高温煅烧和机械球磨对煤矸石反应活性的影响[1]
房山砂质煤矸石热活化的影响因素分析
中 图分 类 号 :TB3 1 2
文 献 标 志 码 :A
文章 编 号 :0 3 一 l5 (0 1 0 — 13 —0 48 l7 21) 6 76 6
第6 2卷
第 6 期
化
工 学 报
Vol 2 NO. _6 6
O1 J n 2 l u e
21 0 1年 6月
CI C J u n 1 ES o r a
房 山砂 质煤 矸 石 热 活化 的影 响 因素分 析
王 海 霞,倪 文 ,姜 涛 ,李德 忠
( 京 科 技 大 学 金 属 矿 山高 效 开 采 与 安全 教育 部 重 点实 验 室 ,北 京 10 8 ) 北 0 0 3
T c n lg ii g,Bejn 0 0 3 e h oo Байду номын сангаасBejn iig 1 0 8 ,Ch n ) ia
Ab ta t A u e a u to o lg n u s pld i ejn sr c : h g mo n fc a a g e i i n B i g,e p cal n Fa g h n Ditit Th e t e i s e il i n s a s rc. e b s y
t m pe a ur e r t e,c o i y a o e ft le a i g nt o lng wa nd c nt nt o he a t r ton a e ,we e i v s i t d,s r ng h t s f c m e t r n e tga e te t e to e n mor a nd SEM r mpl ye The r s ls s we ha ,t t e t e e ttou t ra s o ane t ra we e e o d. e u t ho d t t he s r ng h ofc m n ii s ma e il bt i d by t h r la tva i n o oa a guewa i niia l mpr v d The a tviy o n ha a guec ul he t e ma c i to fc lg n s sg fc nty i oe. c i t fFa gs n g n o d be o i us y i r a e bv o l nc e s d whe he m i t r f po e nd bu k ga gu s n t x u e o wd r a l n e we e he t d t 00 r a e o 8 ℃ fr 5 o h. e Th
热活化与机械力活化对煤矸石胶凝性的影响
.
t u e f r n e o GC c n b u t e p o e ft e me h n c l o c c i a i n me h d i e l y d t i sp r o ma c fC o a ef r h ri r v d i h c a ia r ea t to t o S mp o e o m f v a tv t h e ta tv t d c a a g e Th c i a e o lg n u r v d s t e b s o n fn ce t n t c i a e t e h a c i a e o l n u . g e a tv t d c a a g e p o i e h a ep i to u l a i o o f r h d a i n p o u t fc i k r t e e y a c l r t s t e e ri r h d a i n o h l k r i o m y r t r d c s o l e , h r b c ee a e h a l y r t f t e ci e n CGC. Th o n e o n e
热活 化 与机 械 力 活化 对 煤 矸 石 胶 凝 性 的 影 响 杨 南如
(. 1 盐城 工学 院 材料 工程 学 院 ,江苏 盐城 2 0 1 . 京工 业 大学 材料 科学 与工 程学 院 , 苏 2 4 5 ;2 南 江 南京 2 0 0 ; . 1 0 9 3 常熟 理工 学 院 学 与材料 工程 学 院 ,江苏 常熟 2 5 0 ) 化 1 5 0 摘 要 :用 x射 线衍 射 (X ) 热 分析 ( G DS 、 RD 、 T — C) 扫描 电镜 ( E 等 方法 , 究 了热 活化 、 械 力 S M) 研 机
煤矸石热活化及影响因素
( e 易被 空气 氧化 , 出的热 量 可 以促 使 煤矸 石 F S) 放
中所含煤炭风化以至 自燃 , 自燃时放出的 S 。 O 严重 污染 空气.2如何有 效 地利 用工业 废渣 , 其变废 为 [ ] 使
宝 , 轻环境 污染 , 当 前全 世 界 共 同关 注 的课 题. 减 是
1 实验 部 分
・1 1 煤 矸石 的理 化特 性 .
煤 矸石 中含 有大 量 的矿物 质可作 为 资源进 行开 发利 用 , 仅可 以 有 效 实 现 固体 废 弃 物 的减 量 化 、 害 不 无
煤矸 石 是 由少量有 机质 和 多种矿 岩 组成 的混合 物, 属于沉 积 岩. 因煤 矿 地质年 代 、 成矿 构造 、 采方 开 法 的不 同而成 分差 异 较 大 . 文 选 择 产 地 太 原西 山 本
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第 3 O卷
第 l 期
煤 炭 转 化
COAL CONVERS ON I
V0 . O No I _I 3 .
