循环流化床粉煤灰对矸石胶结充填材料性能的影响

为充分利用循环流化床粉煤灰(CFA),应用CFA制备矸石胶结充填材料.考察了粉煤灰-水泥体系的净浆流动度、流变特性和自由膨胀率随CFA掺量的变化规律,以及CFA对充填材料工作性和力学性能的影响规律,探讨应用CFA制备充填材料的可行性.结果 表明:粉煤灰-水泥体系复合浆体的流变模型仍为Bingham流体模型,而随着CFA掺量增大,塑性粘度增大,流动度降低,浆体流动性变差.掺加0％ ～ 60％的CFA,能够制备出性能良好的充填材料.在CFA掺量低于60％时,新拌浆体的坍落度、扩展度、含气量降低幅度较小,泌水情况减少,充填材料工作性可完全满足工程设计;新拌浆体硬化后孔隙率更低,力学性能良好.应用CFA制备充填材料具备可行性.     

磷酸钾镁胶结材料早期水稳定性调控技术研究

通过测试磷酸钾镁胶结材料(MKPC)浆体的抗压强度和水养护剩余强度率,研究酸碱组份比例、粉煤灰掺量对MKPC浆体早期水稳定性的影响.通过测试MKPC浆体的初始水化温度和MKPC硬化体的吸水率,分析其影响机理,结果表明:由于复合缓凝剂有效延缓了MKPC浆体的早期水化反应速度,MKPC浆体组成结构中酸组份比例可大幅降低,有足量未反应的MgO颗粒存在起到微集料作用.在MKPC中掺适量粉煤灰且保证较高的碱组份比例,粉煤灰球形颗粒可填充水化物之间孔隙,且与足量未水化的MgO颗粒形成较好的级配搭配,使MKPC硬化体结构更加致密;在水养护条件下,水份不易渗入,磷酸盐及其水化物溶解和水解的可能性均减小,早期水稳定性明显提高.其中酸碱质量比例为1∶3和粉煤灰掺量为20％的MKPC硬化体的水养护剩余强度率达到90％以上.     

等28d抗压强度条件下粉煤灰和矿渣对C50混凝土后期性能的影响

在28 d抗压强度相近的前提下,制备了纯水泥混凝土、大掺量粉煤灰混凝土、大掺量矿渣混凝土,测定了不同混凝土的后期抗压强度、抗氯离子渗透性,以及胶凝材料的化学结合水、硬化浆体中的Ca(OH)2含量.结果表明:含大掺量矿物掺合料的混凝土的后期强度和抗氯离子渗透性均明显高于纯水泥混凝土;大掺量矿渣混凝土的后期强度高于同掺量的大掺量粉煤灰混凝土;复合胶凝材料的后期水化程度增长率明显高于纯水泥;复合胶凝材料硬化浆体中后期Ca(OH)2含量明显低于纯水泥硬化浆体.     

碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构(英文)

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构。结果表明:碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30%(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长。与普通硅酸盐水泥相比,碱–磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低。掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高。碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大。用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩。碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体。     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30 %(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低.掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大.用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体.     

利用高钙粉煤灰生产膨胀水泥的初步研究

通过对掺加游离氧化钙含量不同的高钙粉煤灰水泥的研究,表明掺入合适的添加物不仅可提高该水泥的强度,而且可调节水泥硬化浆体的膨胀值,使掺高钙粉煤灰水泥的基本性能满足一些膨胀水泥的技术指标,可利用高钙粉煤灰生产膨胀水泥。     

含有活性或惰性掺合料的复合胶凝材料硬化浆体的微观结构特征

用压汞法测定了不同温度条件下养护的含有粉煤灰或石英粉的复合胶凝材料硬化浆体的孔隙率.用扫描电镜观察了硬化浆体的微观形貌,同时测定了各种组成的复合胶凝材料的净浆强度.常温水化初期,活性与惰性矿物掺合料都只具有物理填充的作用,硬化浆体的孔隙率和强度由矿物掺合料的掺量所决定.高温水化条件下粉煤灰的火山灰反应提前发生.随水化龄期延长,粉煤灰逐渐发生火山灰反应,使硬化浆体结构密实,其强度逐步提高.活性与惰性矿物掺合料对复合胶凝材料浆体结构与性能的影响的差异在水化后期逐渐显现.     

