层,同时分析了以AgNO3代替常用的PdCl2活化剂制备Ni-Co-P合金镀层的形成机理.本方法能改善Ni-Co-P合金镀层的性能,成本低,具有良好的应用前景.     

粉煤灰微珠深加工利用的研究分析

分析了粉煤灰微珠的组成与结构,根据初步的实验结果讨论了粉煤灰微珠及其高附加值深加工产品的应用领域和市场前景.分析表明,粉煤灰微珠的深加工高附加值应用可以创造出显著的社会经济效益和环境效益,可有效地推动我国材料工业的可持续发展.     

粉煤灰改性通用热塑性树脂的研究进展

介绍了粉煤灰矿物组成、物理性质及通用热塑性树脂的发展现状,以及粉煤灰改性聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等通用热塑性树脂的原理,综述了粉煤灰改性技术的最新研究进展,结合目前粉煤灰改性技术存在的问题,为粉煤改性通用热塑性树脂今后的研究发展方向提出了建议,并为粉煤灰的资源化利用提供了参考.     

粉煤灰基多孔陶瓷膜的制备研究

用工业废弃物粉煤灰为主要原料,采用模压成型和挤压成型工艺,在较低温度下烧制成了多孔陶瓷过滤膜.研究了造孔剂、烧成温度等对多孔陶瓷样品的孔隙率、孔结构以及物相和强度等的影响.研究表明,反应烧结是主要的烧结过程机制,烧成样品以莫来石相和方石英相为主要物相.在优化的条件下,即造孔剂添加量为20%、烧成温度1250℃时,样品的孔隙率为51.2%,中位孔径为3.72μm,N2气体通量高达1.4×104 m3·m-2·h-1·bar-1,其弯折强度达64MPa,可以满足作为高温气-固分离过滤介质的要求.     

粉煤灰在水泥基材料中吸波性能的探索

为了研究粉煤灰在水泥基材料中的吸收电磁波性能,将Ⅲ级粉煤灰掺入水泥净浆中,制成厚度为15～30mm的试样,分别进行吸波性能测试.结果显示,粉煤灰在16GHz附近有一个14.5dB的吸收峰;掺入粉煤灰的水泥净浆,在低频率区1～4GHz范围内,有6～10dB的吸收峰;在高频率区4～18GHz内,一般只有4～6dB的吸收峰.掺量为30%、厚度为30mm的试样在17GHz附近有一个8.5dB的吸收峰.