20 0 7年 1月
J n 2 0 a .0 7
煤矸石热活化及影响 因素
李永峰D 王 万绪。 杨 效益 )
中排放出的废弃岩石, 是我国 目前排放量最大的工
业 固体 废弃 物之 一. 国现有矸 石 山 19 0余 座 , 全 0 累 计存 量 约 3 8Gt 占地 面 积超 过 7 m 而 且 以 年 . , 0k , 排 放 量 1 5亿 t . 的速 度 增 长.1 些 矸 石 山不仅 占 L这
不 同煅烧 温 度点 下 试 样 的 矿 物 组 成 、 子 结 构 进 行 分
检测 分 析. 各 取 1g煤 矸 石试 样 , 于装有 1mo/ OH 置 ll Na
煤矸石煅烧活性的研究
煤矸石煅烧活性的研究张鸿波;崔建涛【摘要】采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)等分析方法研究了不同温度煅烧后煤矸石的活化情况;结果表明:经过一定温度的煅烧后,煤矸石的矿物组成和微观结构都发生了较大的变化,从而活性也得到明显改善.【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》【年(卷),期】2008(000)001【总页数】5页(P33-37)【关键词】煤矸石;煅烧;活性研究【作者】张鸿波;崔建涛【作者单位】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京,100083;黑龙江科技学院,资源与环境工程学院,黑龙江,哈尔滨,150027;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】TD849.5煤矸石是煤炭生产中的副产品之一,目前煤炭排矸量占采煤量的10%~25%,因此,解决煤矸石堆积如山的问题势在必行。
煤矸石的应用途径多种多样,而作为补强材料添加到橡胶中是一个被广为接受的处理方法。
由于煤矸石是火山灰质混合材料,本身几乎没有水硬性胶凝材料,因而需要在一定物理化学条件下将其激发[1],改变煤矸石的化学组成和内部结构,从而改善其物理化学性能。
1 实验原料与方法1.1 实验原材料采用七台河地区的煤矸石作为实验原料,其化学成分:SiO2为50%~55%,Al2O3为25%~30%,CaO为5%~10%,SO3为0.2%~7%。
SiO2在橡胶中起增量补强作用,可部分代替炭黑、白炭黑;Al2O3和CaO在橡胶中起增量作用,可代替特种碳酸钙。
1.2 试样的制备按一定方法[2]进行采样、缩分后,首先将煤矸石粉碎至320目,然后再用空气射流粉碎机进行超细粉碎,初步制得样品。
根据李永峰[3]等人的研究结果,煤矸石的相变温度为518℃、610℃、952℃和982℃,因此实验设计了3个煤矸石的煅烧热处理活化温度,分别为500℃、700℃和1000℃,经灼烧后得3个试样。
1.3 实验方法对试样进行X射线(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和红外吸收光谱(IR)分析,了解经不同温度煅烧后的矿物组成。
煅烧温度对高岭石相转变过程及Si、Al活性的影响
而影响到煅烧高岭石的各项物化性能, 也影响到 煅烧高岭石的有效应用 系高岭石及美国 。本文以吉林通化的煤 ) 、 射线衍 高岭石为原料, 利用固体
见表 。将 矿 石 粉 碎 至 到预定的温度: , 样品。 , , , ,
高分辨魔角旋转核磁共振 ( 烧高岭石的
体置于刚玉坩埚中, 放入到高温炉中加热, 升温 , 保温
矿
物
学
报
年
!"#
溶出实验 取各温度煅烧 的 高 岭 石 样 品 的塑料瓶中, 加入浓度 , 分别置于 的 , 磁力搅拌 测定
溶液
, 水浴加热并保持
。将溶 液 离 心 分 离, 取上部清液 、 浓度。 !"$ 测 试
图
高岭石的
曲线
分析采用粉末压片法在日本理学 型 靶、 、 射线衍射仪上完成, 实验条件: , 阶梯步宽 。红外光谱分析 型傅立 谱在 ( 和 ) 型谱仪 , 化 )溶液。差 #"# 图 峰, 说明在这两个温度范围内, 两种高岭石都发生 了相变, 产生了新的矿物相。 射线衍射分析 ( 为 )
处出现了一较微弱的峰, 这是莫来石中
[ ] 的特征峰 , 表明从
!"$ 图
、 为样品
研究 在不同温度下的 、 、 魔角
聚合 态 结构态的
已开始有少量的莫来石新相 生 成。 新相生成量的增加。
旋转核磁共振图谱。相应的
的核磁共振
峰强度进 一 步 增 强, 显示莫来石
化学位移值及归属见表 、 表 。
矿
物
[ ] 晶出 。
已有莫来石和方石英的
单峰, 表明原始高岭石样 品 中 只 存 在 单 一 的 , 与原始高岭石基本相同, 但峰形变得不 对称, 高场方向上有明显的峰的叠加。在 之 间, 主峰峰位向高场方向发生大的偏 移, 分别为 聚合度仍为 和 , 此时的矿物相已转 变为偏高岭石相, 但从化学位移值看, 原子的 , 也即偏高 岭 石 的 主 体 结 构 仍 呈 范围 左 的大 层 状结构, 其谱峰的漂移主要 是 由 于 结 构 层 内
不同煅烧制度对煅烧高岭土活性的影响
与水 泥水 化产 物C ( H) 应生成 水 化铝 酸钙 、 aO , 反 C—
温速度及冷却速度对活性 的影响,还未见有文献报
道。本文中将就这一问题进行试验研究,并对相关
机理进行分析探 讨,期望本研究结果,对优化高岭 土的煅烧工艺有所帮助, 提高偏高岭士的应用效果。
速升温提高了高岭土的脱水温度, 加大升温和冷却速度均提高脱水高岭土的活性, 高岭土的最佳煅烧制度为8 0’下的急烧 5 c
急冷 。其作用机理是:快速升 温加大 了一 OH脱除 时时 晶体结构 的冲击力 ,造成 更大的晶体 结构缺 陷;提 高冷却 速度 ,可 以 防止脱 水产物结 晶,保持脱 水产物 的高温状态 ,因而提 高其活性
b e a u e . er s l h w a i c o lry C e tk n s e g h n n g n f u l i g g p u e n me s r d Th e u t s o t t l as l u r a b a e t n t e i g a e t i n y s m. s h si s n r o b d
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1 高岭土煅烧试验