超细粉煤灰和偏高岭土对高强混凝土耐热性能的影响

以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,超细粉煤灰和偏高岭土作为辅助胶凝材料制备了高强混凝土,研究了其在400℃热处理前后的力学性能,分析了浆体物相组成、断面形貌的变化.结果 表明,超细粉煤灰和偏高岭土的引入可以明显改善高强混凝土受热条件下的力学性能,同时引入30wt％超细粉煤灰和5wt％偏高岭土可制备出常温抗压强度、残余强度分别为87.18MPa、109.72 MPa的高强混凝土.微观分析发现,在热处理过程中,未掺加辅助胶凝材料的试样浆体中氢氧化钙和硅钙石分解,浆体结构劣化,力学性能退化明显;掺加超细粉煤灰可以改善试样浆体的孔结构,且超细粉煤灰可在高温下与氢氧化钙及其分解产生的氧化钙反应生成更多的硅钙石以及耐高温矿物相,改善了加热过程中由于氢氧化钙和部分硅钙石分解而产生的结构缺陷,进而提升材料耐热性能,使得混凝土热处理后的残余强度不降反升;在掺加超细粉煤灰的同时复掺偏高岭土,可以在常温下水化生成更多的水化硅酸钙凝胶,使得粉煤灰微珠与浆体的界面结合更加紧密,并在高温下进一步加快水化反应速率,在浆体中生成大量硅钙石、钙铝榴石与蓝晶石三种耐高温物相,进而大幅度提升混凝土的耐热性能,使得混凝土高温残余强度更高.     

水泥-粉煤灰浆体吸水率与强度的相关性研究

通过对水泥-粉煤灰体系硬化浆体的吸水率、抗压强度的测定,研究了粉煤灰对水泥硬化浆体吸水率和强度的影响,以及水泥-粉煤灰浆体吸水率与强度的相关性。结果表明,水泥-粉煤灰浆体吸水率与强度之间具有一定的相关性。粉煤灰掺量越大．水泥浆体成分越多,成分之间的相互影响越复杂,吸水率与强度的相关性越差,对单纯组分的水泥浆体各项指标进行相关性的评价具有较好的效果。     

纳米SiO_2对水泥粉煤灰胶凝材料早期水化硬化的影响

利用纳米SiO_2对水泥-粉煤灰体系早期水化硬化促进作用,可以显著弥补大掺量粉煤灰体系凝结时间长、早期强度较低的缺陷。结果表明,掺有占胶凝材料质量5%的纳米SiO_2的水泥-粉煤灰净浆(粉煤灰取代率为40%)凝结时间与水泥净浆相当。纳米SiO_2可显著提高水泥-粉煤灰砂浆早期(3-7d)强度,且粉煤灰取代率越高,增强作用越明显,5%纳米SiO_2掺量可提高40%和60%粉煤灰取代率砂浆7d强度达到50%和68%。拌合物中纳米SiO_2促进了水泥水化硬化过程,密实了水泥石结构。结果表明,纳米SiO_2的掺入有利于大掺量粉煤灰、绿色混凝土的开发和利用。     

不同炉型潞安煤灰理化及酸/碱溶解特性

对潞安煤经循环流化床、煤粉炉和气化炉处理后得到的煤灰进行了化学组成、矿物组成、特征基团、粒径分布、比表面积及微观形貌等理化性质的对比研究,并考察了其在酸浸和碱浸过程中Al^3+,Si^4+,Fe^3+,Ca^2+,K^+和Ti^4+等离子的溶解特性。结果表明:不同炉型潞安煤灰中铝、钙、硫等元素的含量有明显的差异;矿物组成包括晶相的鳞石英、方石英、莫来石、硬石膏及非晶相的偏高岭石、假莫来石、无定型二氧化硅等;相比较而言,气化炉灰中铝硅酸盐矿物结构更加不稳定。循环流化床灰颗粒呈具有一定孔洞结构的不规则状,而煤粉炉灰和气化炉灰均为光滑球形颗粒,循环流化床灰的粒径>煤粉炉灰的粒径>气化炉灰的粒径,循环流化床灰的比表面积>气化炉灰的比表面积>煤粉炉灰的比表面积。在HCl溶液中,Al^3+,Fe^3+,Ca^2+,K^+,Ti^4+的溶出率均较高;在NaOH溶液中,仅Si^4+和K^+的溶出率较高。不同炉型潞安煤灰中各元素的溶出率具有较大差异,主要与其矿物组成、结构稳定性、粒径和比表面积等相关。     

