微波辐照活化未燃煤矸石试验研究

２ 微 波辐照及其机理分析
首先 ，从概 念方 面看 ，就是利 用微 波辐照的方法对未燃 煤矸石进行处理 ，使其得 到充分利 用。与传 统的煅烧 活化 相 比 ，这种方法加热速度更快 、而且选择性强 ，能够达 到节能 高效 、减少污染 的 目的 ，最重要 的是操作 简单便 于控 制 、 自 动化程度 高。此外 ，微波属 于电磁波 ，它 的波长范 围为 １～ １０００ｍｍ，电子能级可达 到 ４×１０～ 一１．２ Ｘ １０～ｅｖ；传播 速 度 为 １：（ｕ０＝４７ｒ １０－。Ｈ／Ｍ ， ＝８．８５４ Ｘ １０ Ｆ／Ｍ）；关 键 在于微波能量 的吸收与能量 间的转 化。为了明晰可以通过对 各种加热方式 的热效 率进 行 比较 ，具体 如下表所示。
１ 概 述
在微 波辐照活化 未燃 煤矸 石的试验研究 中，可以通过将 常规锻炼 技术 、微波辐照技术并列放置 ，并 在设 置相 同的试 验条件 下 ，进行 可行性 分析 ，并对其 理论方 面的特征 、机理 等进行 证实 ；另外 ，通过这种 比较 性试验及 研究 可以更好 的 选择 出最佳 的设计方 案 ，并将 两种方法 中不 同的缺陷与优点 暴露 出来 ，进行一些 弥补措施 的探讨 。因此 ，本 文就按 照这 种 比较研究方法 ，通过对 两种 不同方法 下的活化未煤矸石试 验来说 明微 波辐照活化方 面的相关问题 ，并给出最后的实验 结论 ，以供探讨 。
马肖楠 ，等 ：微波辐照活化未燃煤矸石试验研究
物 流 工 程 与 技 术
微 波辐 照 活 化 未燃 煤 矸 石试 验研 究
马 肖楠 ，卡米 尔 ·帕拉提 ，柯 珂 （新疆产 品质量监督检验研究院 ，新疆 乌鲁木齐 ８３００１１）
［摘 要 ］文章 以微 波辐 照为主题 ，探讨 微波辐 照 活化未 燃煤矸 石的试 验 问题 。首先 结合微 波辐照 对其进行 了简要 概 述。主要 以我 国新疆地 区的未燃煤矸石为例 ，分析 了常规煅烧 活化 未燃煤矸石的机理 。重点介 绍 了微 波辐照的特征 以及 活化 机 理 ，并 以 此 为 基 础 ，提 出 了具 体 的 试 验 方 案 。
最后 ，为了解决这些 问题 可 以通 过微 波辐 照 的方式 来 达到需要 的效果 。从 微波辐 照活 化未 燃煤矸 石 的机理 方面 分析 ，主要 的变相 过程 集 中体现 为高 岭石一偏 高岭 石一硅 铝尖 晶石一莫来 石 ；与 传统 方法 相 比，速 度 可 以提 升 到 ４ 到 １２倍 ，温度也会 下调 ２００ｏｃ之 多。具体 来看 ，就是在 受 热后煤矸 石分解 而形 成水 与碳 ，然后 经过氧 化放 热反应 达 到脱 羟基反 应 ，最 后 生 成 偏 高 岭 石 ，脱 去 固定 碳 与 有 机 质 ，只剩下颗粒 ，然 后转化 成铝 硅尖 晶石与 莫来 石 晶型类 似结构 。
３ 试 验 方 案 的 设计
首先 ，需要对煤矸石的热活化因素展开分析 ，从而确定 辐照时 间这个关键 因素 ，通常情况下 ，我国新疆地 区的未燃 煤矸石试验结果表明 ，微波辐照的时间、细度 、形态 、冷却 方式等都是 相关 因素 ，所 以 ，在具体 的微 波 辐照 活化 过程 中，需要先确定实验的整体方案与相关 因素 ；然后再按照这 些 因素进行步骤设置 ，本次研究中的步骤 为原矿分析一活化 煤矸石一煤矸石水泥性能测定 ，以此构成整个煤矸石 的活化 流程 。需要说明 的是在水泥性能测 定方 面 ，由于煤矸石颗粒 在急冷状态下未能构 成晶体 ，所 以 ，大量热能会 发生转 化 ， 表现为化学能形式并成为玻璃体 ，而这些玻璃体会与水泥水 化释放能量 ，因此在传统的燃烧过程中 ，往往会形成水泥 中 的部分水化产物的二次反应 ，从 而以宏 观活性进行表达 ；为 了更清晰起见 ，需要 在这个 步骤或 流程 中对两者进行一个细 致 的比较 ，从而对煤矸石的水泥性 能做 出相应 的测定 。具体
各 种 加 热 方 式 的 热 效 率 （％ ）
加 热 方 式 微 波 电 热 膜 电 热 丝 煤 气 炉 煤 火 炉 热效率 ９０～９５ ８５～９０ ５５～６３ ５０～５５ ３０
其 次 ，未 燃 煤 矸 石 属 于 高 领 石 ，它 的 化 学 式 为 Ａ１ Ｏ，．ＳｉＯ２Ｈ：Ｏ，主要是 由硅氧 四面体层 、铝氧 八 面体层 以 １：１的比例 型层状硅酸盐 矿物构成 ，从结 构单层方 面分 析 ，
一 致性相 同，且 以氢键 进行联 结 ，无 其他 离子 ，也没有 水 ， 也就是说 ，在脱羟基后可 以保持其本身的层状结构 ，但是错 位非常 明显 ，会形成偏高岭石 ，且结晶度较差 ，具备火 山灰 性 质 。
再次 ，活化 的意思就是命 名其 中的铝配位数 发生 改变 ， 比如从 ６到 ４的变化 ，从 ６到 ５的变化 。传统的锻烧方法是 通过温度 的控制来达到脱水与分解 效果 ，温度一 般为 ５５０￣Ｃ ～ ７００℃ 、８００℃ 一９００℃ ，在 不 同的温度下会 产 生不 同的结 果 ，在前一个温度范 围内主要是形成偏高岭石 ，在后一种温 度下形成脱水性 的偏 高岭石 ；但 是 当其温 度达 到 １０５０￣Ｃ或 高 出这范 围之后 ，又后 降低活性 ，从 而形成莫来 石 晶体。 所 以说常规 的煅烧主要是 以热源传导 、对流、辐射方式增加 热传导完成加工 。特点体现在速度慢、会形成二次污染 、且 效率低 、生产成本较高。
［关键词 ］微 波辐 照；活化 ；未燃煤 ；矸石试验 ［ＤＯＩ］ １０．１３９３９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｚｇｓｃ．２０１６．２３．０７５
随着 工业 发展与现代 化的初步完成 ，我 国在煤炭需求方 面不断增加 ，而这种消费也加剧了资源与能源的紧缺 ，为 了 解 决这些问题 ，要求不断从技术与资源利用方面人手 ，解决 实际中存在的资源与能源利用问题 ，也要不断增加对废弃物 的利用 技术研究 ；以煤矸 石为例 ，它的利用 价值较高 ，但是 由于露 天堆放 ，往往会 形成 分解 与 风化 ，并 产 生严 重 的危 害 ，为了解决 污染并 提升利用价值 ，可以通过锻烧与微波辐 照的方 法实现对这些资源的再利用 。