11 .试验原料及仪器
高岭土,产自苏州,化学成分见表 1 。 裹 1商岭土化学组成 %
化铝的测定方法 [ l,  ̄ H 以煅烧产物中活性氧化铝含 o - 量的多少来判断产物活性的高低。 测定方法:试样在加热条件下用盐酸浸出活性 氧化铝。加过量E T ,与铝等离子络合,在p DA Hi - - 6 用乙酸锌溶液滴定过量的E T 不计读数 ) 时, D A( , 然后加氟化钠,使被 E T D A络合的铝离子变为氟铝
影响煅烧的几大因素
影响煅烧的几大因素
影响煅烧的几大因素包括以下几个方面:
1. 温度:煅烧过程中的温度是影响煅烧效果的重要因素。
适当的煅烧温度可以使原料中的水分和有机物挥发,促进物料的化学反应和结构变化,从而达到预期的煅烧效果。
2. 时间:煅烧时间也是影响煅烧效果的重要因素。
煅烧时间过长可能会导致物料过度烧结和结构破坏,煅烧时间过短则无法完全实现所需的煅烧效果。
3. 氧气含量:煅烧过程需要提供足够的氧气供给,以确保煅烧反应能够顺利进行。
氧气含量过高可能会导致过度氧化,氧气含量过低则会影响煅烧效果。
4. 物料成分:物料的成分直接影响煅烧的效果。
不同的物料有不同的煅烧温度范围和煅烧效果,因此在煅烧过程中需要根据物料的成分进行合适的调整。
5. 煅烧设备:煅烧设备的性能和操作条件也会影响煅烧效果。
煅烧设备的加热速度、热传导性能和热控制能力等因素都会对煅烧效果产生影响。
综上所述,温度、时间、氧气含量、物料成分和煅烧设备是影响煅烧效果的几大重要因素。
不同的因素之间相互作用,需要综合考虑和调整,以达到所需的煅烧
效果。
煅烧煤矸石的活性和结构性能研究1
determination of chemicalIy
combined water
3
3.1
活化机理
XRD分析
将经历了不同热历史的煤矸石样品作x射线分析,结果如
般差值为2%左右。前者水化反应快于后者。从图5(b)中可以发 现,龄期比较统一的xA和XB,前者中>100nm的有害孔的百 分含量始终高于后者,<50nm的无害孔始终高于后者。在14 天,xB中的有害孔含量为43.71%而XA中为57.72,XB中的 无害孔含量为44.08%而xA中为29.16,90天XB中有害孔含 量为34.79%而XA中为46.52,XB的无害孔含量为50.92%而 xA中为37.37,可见经700。C煅烧的煤矸石孑L结构可得到改善。
煅烧煤矸石的活性和结构性能研究/宫晨琛等
・115・
煅烧煤矸石的活性和结构性能研究+
宫晨琛
陶 星
李东旭
(南京工业大学材料科学与工程学院,南京210009) 摘要 对不同温度煅烧的煤矸石进行了系统研究,以寻求煤矸石最大活性的煅烧温度,并对其活化机理进行了
初步探讨。采用游离氧化钙法、结合水法、x射线和孔结构等现代测试分析方法研究了煤矸石在煅烧过程中结构和活 性的变化规律。结果表明:在一定煅烧温度范围内,煤矸石的矿物组成和微观结构发生了较大的变化,提高了无定型 硅、铝氧化物的含量,从而大大提高了水化速率并改善了活性。 关键词
structure
煤矸石是与煤系地层共生、由多种矿岩组成的混合物,以层 状结构的硅酸盐黏土矿物和石英为主,是煤炭开采过程中的废 弃物。这些废弃物大量露天堆积,日晒雨淋,对周围环境和人体 都造成严重的危害,情势刻不容缓。因此,我国政府对此高度重 视,制定了一些政策来提倡和鼓励煤矸石的综合利用[1]。 由于新鲜的煤矸石具有稳定的结晶结构,其分子内各质点 都严格按照一定规律有序排列,使其化学成分稳定。而经过热处 理后的煤矸石,其内部的晶核结构和无定型化发生了变化,使其 活性得到了改善[2’3]。 本研究将徐州煤矸石置于不同的煅烧温度和一定的保温时 间内,研究和探讨其煅烧前后的活性变化和微观结构的变化,并 在活性挥发过程中考虑外加碱的影响,以期找到最佳的活化煅 烧点,并借助于现代分析测试手段对其机理进行分析。
机械粉磨对煤矸石质胶凝材料活性的影响
机械粉磨对煤矸石质胶凝材料活性的影响摘要:在煤矿生产过程中,煤矸石是重要的生产附属品。
通过机械磨粉处理,将煤矸石与硅酸盐水泥熟料、二水石膏以及标准砂按比例混合,可获得砂浆材料。
为从根本上提升煤矸石应用效果,需要借助光谱衍射以及扫描电镜技术手段,分析机械磨粉对煤矸石胶凝材料活性的影响。
因此采用机械磨粉手段,能够降低煤矸石中的非活性石英结晶度,进一步增加活性物质,从根本上提升建立整体的胶凝活性。
经过试验验证发现,在煤矸石细度增加的情况下,配置出的复合砂浆28天天内的力学性能呈现出先增大后减小的趋势。
在粉磨时间为60分钟的情况下,煤矸石胶凝材料的力学效果最佳。
因此采用机械磨粉手段,能够降低煤矸石中的非活性石英结晶度,进一步增加活性物质,从根本上提升建立整体的胶凝活性。
关键词:机械磨粉;煤矸石;胶凝材料活性前言:就目前来看,煤矸石材料主要的应用是主要应用采用活化方式制备复合胶凝材料方式。
通过以煤矸石作为原材料制作成胶凝材料,能够有效控制减少水泥生产期间的资源消耗量,助力实现水泥行业可持续发展目标。
煤矸石中的粘土矿物质主要为高岭石,需要借助热活化方式激发出煤矸石内部水硬特征。
借助热活化方式,可以,通过对粘土矿物质进行脱水处理,确保可以使煤矸石中的矿物质能够转变为活性硅酸物质。
但是单一使用热激活方式无法从根本上提高煤矸石材料的胶凝活性,因此现有研究人员致力于研究机械磨粉对煤矸石胶凝材料活性的影响,切实优化煤矸石综合利用方案。
1、机械磨粉对煤矸石胶凝材料活性影响的理论研究在内蒙古、山西、陕西等地区的煤矸石材料主要由高岭石组成,内部含有较为珍贵的铝资源[1],高岭石为单斜晶系,结构为硅氧四面体与硅氧八面体组成层状结构,结构单层相同。
天然没有经过处理的煤矸石晶格不具备化学活性。
为如从根本上提升煤矸石材料利用率,需要着重研究煤矸石中的有用成分,并对有用成分进行活化处理。
通过活化处理后,使煤矸石材料中的活性较低,晶体转变为活性较高晶体或半晶体,进一步可以增强煤矸石反应活性。
煅烧制度及窑灰对脱水煤矸石火山灰活性的影响_王春梅
第27卷第2期 硅 酸 盐 通 报 V o l .27 N o .2 2008年4月 B U L L E T I N O F T H E C H I N E S E C E R A M I C S O C I E T Y A p r i l ,2008 煅烧制度及窑灰对脱水煤矸石火山灰活性的影响王春梅,杨立荣,杨克锐(河北理工大学材料学院,唐山 063009)摘要:通过I S O 法和碱侵蚀法,系统研究了煅烧制度(包括煅烧温度、升温速度与冷却速度)和窑灰的掺入对脱水煤矸石火山灰活性的影响。