Packing effect and pozzolanic reaction of fly ash in mortar

This research is to study the effect of particle size of fly ash on packing effect and pozzolanic reaction of mortar when 20% of fly ash is used to replace Portland cement type I. Both effects can be determined by using fly ash and insoluble material which have almost the same particle size to replace Portland cement type I. Normally, the compressive strength of fly ash mortar is contributed from hydration reaction, packing effect, and pozzolanic reaction. For mortar mixed with insoluble material, the compressive strength is due to hydration reaction and packing effect. Thus, compressive strength due to pozzolanic reaction can be determined from the difference in compressive strength between fly ash mortar and insoluble material mortar. The results show that the strength activity index of fly ash mortar depends on the median particle size of fly ash and curing ages of mortar samples. At early ages, the strength activity index of fly ash mortar due to packing effect is higher than that due to pozzolanic reaction. At the ages of 3 to 90 days, the difference in strength activity index due to packing effect of fly ashes with median particle size of 2.7 and 160 μm is almost constant about 22% of the strength of standard mortar (STD). The differences in strength activity index due to pozzolanic reaction of fly ashes with median particle size of 2.7 and 160 μm are 3%, 20%, and 27%, respectively, at the ages of 3, 28, and 90 days.     

煤粉炉和循环流化床锅炉飞灰吸附汞动力学及其吸附机制

在固定床吸附反应器内对两台300MW等级燃煤发电机组循环流化床锅炉和煤粉锅炉飞灰样品进行气相零价汞吸附实验,通过改变实验工况研究温度、入口汞浓度和入口气体流量对飞灰汞吸附能力的影响。采用颗粒内扩散模型、准一阶和准二阶动力学模型、耶洛维奇（Elovich）模型对实验数据分别进行拟合,从动力学的角度探讨两种锅炉飞灰对气相零价汞吸附的影响机制以及两种锅炉飞灰与气相零价汞之间吸附动力学行为差异。结果表明：相同工况下循环流化床锅炉飞灰汞吸附过程的穿透时间和平衡吸附量远大于煤粉锅炉飞灰。吸附温度为150℃时,两种锅炉飞灰对气相零价汞的平衡吸附量最大。由于外扩散阻力随气体入口流量的增加而减小,入口汞浓度的增加可提高传质推动力,飞灰对汞的吸附得以增强。动力学分析表明飞灰的零价汞吸附由外扩散、内扩散和表面化学吸附共同控制,其中表面化学吸附是该吸附过程中的控制步骤;准二阶动力学模型和Elovich动力学模型更适合于描述该吸附过程。相同实验条件下,循环流化床锅炉飞灰吸附过程拟合所得的颗粒内扩散系数、准一阶动力学常数和初始吸附速率均大于煤粉锅炉飞灰。     

循环流化床锅炉浅床运行技术及大型化分析研究

对小容量循环流化床（CFB）锅炉浅床运行技术进行了分析总结,浅床运行方式适合于燃用褐煤及高挥发分烟煤的CFB锅炉,可降低一次风机压头和风机电耗。对于中等容量CFB锅炉,浅床运行可能会导致密相区结焦及燃烧效率降低等问题,为降低飞灰及底渣可燃物含量,需要维持足够的床层高度或风室压力。对浅床运行模式的大型化问题进行了技术分析。     

掺粉煤灰水泥胶砂的正交试验研究

采用正交试验方法,研究了粉煤灰掺量、细度和Na2SO4掺量对水泥胶砂试块抗折、抗压强度影响规律。结果表明:粉煤灰掺量对水泥胶砂试块的7d抗折、抗压强度影响最显著;粉煤灰掺量和粉煤灰细度对28d抗折、抗压强度影响都比较显著;而Na2SO4掺量对7、28d抗折、抗压强度影响不大。     

