煤矸石的热一机械-化学复合活化法正交试验分析

采用机械细磨、煅烧和添加化学激发剂3种手段复合加工处理煤矸石,然后采用力学性能测试研究了水泥胶砂的强度,并通过DSC和XRD分析了煤矸石的成分和结构变化。采用正交试验分析法对试验数据进行了分析,结果表明,复合活化处理过的煤矸石具有较好的火山灰活性,煅烧温度是影响火山灰活性的最主要因素。活化煤矸石对水泥抗折强度的贡献大于对抗压强度的贡献。复合活化煤矸石的最佳煅烧温度为625℃,最佳球磨细度为45μm筛余5.12%左右,80μm筛余14.74%左右,激发剂的最佳加入量约为矸石量的2.0%。复合活化有利于降低煅烧能耗,提高生产效率。     

煤矸石的热力-化学复合活化研究

采用不同温度下的煅烧和添加化学激发物质的复合活化方法对煤矸石用作高性能水泥辅助性胶凝材料时潜在活性激发效果进行了实验探讨。实验结果表明,原始煤矸石未经任何处理直接用作水泥混合材时基本上不表现出火山灰活性,会导致水泥强度大幅度降低。煤矸石经600~900℃加热处理之后再与水泥混合使用,表现出显著的火山灰活性,水泥强度得到明显改善。用芒硝或水玻璃作为激发剂对煤矸石施加热力化学复合活化,在适宜的掺量范围内水泥强度,尤其是早期强度,得到进一步改善。采用水玻璃的场合活化效果优于采用芒硝的场合。煤矸石热力化学复合活化的适应范围为热处理温度600~800℃,水玻璃掺量不超过4%。     

热活化煤矸石性能研究

研究了不同煅烧程度煤矸石性能及其对水泥浆体流动性和强度的影响。结果表明:煅烧煤矸石和未煅烧煤矸石结构差异显著,前者疏松多孔,后者较为致密,致使需水性差异很大;随着煤矸石颗粒煅烧时间的延长,煤矸石水泥浆体流动性逐渐降低;煅烧煤矸石水泥浆体强度比未煅烧煤矸石水泥浆体强度有很大的提高,但煅烧时间的延长对煤矸石水泥浆体强度的提高似乎没有明显作用。     

煤矸石的热活化工艺研究

通过工艺实验、添加煤矸石水泥胶砂的强度测试、煅烧前后煤矸石成分及结构的XRD分析,研究了煅烧工艺条件对铜川某煤矿煤矸石火山灰活性的影响,探讨了热活化机理以及添加烧煤矸石能够提高水泥胶砂强度的原因,即煤矸石原来排列有序的晶体结构被打乱,形成热力学不稳定状态玻璃相结构,从而使烧成后的煤矸石中含有大量的活性氧化硅和氧化铝,而具有火山灰活性。实验发现所用煤矸石的最佳煅烧温度为700℃,此时水泥胶砂具有最高的抗压和抗折强度。     

热活化煤矸石-水泥复合体系的力学性能及水化过程探讨

对热活化煤矸石作为水泥混合材的力学性能进行了系统分析,结果表明:在试验的温度范围内,煤矸石的最佳热激活工艺制度为700℃保温2h。为了解煤矸石水泥复合体系的水化过程,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和汞压入法(MIP)等测试方法对其水化过程的微观结构及孔结构性能进行了分析。结果表明:煅烧后的煤矸石具有一定的活性;随着水化龄期的变化,复合体系中水化产物、微观结构特征及孔结构性能等的变化与水泥的水化过程基本是一致的。试验结果对煤矸石作为水泥混合材使用的研究有着重要的指导意义。     

热活化煤矸石—水泥复合体系水化性能分析

采用比强度法对活化煤矸石的火山灰效应进行评定,通过Ca(OH)2剩余量和化学结合水量的测定,分析活化煤矸石-水泥体系的水化程度,并采用X射线衍射分析,差热分析对其水化过程进行研究。结果表明:煅烧温度为750℃,保温时间为4h的热活化煤矸石对水泥体系的火山灰贡献率较高;该体系Ca(OH)2剩余量较少,化学结合水量较多,其水化产物主要以C-S-H凝胶,Ca(OH)2和钙矾石为主。     

自燃煤矸石复合活化的正交试验研究

在对辽宁阜新高德矿自燃煤矸石进行了基本性质检测的基础上,采用物理和化学的激活方法,研究了自燃煤矸石胶结料的力学性能.物理研究表明该矸石易磨性较好;对以自燃煤矸石为主要材料的胶结料进行了正交试验研究,分析了矿粉、生石灰、二水石膏及水玻璃掺量对胶结料强度的影响.化学研究表明自燃煤矸石在复合激发剂的共同作用下,高掺量(74%)仍可配制出满足42.5强度等级的水泥.根据正交设计方差分析结果给出了胶结料的最佳配合比,为利用自燃煤矸石开发地聚物水泥提供了有益的技术参考.     