结果表明,脱水煤矸石的活性,不但与煅烧温度有关,而且与升温速度、冷却速度都有十分紧密的关系。
850℃下急剧升温、快速冷却可以得到火山灰活性最高的脱水煤矸石。
掺入适量的窑灰,有利于提高脱水煤矸石的火山灰活性。
关键词:煤矸石;火山灰活性;热工制度;窑灰中图分类号:X 752文献标识码:A文章编号:1001-1625(2008)02-0381-05T h e I n f l u e n c e o f C a l c i n a t e dC o n d i t i o na n d K i l n D u s t o nt h eP o z z o l a n i c A c t i v i t y o f D e w a t e r i n g -c o a l G a n g u eW A N GC h u n -m e i ,Y A N GL i -r o n g ,Y A N GK e -r u i(C o l l e g e o f M a t e r i a l S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,H e b e i P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y ,T a n g s h a n 063009,C h i n a )A b s t r a c t :B yt h em e t h o d s o f I S O a n da l k a l i -c o r r o s i o n ,t h ei n f l u e n c e o f c a l c i n a t e dc o n d i t i o n ,w h i c h i n c l u d e s c a l c i n a t e d t e m p e r a t u r e ,t e m p e r a t u r e -r i s e d r a t e a n d c o o l e d r a t e ,a n d a d d i t i o n o f k i l n d u s t o n t h e p o z z o l a n i c a c t i v i t yo f d e w a t e r i n g -c o a l g a n g u ei s d e t e r m i n e d .T h er e s u l t si n d i c a t et h a t t h ep o z z o l a n i c a c t i v i t y o f d e w a t e r i n g -c o a l g a n g u e i s n o t o n l y a s s o s i a t i o nw i t hc a l c i n a t e dt e m p e r a t u r e b u t a l s ow i t ht h et e m p e r a t u r e -r i s e d r a t ea n dc o o l e dr a t e .W ec a nr e c e i v et h ed e w a t e r i n g -c o a l g a n g u ew i t ht h eo p t i m a l p o z z o l a n i c a c t i v i t y b y c a l c i n a t e d q u i c k l y a n d c o o l e d s u d d e n l y a t 850℃.I t i s p r o p i t i o u s f o r i m p r o v i n g t h e p o z z o l a n i c a c t i v i t y o f d e w a t e r i n g -c o a l g a n g u e b y a d d i n g r e a s o n a b l e a m o u n t o f k i l n d u s t .K e y w o r d s :c o a l g a n g u e ;p o z z o l a n i c a c t i v i t y ;t h e r m a l c o n d i t i o n ;k i l n d u s t基金项目:河北省教育厅基金资助项目(2006430)作者简介:王春梅(1973-),女,讲师.主要从事无机非金属材料的研究.E -m a i l :w c m 15507@126.c o m1 引 言煤矸石是采煤和洗煤过程中产生的废弃物,是我国排放量最大的工业废渣之一。
机械力化学效应对煤矸石活性的影响
表 1 原 材 料 的 化 学 成 分 %
项 目 烧 失量 SO IO eO3C O Mg K O aO O3 i2 A2 3 2 a O F 2 N 2 S
煤 矸 石 1 .8 88 9O .7 .3 .9 .9 14 6 7 4 .2l.3 4 4 2 O 22 0 1 .3 熟 料 4 1 2 .8 55 3 3 5 2 .6 .6 2 1 .4 .3 6.7 13 O6 .2
中 图 分 类 号 :Q 12 1 T 7 . 文献标识码 : A
引 言
煤 矸石 是 煤 矿建 设 、 炭 开 采及 加 工 过程 中排 煤 放 出 的废弃 岩石 , 目前 我 国排 放 量 最 大 的 固体 废 是 弃 物之 一 。堆 积如 山 的煤 矸 石 , 对 环境 造 成 了污 既 染, 也是 一种 极大 的资 源浪 费。 煤矸 石 具 有综 合 利 用 的潜 在 价值 , 于生 产 建 用 筑 材料是 其最 主要 的途径 。国家重 点基 础研 究发 展 规划 项 目(7 9 3项 目) 门立 项 , 具 有 潜 在 活 性 的 专 对 煤矸 石进行 深入 研 究 , 以探 讨其 作 为性 能 调 节 型 辅
2 7 2. O 9. 3 0 1. 2 9 .0 O 1 60
0 8 1 2 5O 1 6 5 1 . 8 . . 6 4. 5
1 2 试 验 方法 .