分选与磨细粉煤灰对水泥胶砂性能的影响

研究了分选与磨细粉煤灰的颗粒分布与形貌的差异及对水泥胶砂性能的影响。研究结果表明:当勃氏比表面积相近,磨细粉煤灰的中位粒径大于分选细粉煤灰,其圆珠状颗粒较少,表面较为粗糙。在相同水胶比的条件下,掺分选粗粉煤灰的水泥胶砂流动度及强度均低;分选粗粉煤灰磨细后,不仅减少了颗粒的粘连,增加了比表面积,而且提高了粉煤灰的反应活性和水泥胶砂流动度及强度,虽其水泥胶砂流动度仍小于掺分选细粉煤灰的水泥,3d水泥胶砂强度也略低,但其28d水泥胶砂强度略高于掺分选细粉煤灰的水泥;在相同水泥胶砂流动度的条件下,掺磨细粉煤灰配制的水泥胶砂3d强度低于掺分选细粉煤灰的水泥,但随着水化龄期的增长,其差距逐步缩小,至60d时可超过后者。     

粉煤灰-矿渣微粉复合双掺对水泥砂浆抗酸雨侵蚀性能的影响

研究了粉煤灰、矿渣微粉复合双掺时对水泥砂浆的强度以及抗模拟酸雨侵蚀性能的影响。通过试验发现:随着粉煤灰、矿渣微粉总掺量的不断增加,砂浆强度逐渐下降;各不同配比的砂浆经pH值为4.0的模拟酸雨干湿交替循环腐蚀后的强度变化规律为先升高后下降;与纯水泥砂浆试件相比,如粉煤灰、矿渣微粉的掺入过高,则会降低试件的强度值,但是如以强度增长率来评价砂浆的抗酸雨侵蚀能力,则各不同比例的粉煤灰、矿渣微粉复合双掺等量取代水泥配制的砂浆的强度增长率均优于同等条件下纯水泥砂浆试件,即粉煤灰、矿渣微粉复合双掺对水泥砂浆试件在模拟酸雨条件下的强度发展有改善作用。     

Beneficial use of CFB ash in pavement construction applications

The disposal of ash produced from the combustion of solid fuels has been a major subject of research and product development for many years. An innovative application has recently been employed by JEA to recycle both the bottom ash and fly ash from two new circulating fluidized bed (CFB) boilers as a stabilizer for local sandy soils and pavement base course material. The results of laboratory testing and field applications in the north Florida market area illustrate how this by-product is adding value in pavement and roadway construction applications.     

循环流化床锅炉脱硫灰和普通粉煤灰的特性研究

分析研究了循环流化床锅炉脱硫灰和普通粉煤灰的化学组成、矿物相组成和热行为等。研究结果表明,脱硫灰烧失量大,CaO含量高,其主要晶相为石英、方解石和硬石膏,还有少量莫来石,玻璃相含量较少。普通粉煤灰的主要晶相为莫来石和石英相。扫描电镜观察,普通粉煤灰主要以球形玻璃微珠为主,球形微珠表面光滑。脱硫灰则以不规则形状的颗粒为主,几乎无球形颗粒。两种粉煤灰的红外光谱分析和差热分析也表现出明显差异,主要归因于脱硫灰中大量存在的硬石膏和方解石。     

Utilization of fly ash coming from a CFBC boiler co-firing coal and petroleum coke in Portland cement

Fly ash coming from a circulating fluidized bed combustion (CFBC) boiler co-firing coal and petroleum coke (CFBC fly ash) is very different from coal ash from traditional pulverized fuel firing due to many differences in their combustion processes, and thus they have different effects on the properties of Portland cement. The influences of CFBC fly ash on the strength, setting time, volume stability, water requirement for normal consistency, and hydration products of Portland cement were investigated. The results showed that CFBC fly ash had a little effect on the strength of the Portland cement when its content was below 20%, but the strength decreased significantly if the ash content was over 20%. The water requirement for normal consistency of cement increased from 1.8% to 3.2% (absolute increment value) with an addition of 10% CFBC fly ash; and the free lime (f-CaO) content of CFBC fly ash affected the value of increasing. The setting time decreased with an increase of CFBC fly ash content. The volume stability of the cement was qualified even when the content of SO₃ and f-CaO reached 4.48% and 3.0% in cement, respectively. The main hydration productions of cement with CFBC fly ash were C-S-H (hydrated calcium silicate), AFt (ettringite), and portlandite.