煤矸石热活化及相变分析

系统研究了不同温度下热处理活化煤矸石的物相组成和活性组分溶出的变化规律.用差热分析、X射线衍射、红外光谱、核磁共振、电感耦合等离子原子发射光谱和扫描电镜等仪器测试分析煤矸石原矿和不同煅烧温度制备的样品的矿物组成、分子结构、29Si和27Al化学位移、活性Si4 和Al3 溶出量及微观结构.结果表明:煤矸石的活化程度随不同温度下矿物相组成及铝配位情况的变化而改变.连续性的相转变与活性硅、铝的溶出量相对应.     

煤矸石热活化及影响因素

对煤矸石热活化及在不同条件下影响其活性的因素进行了系统的实验研究.考察了煅烧温度、粒径形态、停留时间、冷却方式等因素对煤矸石活化的影响.并采用X射线衍射(XRD)、差热(DTA)、红外(FTIR)、电感耦合等离子原子发射光谱仪(ICP-AES)等分析方法深入地了解煤矸石的活化情况.结果表明,煤矸石热活化不仅与关键因素煅烧温度有关,还受到原矿特性、粒径形态、停留时间、冷却方式等因素的显著影响.     

活化煤矸石细粉-水泥复合胶凝材料水化性能研究

主要采用XRD、DTA/TG、SEM、MIP及等温微量量热仪研究了华新硅酸盐水泥以及掺有活化煤矸石细粉水泥胶凝体体系的水化性能和微观结构,试验证明煅烧后的煤矸石具有火山灰活性。掺有活化煤矸石细粉的水泥浆体结构较疏松,孔隙较多,但随着龄期的增长,浆体结构变得越来紧密,其主要的水化产物亦为水化硅酸钙凝胶、钙矾石和Ca(OH)2晶体。     

复合活化煤矸石强化铝的浸出

以丹东爱阳镇凤煤煤矿未经焙烧的煤矸石为研究对象,考察了不同焙烧温度活化、焙烧-机械力化学复合活化对煤矸石铝浸出率的影响,并采用Ar-TPR-MS、SEM、XRD和粒度分析对活化前后的样品进行检测.结果表明:热焙烧、复合活化均可以促进铝的浸出,由于焙烧温度不同煤矸石质点热运动程度不同,发生的反应不同,使得铝的化学环境产生差异,即铝的活化程度不同,铝的浸出率亦有所不同.热焙烧通过改变铝的化学环境进行铝的活化.400℃低温焙烧后的煤矸石机械活化30 min即可实现98％的铝的浸出率,原因是机械活化使煤矸石粒子进一步细化,有利于铝的浸出.     

六盘水矿区煤矸石理化特性及热活化研究

本研究采用XRF、XRD、IR、SEM及EDS等方法,对六盘水地区煤矸石原粉进行了理化特性分析.采用热活化工艺对煤矸石原粉进行活化,分析热活化煤矸石矿物组成的变化.实验结果表明,六盘水矿区的煤矸石具有高硅、高铁的特点.煤矸石经800℃,保温4h活化后,其矿物组成高岭石晶体结构被破坏,生成变高岭石和无定形SiO2和Al2O3.     

煤矸石煅烧活化研究

为了开发利用我国煤炭生产和加工过程中产生的大量的固体废弃物--煤矸石,采用X射线衍射(XRD)、差热(DTA)、红外(FTIR)、等离子发射光谱仪(ICP-AES)、扫描电镜(SEM)等分析方法研究煤矸石的煅烧活化情况,结果表明:700℃是太原西山矿煤矸石热激活的最佳温度.     

山西煤矸石的热活化影响因素分析

对煤矸石热活化及在不同条件下影响其活性的因素进行了系统的实验研究,考察了煅烧温度、停留时间、冷却方式等因素对煤矸石活化的影响,并采用X射线衍射(XRD)、红外(FTIR)、活性硅铝溶出量等分析方法深入地了解煤矸石的活化情况,得出了山西太原静态煅烧煤矸石的最佳活化工艺参数。     

准格尔地区煤矸石的矿物学分析和热活化研究

选取准格尔地区煤矸石为原料,研究了煤矸石在不同煅烧温度下的物理、化学变化并测定了活化煤矸石中活性组分的溶出率.采用化学分析、X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等技术,对煤矸石分别进行了矿物学分析和热活化过程研究.结果表明:准格尔该地区煤矸石属于非典型煤系高岭岩,含有较多的高岭石和少量勃姆石,烧失量较高,含碳较多.采用煅烧热活化的方式可以有效提高煤矸石的反应活性,表现为含有更多具有活性的非晶Al2O3和SiO2.确定了煤矸石的最佳活化区域为600～700℃,当煅烧温度为700℃,Al2O3和SiO2的溶出率分别达到了92.31％和64.44％.     