煤矸石机械活化机理
煤矸石机械活化机理煤矸石机械活化机理机械活化作用机理包括物理效应、晶态转变以及化学变化。
(1)物理效应在粉磨的过程中,强烈的机械冲击、剪切、磨削作用和颗粒之间的相互挤压、碰撞作用,可以使晶体颗粒细化;另外,机械力作用使颗粒表面和内部产生微裂纹,颗粒表面缺陷化以及活化中心增多,使极性分子或离子更容易进入玻璃体结构的内部空穴中,促进煤矸石中活性氧化硅和氧化铝的解聚。
机械力作用于煤矸石最为直观的方法是使颗粒细化、比表面积增大以及提高反应速率。
煤矸石的颗粒大小决定着水化反应的快慢、水化完全程度和凝结时间。
煤矸石越细,比表面积越大,吸水性也将增大,同时与Ca(OH)2和石膏的反应越快,钙矾石和C-S-H生成速率将加快,凝结时间越短,水泥3天和2天强度也就越高。
然而煤矸石颗粒度的增加也会影响到水泥标准稠度的用水量.因为经过粉磨后,煤矸石变成多孔材料,易吸水,导致掺入煤矸石的水泥浆体达到标准稠度时用水量增加。
(2)晶态转变从微观角度来讲,粉磨能促使颗粒原生晶格发生畸形甚至被破坏,切断煤矸石中的Si-O、Al-O键,生成活性高的原子基团和带电荷的断面,提高结构的不规则和缺陷程度,使其反应活性增加;从能量的角度考虑,机械化作用使结晶程度降低,甚至无定形化,增加颗粒的化学能和其化学不稳定性,达到提高活性的目的。
(3)化学变化机械力化学作用能够是煤矸石中黏土矿物含结晶水的物质或者羚基物的脱水;降低体系活化能,形成新化合物的晶核或细晶;煤矸石颗粒尤其是表面的化学键断裂,体系发生化学变化。
有些学着研究了机械力化学对煤矸石的作用,研究表明机械力化学作用能够改变煤矸石中矿物结构的结晶状态、矿物组成尤其是脱水等,机械力化学作用是物理效应、结晶状态与化学变化综合作用。
①煤矸石机械力活化要处理好活性与细度之间的关系。
对于早期强度,并非颗粒越细越有利,当颗粒细度降低到一定程度,可能会带来一些负面作用,如流动性、均匀性变差,从而使强度降低,研究表明增加煤矸石中40um以下颗粒含量有利于提高煤矸石-水泥的早期强度,但1um以下煤矸石颗粒含量对提高煤矸石-水泥的3天强度并不显著,因此,不应该过分地追求颗粒粒度的降低,应该保持一个合理的粒度范围,这不仅有利于发挥其活性效应,同时也有利于发挥其物理填充作用。
机械球磨对煤矸石反应活性的影响
i ng;e e ort s e a t acna i ns,t iln e ho s s ile f c i n ih i r a e o he m il v n f he wa t ferc li to he m li g m t d i tl fe tve a d w t nc e s ft l i i e。 t e e f c fa i a i S m or a k d. ng tm h fe to ctv ton i em r e Ke y wor : c lw a t ds oa s e;m e ha c lha lm ilng; a tv i c nia l li c iaton; A 1O3 2
Sce c nd Te hn o in e a c olgy,Sha gha 0 37, Chia) n i2 02 n
Ab t a t sr c :T h a c lwase i e y s a ean ifc tt xta tA 103 r c l ih e r w oa t Sv r t bl d d fiul O e r c 2 e ty w t outc m ia c i di he c la t va in. I he c r e or to n t u r ntw k,w ih m e h ia a lm ilng o he c a a t o 0 t c anc lb l li ft o lw s e f r 1 h, t e A 1O3 t a ton r h 2 r c i a ex to i i p o d fom 24 i s m r ve r 7. t 8.1 o8 7 a d t e c i t fw a t a fiinty e ha e y h l il n her a tviy o s ec n be e fce l n nc d b a lm l
试验因素对煤矸石热解特性影响的研究
试验因素对煤矸石热解特性影响的研究论文
本文旨在研究不同试验因素对煤矸石热解特性的影响。
热解是分解物质所需的能量过程,它可用于构建多种物质,包括含重金属的煤矸石。
有许多因素可以影响煤矸石的热解性能,包括温度、压力、氧化剂和气氛等,因此,旨在改善煤矸石热解性能的试验因素一直是关键。
为了了解不同试验因素对煤矸石热解性能的影响,我们进行了大量实验,测试了不同的温度、压力、氧化剂和气氛。
首先,通过改变温度来测试煤矸石的热解特性,实验结果表明,随着温度的升高,煤矸石的热解速率、质量流失率和总凝聚物的产率也随之增加。
其次,我们将压力从1 MPa调整到3 MPa,并观察煤矸石的热解特性。
结果表明,加压可以提高煤矸石热解率,同时减少物质质量流失率,提高总凝聚物产率。
此外,我们还测试了不同的氧化剂和气氛,发现使用空气
O2/N2混合气体气氛时,煤矸石热解率及总凝聚物产率都有所提升,且氧化剂也可以起到促进煤矸石热解的作用。
根据上述实验结果,我们可以得出结论,不同的试验因素可以影响煤矸石的热解特性,其中温度、压力、氧化剂和气氛是最主要的影响因素。
通过改变这些参数,可以提高煤矸石的热解效率,并促进煤矸石热解的过程。
因此,熟知这些因素的影响可以帮助我们更好地利用煤矸石,提高热解过程的效率。
高温煅烧法优缺点分析
高温煅烧法优缺点分析高温煅烧法是一种常用的烧结方法,它通过在高温下对材料进行加热处理,使其发生物理和化学性质的变化,达到烧结的目的。
在工业生产中,高温煅烧法被广泛应用于陶瓷、金属和非金属等领域。
在这篇文档中,我们将对高温煅烧法的优缺点进行分析。
首先,我们来看一下高温煅烧法的优点。
1. 温度控制精确:高温煅烧法能够提供稳定且精确的温度控制,从而使得材料能够在合适的温度下进行烧结。