热活化煤矸石对水泥力学性能的影响

研究了500～1000℃下热活化煤矸石的特性,将热活化煤矸石以20%～60%的质量比掺到硅酸盐水泥中,进行水泥强度试验。结果表明,热活化温度对煤矸石的活性有很大影响,以伊利石为主要矿物组分的煤矸石在750℃左右煅烧的条件下具有较高的活性;水泥强度随着活化煤矸石掺量的增加呈逐渐下降趋势。相对而言,活化煤矸石掺入量在20%～30%之间变化时,水泥的强度值下降幅度较小;在30%～60%之间变化时,水泥的强度值下降幅度较大。     

机械活化煅烧煤矸石水泥的早期水化过程

用差热-热重分析和X射线衍射、等温量热计、扫描电子显微镜研究了机械活化煅烧煤矸石比表面积的变化对其水泥早期水化过程的影响,同时,用甘油-乙醇法测定了整个水化过程中Ca(OH)2含量.结果表明:机械活化煅烧煤矸石的比表面积越大,其水泥水化加速期延续的时间越长,水化放热速率越低;在水化减速期早期阶段的水化放热速率越高,二次水化产物形成的时间越早,在整个水化期间内水化产物中的Ca(OH)2含量越低.煅烧煤矸石水泥开始水化后,共产生4个水化放热峰,依次为初始放热峰、生成水化硅酸钙和Ca(OH)2放热峰、熟料水化生成钙矾石的放热峰及煤矸石被大量激发所形成的放热峰.     

萍乡废弃煤矸石理化特性及热活化性能研究

为研究不同种类煤矸石的理化特性及煅烧温度对其活化程度的影响,以萍乡废弃煤矸石不同矿区样A、样B、样C为研究对象,开展了XRD测试、物理性能试验、高温试验及力学性能试验,从理化特征、力学特征、表观特征等方面对煤矸石进行了基本性能及热活化性能分析。结果表明:不同种类煤矸石的理化特性不同,活性物质含量高的煤矸石活性较高;与样A相比,样B、样C更适合做填料,且样C具有更高的孔隙率、吸水性和抵抗风化破裂的能力。不同种类煤矸石的最佳煅烧温度略有差距,但都在800 ℃左右,未煅烧或未达到最佳煅烧温度的煤矸石活性较低,所制试件胶结较差,强度不高;最佳温度煅烧的煤矸石活性最高,所制试件胶结最好,强度最高。     

活化煤矸石与粉煤灰制备复合水泥的正交实验研究

利用正交实验分析了活化煤矸石与粉煤灰制备复合水泥的力学性能,对双掺活化煤矸石与粉煤灰超叠复合效应进行了探讨。结果表明,对28天抗折抗压强度影响显著的因素依次为活化煤矸石与粉煤灰的总掺量、碱激发剂、活化煤矸石与粉煤灰的配合比、石膏掺量,其中总掺量为30％,活化煤矸石：粉煤灰=7：3,石膏掺量为7％时,其功效系数最高,当活化煤矸石与粉煤灰的总掺量为30％时。对3d、28d抗折抗压强度活化煤矸石与粉煤灰有一个最佳的配合比。     

热活化煤矸石粉对基体-骨料界面过渡区性能的影响

煤矸石是煤炭工业产生的固体废弃物，持续产生及长期堆存会对环境产生一定影响，亟需开展资源化利用研究。以贵州黔西市煤矸石为研究对象，以粗粒级煤矸石为骨料，热活化后细粒级煤矸石为矿物掺合料，采用微机控制抗压抗折试验机、显微硬度仪、扫描电子显微镜研究热活化煤矸石粉对基体-骨料界面过渡区性能的影响。结果表明：随着热活化煤矸石粉掺量的增加，胶砂试块的抗折强度和抗压强度均先升高后降低，质量分数为2.5%的热活化煤矸石粉对胶砂试块力学性能具有提升作用，能够减小界面过渡区宽度，提高界面过渡区显微硬度，同时密实界面结构；随着热活化煤矸石粉掺量进一步增加，界面过渡区宽度反而增大，微孔数量和尺寸也增加，部分胶凝物质呈团状附着在煤矸石骨料表面，进而对胶砂力学性能产生不利影响。