这对于产品的质量控制至关重要,尤其是在一些对温度敏感的生产过程中,如陶瓷制造。
2. 提高材料的物理性能:高温煅烧法能够改善材料的物理性能,如硬度、密度和抗磨损性等。
这是由于高温煅烧法能够使材料的结晶和晶界结构发生变化,从而提高其整体性能。
3. 提高材料的化学稳定性:高温煅烧法能够去除杂质和挥发物,提高材料的化学稳定性。
这对于一些特殊材料的生产非常重要,如陶瓷制品中的釉面。
4. 减少能源和成本:高温煅烧法能够提高煅烧效率,减少能源消耗,从而降低生产成本。
这是因为高温煅烧法能够使材料快速达到所需温度,而且煅烧时间相对较短。
然而,高温煅烧法也存在一些缺点,下面我们将进行分析。
1. 能源耗费高:高温煅烧法需要耗费大量能源来提供高温热源。
这包括燃煤、燃气和电力等。
在能源短缺和能源价格上涨的背景下,高温煅烧法的能源消耗成本较高,对生产厂家造成一定压力。
2. 烧结过程中易产生二次污染物:高温煅烧过程中会产生大量的烟尘、废气和有害物质,这些物质对环境有一定的污染作用。
如果不能有效控制和处理这些污染物,将会给环境带来不良影响。
3. 烧结过程中易产生产品变形和裂纹:高温煅烧过程中,材料容易因为温度梯度或内部应力产生变形和裂纹。
这可能导致产品质量下降或无法使用。
为了弥补高温煅烧法的缺点,我们可以采取以下措施:1. 采用先进的燃烧技术:结合高效的燃烧器设备,可以提高能源利用率,降低能源消耗,减少二次污染物排放。
2. 优化材料配方和制备工艺:通过优化材料的配方和制备工艺参数,可以减少材料在烧结过程中产生变形和裂纹的可能性。
机械力化学效应对煤矸石活性的影响
机械力化学效应对煤矸石活性的影响蔚世锦;芋艳梅【摘要】从充分发挥煤矸石潜在活性的观点出发,通过机械力化学作用对煅烧后煤矸石的活性进行进一步激发.将粉磨后不同细度的煤矸石以不同掺量与熟料、石膏配制复合水泥,测定其力学性能,并借助于XRD、SEM分析其水化过程.结果表明,经高能球磨后的煤矸石,其掺量为20 %的复合水泥的28 d抗压强度超过了纯硅酸盐水泥,掺量为40 %的复合水泥28 d抗压强度达到44.1 MPa.【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2008(000)010【总页数】3页(P7-9)【关键词】机械力化学;煤矸石;水泥胶砂强度;水化产物【作者】蔚世锦;芋艳梅【作者单位】山西省建筑科学研究院,山西,太原,030001;山西综合职业技术学院,山西,太原,030006【正文语种】中文【中图分类】TQ172.1引言煤矸石是煤矿建设、煤炭开采及加工过程中排放出的废弃岩石,是目前我国排放量最大的固体废弃物之一。
堆积如山的煤矸石,既对环境造成了污染,也是一种极大的资源浪费。
煤矸石具有综合利用的潜在价值,用于生产建筑材料是其最主要的途径。
国家重点基础研究发展规划项目(973项目)专门立项,对具有潜在活性的煤矸石进行深入研究,以探讨其作为性能调节型辅助性胶凝组分的技术可行性,大幅度提高其在水泥中的利用量,生产“低环境负荷水泥”[1],从而降低水泥生产对自然资源和能源的消耗,实现水泥工业的可持续发展,并提高固体废渣的利用率。
无机材料化学反应活性的高低主要取决于其结构稳定性,一般而言,微观结构缺陷多、晶体的晶格畸变多和呈无定形状态的材料,其化学反应活性高[2-4]。
激发煤矸石活性的常用方法有化学活化、机械活化、热活化。
本文应用热活化和机械活化的复合活化方式对煤矸石的活性进行激发,研究活化效果及配比情况对煤矸石水泥性能的影响规律,确定最佳的活化参数及配比。
1 原料与试验方法1.1 试验用原材料(1)煤矸石:取自山东,其化学成分见表1。
煤矸石煅烧活化研究1
图3不同温度下煅烧煤矸石样的XRD图谱 由图3可以看出:与未煅烧煤矸石样相比,
500℃煅烧样各衍射峰基本无变化,主要还是高 岭石和a一石英2种矿物。经600、700、800℃煅 烧后,试样仍无明显的变化,但是上述3个煅烧样 同500℃煅烧样相比,发生了以下变化:一种是a 一石英的衍射峰(晶面间距d值为0.3341 nm)的
从图3还可看出:1000℃煅烧样的XRD图 谱中,已无明显的高岭石衍射峰,说明高岭石结构 已完全破坏。a一石英的衍射峰(d值为0.3341 nm)的峰强有所下降,说明a一石英的结构已开始 受到破坏。当煅烧温度升至1200℃时,仍保持这 种变化,并有奠来石衍射峰(d值为0.5358, 0.3336,0.1541 nm)出现。 3.2煤矸石在碱溶液中的离子溶出特性
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图4煅烧煤矸石试样在1 mol/L NaOH溶液中Si4+和Al”的溶出量 由图4可知:在500~900℃之间Si4+和 Al”在碱溶液中的溶出特性十分相似,随试样煅 烧温度的升高,其在碱溶液中的溶出量不断增大。 在700℃时,Si4+和A13+的溶出量达最大,分别为 66.77 mg/g和69.20 mg/g。煅烧温度超过700 ℃以后,随着温度的继续升高,Si4+和A13+的溶 出量呈下降趋势。1200℃煅烧试样Si4+和Al” 的溶出量分别为21.18 mg/g和1.79 mg/g,是所 有煅烧试样中溶出量最小的试样。
b.煤矸石在20℃,1 mol/L NaOH溶液中经 过7 d溶解,Si4+和A13+的溶出量先随煤矸石煅 烧温度的升高而增加,至700℃时达最高,随后随 煅烧温度的升高而降低。
高温煅烧法优缺点
高温煅烧法优缺点高温煅烧法是一种常见的物料处理方法,被广泛应用于陶瓷、金属、工程陶瓷、建材、化工等领域。
该方法通过高温下对物料进行加热处理,以改变其物质性质和结构。
本文将探讨高温煅烧法的优缺点。
首先,从优点方面来看,高温煅烧法具有以下几个优势。
第一,高温煅烧法可以实现物料的热稳定化。
在高温下,物料中的结晶水、有机物等会被挥发掉,从而提高物料的热稳定性。
这对于一些需要高温环境下运行的材料十分重要,比如高温润滑油、耐高温陶瓷等。
第二,高温煅烧法可以改善物料的力学性能。
通过高温下的热处理,物料中的晶体结构得到再排列和重新组合,从而提高物料的硬度、强度、韧性等力学性能。
例如,金属材料经过高温煅烧后,晶界得到强化,使其具有更好的韧性和耐磨性。
第三,高温煅烧法可以改善物料的化学性能。
许多物料在高温下会发生化学反应,从而改变其化学性质。
例如,某些陶瓷材料通过高温煅烧后可以减少其孔隙率,提高致密度和耐腐蚀性。
第四,高温煅烧法可以实现物料的表面改性。
通过高温下的热处理,一些物料可以实现表面的涂层、表面硬化、表面改性等等。
这对于一些需要特殊表面性能的材料非常重要,比如涂料、陶瓷涂层等。
然而,高温煅烧法也存在一些缺点。
首先,高温煅烧法所需的能量消耗较大。
高温环境需要较高的能量供应,这将导致能源消耗的增加,同时也会增加能源成本和环境污染。
因此,在实际应用中,需要权衡能源成本和效益。
其次,高温煅烧法对设备要求较高。
高温环境对设备的耐高温性能、稳定性能以及传热、换热性能提出了较高的要求。
因此,高温煅烧法需要专门的高温炉、热交换设备等设备,这增加了设备的制造和维护成本。
第三,高温煅烧法对物料的选择性较强。
不同物料的热稳定性、热膨胀系数、热导率等物理性质存在差异,因此需要根据物料的特性来选择适合的高温条件和煅烧方案。
这对于一些复杂性质、易变性质的物料来说会增加煅烧工艺的复杂度。
综上所述,高温煅烧法作为一种常见的物料处理方法,在工业领域发挥着重要作用。
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Vol.33No.62007212华东理工大学学报(自然科学版) J ou rnal of East China Univers i t y of S ci ence and Technology (Nat u ral Science Edi tio n) 收稿日期22作者简介王吉晶(82),女,江苏连云港人,硕士,研究方向为煤系高岭岩的综合利用。
通讯联系人于建国,2j y @ 文章编号:100623080(2007)0620765204高温煅烧和机械球磨对煤矸石反应活性的影响王吉晶, 公明明, 高孟华, 乔秀臣, 于建国(华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海200237) 摘要:天然的高岭石型煤矸石性质稳定,不进行活化处理难以直接提取其中的铝资源。
实验对高温煅烧和机械球磨两种提高高岭石反应活性的方法进行了研究。
适宜的煅烧或球磨使煤矸石活性显著提高,Al 的浸取率分别达到75.31%和88.17%;两种活化方式的搭配使用更有利于提高煤矸石的反应活性,且先球磨后煅烧的煤矸石活性最高。
关键词:煤矸石;高温煅烧;机械球磨;高岭石;活化中图分类号:X752文献标识码:AEffect of High 2Tempera ture C alcination and MechanicallyB all 2Milling on Coal 2G angue R eactivityWA N G J i 2j i n g , GO N G Mi n g 2mi n g , GA O Men g 2h ua , Q IA O Xi u 2c hen , YU J ia n 2g uo (St ate Key L aborat or y o f Chemical En gi neeri n g ,E as t Chi n a U ni versi t y o f Science a n dTech nolo g y ,S ha n g hai 200237,Chi na)A bstract :Raw kaolinit e 2coal 2gangue i s ve ry st able and difficult to l each Al st rai ghtly wit ho ut activa 2t ion.Two met hods ,i.e high 2tempera t ure calci nations and mechanicall y ball 2milli ng for kaoli ni te act ivation are systemicall y i nvest igat ed.Result s show t hat t he react ivit y of kaolinit e 2coal 2gangue can be markedly enhanced by hi gh 2t empe rat ure calci nation or mechanicall y ball 2mi lling ,a nd t he maxim um leachi ng ratio of Al i s 75.31%and 88.17%,respectivel y.Application of calcini ng and mechanical milling t oget her benefit s t he act ivation of coal ga ngue ,a nd t he best effect i s achieved by ball 2milli ng followed by calcini ng.K ey w or ds :coal 2gangue ;hi gh t empe rat ure calci ning ;mec hanicall y bal l milli ng ;kaolini te ;acti vi t y 煤矸石是煤炭开采和加工过程中排放的废弃物,是一种分布极其广泛的非金属矿综合资源,同时也是我国排放量最大的工业固体废弃物之一。
我国超过70%的煤矸石以高岭石矿(Al 2O 32Si O 22H 2O )[1]为主,其结构特点是:每个单元层的硅氧四面体中的氧与相邻单元层的铝氧八面体的氢氧基形成氢键[2],单元层内部以较强的离子键和共价键结合,不易打开,而层与层之间则由结合力较弱的氢键(或范德华力)相连接,易于沿着层间平行方向劈开。
因此未经活化处理的煤矸石晶格能较高、活性较低,直接利用率低。
目前,国内外主要采用高温热活化和机械球磨活化的方法,将煤矸石中的高岭石从稳定态转变为介稳态。
热活化[3~4]是将高岭石在高温下分解为偏高岭石以及非晶态的Al 2O 3和SiO 2等无定形物质,主要用于建筑材料;机械球磨[5~6]可有效增加煤矸石的比表面积,使颗粒内的高岭石晶相结构被部分破坏[7],从而提高其活性,该方法主要用于生产肥料、粉体材料;此外,微波辐射也被发现可显著提高煤矸石的活性,但因处理能力有限而无法实现工业化应用。
567:20070227:192:E mail :g u 本文采用两种活化方式的搭配使用,提高高岭石的活性,结果表明,先球磨后煅烧更有利于高岭石从稳定态转变为介稳态,达到最优的活化效果。
我国矿产资源紧缺,通过活化煤矸石中的高岭石,回收其中的高含量有价元素如铝、硅等,是符合我国国情,实现煤矸石资源化综合利用的有效途径。
1 实验部分1.1 分析方法实验所用煤矸石取自内蒙古自治区乌达平沟煤矿,为了保证实验矿样的代表性,首先对原矿进行破碎,然后采用四分法对矿样缩分,接着用球磨机将矿样磨细到全部通过100目筛,其中的Si O2、Al2O3、Fe2O3和TiO2含量根据G B/T157421995《煤灰成分分析方法》进行测定,化学组成见表1。
表1 煤矸石样品的主要化学组成T a ble1 Che mical composition of the coal2gangue Composi tion Mass cont ent(%)SiO247.62Al2O345.63Fe2O3 4.43TiO20.82 实验采用Ri gaku D/max2550型X射线衍射仪对样品的晶相进行分析,工作参数:Cu Kα靶(λ= 0.154056nm),扫描电压为40kV,电流100mA,扫描范围10~80°,步长0.02°;矿物的热分析采用美国TA公司的SD T2Q600型热分析仪,样品量约15mg,放置在50mL/min的流动空气中,从室温升至1400℃,升温速率为10℃/min;煤矸石反应活性的大小采用试样中的Al在盐酸中的浸出率高低进行评价,浸出条件为20%的盐酸、酸浸温度98℃、酸浸时间1h,浸出率的测定采用氟盐取代ED TA容量法。
1.2 反应活性研究1.2.1 热活化 将粒级为100目的煤矸石样于100~105℃下烘24h后平铺在方瓷舟中,每个方瓷舟中放1g样品,放入马弗炉中加热,升温到预定温度,保温1h,随炉冷却到室温。
1.2.2 机械活化 球磨实验采用QM21SP2型行星式球磨机,工作频率38Hz,球磨罐内分别放入不锈钢大球(3)8个、中球()个、小球()6个,每个罐内添装样品35,设置不同球磨时间。
2 结果与讨论2.1 原矿晶相分析从煤矸石原矿的XRD分析(见图1)可以看出:样品中高岭石(Al2O32SiO22H2O)的衍射峰数目多,峰值高、峰形狭窄,尖锐对称,说明其结晶度较高。
主要矿物除高岭石外,还含有一水硬铝石(AlO(O H))、碳酸钙(CaCO3)、石英(SiO2)和黄铁矿(FeS2),它们与高岭石共同存在于煤矸石中,并分别具有各自的特征峰。
图1 煤矸石XRD谱图Fig.1 XRD patter n of t he ra w coal2ga ngue2.2 反应活性研究2.2.1 热活化 根据文献[8],高岭石在100~200℃有一个吸热效应,排出层间水;400~750℃发生脱水和分解,转变成活性很高的半晶质偏高岭石;随着温度进一步升高,约850℃,部分偏高岭石分凝为无定形的Al2O3和SiO2;温度达到950℃时,非晶态的Al2O3转变为γ2Al2O3;当温度高于1100℃时,由偏高岭石分凝形成的Al2O3和SiO2又继续转化为更为稳定的莫来石结构。
其反应方程式如下:Al2O32SiO22H2O400~750°CAl2O32S i O2+2H2O Al2O32SiO2850°CAl2O3+2Si O2Al2O3950°Cγ2Al2O33γ2Al2O3+2SiO2>1100°C3Al2O32SiO2图2是样品的热分析曲线。
由TG曲线可知,煤矸石在热处理温度低于100℃时,失重率很低,说明所含吸附水很少;当温度在400~600℃时,失重率突然增高,这时失去的主要是煤矸石中的结晶水和其所含的碳质,高岭石在高温下脱水、分解生成偏高岭石,碳因氧化生成O气体排出,煤矸石结构遭到破坏。
667华东理工大学学报(自然科学版)第33卷2g4g901g22g C2图2 煤矸石TG2D TA曲线Fig.2 TG2D TA patte rn of the raw coal2gangue 在500~600℃时,纯高岭石会由于结构水的脱除产生一个吸热峰,而本实验所用煤矸石中含有较多的有机组分,其燃烧放热也集中在这一温度区间。
结合样品的D TA结果和高岭石的高温相变特征: 490℃时的放热峰为煤矸石中有机质的氧化结果,而540℃时的吸热峰是由于高岭石在加热过程中吸热脱羟基生成偏高岭石所致;在1200~1300℃的放热效应与莫来石和石英的快速结晶作用有关。
在860~1010℃纯CaCO3会分解形成CaO和CO2,对于1000℃左右出现的吸热峰,可以认为是碳酸钙分解所致。
由热分析可知,煅烧温度对煤矸石的活性起着至关重要的作用,其影响见图3。
从图3可以看出,对未煅烧的100目煤矸石样直接酸浸时, Al的浸出率为7.24%;煅烧后再进行酸浸,铝的浸出率先增大后减小,在680℃时达到最大值75.31%,可见高温煅烧对煤矸石的活化效果明显。
图3 煅烧温度和Al浸取率的关系Fig.3 Relations bet ween leaching ra tio of Al andcalcination tempera ture 用X射线衍射法对680℃煅烧后的样品进行XRD分析(图4),样品中晶型完好的物质主要是二氧化硅和氧化铁。
此温度下煅烧后黄铁矿转变为氧化铁,水硬铝石的特征峰已完全消失,转变为无定形氧化铝,高岭石的特征峰已基本消失,矿物组成发生了很大变化。