论文题目: 煤矸石的活性激发及活性评价方法的探讨
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 郭伟
导师: 杨南如,李东旭
关键词: 煤矸石,活化,结构,离子溶出率,评价,水化
文献来源: 南京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 自然资源的不可再生性和日益枯竭的趋势将使国民经济的持续发展面临重大的瓶颈问题，因此工业废渣的资源化具有巨大战略意义。煤矸石是煤炭工业排放的固体废渣，我国年排放量近亿吨，累积量达30多亿吨，而且逐年增加。它利用率尚不足20％，是急待开发的可利用资源，目前对它的利用途径主要都是粗放式的直接利用，其本质问题是缺乏深入的科学基础研究。因此，寻找不同的激发煤矸石活性的途径，探讨其内部结构和活性的关系，从根本上形成煤矸石活性激发的理论。同时，建立煤矸石活性的有效评价方法，将为煤矸石有效利用提供良好地应用基础。这些研究将具有科学与现实意义。遵循上述思路开展了研究，并取得了如下研究进展。 通过XRD、IR及岩相分析等方法，表征了原状煤矸石的本征特性。结果表明了山东淄博煤矸石中主要含有高岭石与α-石英两种矿物，另外，还含有少量二水石膏、方解石、赤铁矿和煤。掺30％原状煤矸石水泥力学强度和水泥石的表观质量很差。 研究了热活化、机械活化、化学活化、复合活化方法对煤矸石潜在活性的激发作用。结果表明500～900℃煅烧煤矸石水泥力学强度都比掺原状煤矸石水泥的强度有较大幅度的提高，掺30％700℃烧煤矸石水泥的3、28、90d抗压强度分别比掺原状煤矸石水泥的强度提高了1.5、6.3、24.5MPa，煤矸石热活化的最佳煅烧温度为700℃。机械活化和化学活化方法均能明显激发煤矸石活性并显著提高煤矸石水泥的力学性能，复合活化效果比单一的机械活化或化学活化要好。分析表明了热活化是煤矸石激发活性的必要条件，它不仅能激发煤矸石的活性，而且能利用它含有的热能，并消除了碳的存在对水泥胶凝性、耐久性、表观质量的不利影响。而机械活化是进一步提高煤矸石活性的充分条件。 利用XRD、IR、NMR等手段研究了煤矸石在热活化与机械活化过程中的结构渐变过程，煤矸石在煅烧过程中主要变化表现为：当温度从500升高至700℃时，煤矸石中的煤发生燃烧、高岭石中结构水不断脱除，并逐渐向偏高岭石转变，其中部分六配位铝氧多面体向四配位铝氧多面体转化，[SiO4]4-四面体聚合状态仍保持Q3结构；至900℃时，偏高岭石的结构已完全破坏，并于1100℃时，形成了莫来石。煤矸石在研磨过程中，随着粒度的细化，试样中偏高岭石的晶格构造不断产生畸变，晶体有序结构发生部分瓦解，偏高岭石结构逐渐变得无序。根据实验结果，对煤矸石煅烧过程中高
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 煤矸石的组成
1.1.1 煤矸石的矿物组成
1.1.2 煤矸石的化学组成
1.2 煤矸石的分类
1.2.1 据产出方式的分类法
1.2.2 据矸石类型的分类法
1.3 煤矸石的活化措施
1.3.1 煤矸石的煅烧
1.3.2 煤矸石的磨细
1.3.3 煤矸石的物理化学活化
1.4 煤矸石的综合利用
1.5 煤矸石在水泥工业中的应用
1.5.1 煤矸石作原燃料生产水泥
1.5.2 煤矸石作水泥混合材
1.5.3 煤矸石无熟料和少熟料水泥
1.6 本研究的主要内容
参考文献
第2章 煤矸石的活性激发
2.1 煤矸石活性激发的方法及表征
2.1.1 活性激发的方法
2.1.2 活化煤矸石的表征方法
2.1.3 胶凝性能的测定方法
2.2 原状煤矸石的组成及活性
2.2.1 原状煤矸石的化学组成
2.2.2 原状煤矸石矿物相特征
2.2.3 原状煤矸石胶凝性能
2.3 煤矸石的热活化
2.3.1 煤矸石的煅烧条件
2.3.2 煅烧煤矸石的胶凝性能
2.3.2.1 Ca(OH)_2消耗量的变化
2.3.2.2 化学结合水
2.4 煤矸石的机械活化
2.4.1 机械活化的原理和应用
2.4.2 机械活化煤矸石及其胶凝性能
2.5 煤矸石的化学活化
2.5.1 化学活化的原理和活化剂
2.5.2 化学活化煤矸石的胶凝性能
2.6 煤矸石的复合活化
2.6.1 复合活化的原理
2.6.2 复合活化煤矸石的胶凝性能
2.7 本章小结
参考文献
第3章 煤矸石在活化过程中的相组成和结构变化
3.1 煅烧温度对煤矸石的相组成与结构的影响
3.1.1 原状煤矸石的相组成和结构
3.1.2 不同煅烧温度煤矸石的相组成和结构比较
3.2 机械活化对煤矸石的相组成与结构的影响
3.3 结构变化与煤矸石活性的关系
3.3.1 煅烧活化为提高煤矸石活性的必要条件
3.3.2 机械活化为提高煤矸石活性的充分条件
3.4 本章小结
参考文献
第4章 活化煤矸石水泥水化过程及浆体结构
4.1 试样制备及测试方法
4.1.1 试样制备
4.1.2 测试方法
4.2 煅烧煤矸石水泥的水化和硬化浆体
4.2.1 水化速率
4.2.2 水化产物
4.2.3 硬化浆体孔结构
4.3 养护温度对煤矸石水泥水化速率的影响
4.3.1 化学结合水量的变化
4.3.2 Ca(OH)_2含量
4.4 细度的变化对煤矸石水泥水化的影响
4.4.1 水化速率
4.4.2 水化产物
4.4.3 硬化浆体孔结构
4.5 不同外加剂对煤矸石水泥水化的影响
4.6 本章小结
参考文献
第5章 煤矸石活性的评定方法
5.1 活性评定方法简介
5.2 酸溶出法
5.2.1 煅烧煤矸石的活性评定
5.2.2 机械活化煤矸石的活性评定
5.3 Ca(OH)_2反应法
5.3.1 煅烧煤矸石-Ca(OH)_2-H_2O体系
5.3.1.1 Ca(OH)_2消耗量的变化
5.3.1.2 化学结合水
5.3.1.3 反应过程
5.3.2 机械活化-Ca(OH)_2-H_2O体系
5.3.2.1 Ca(OH)_2消耗量的变化
5.3.2.2 化学结合水
5.3.3 化学活化煤矸石-Ca(OH)_2-H_2O体系
5.3.4 复合活化煤矸石-Ca(OH)_2-H_2O体系
5.4 本章小结
参考文献
第6章 活化煤矸石-NaOH-H_2O体系的离子溶出特性
6.1 强碱对煤矸石的作用原理及Si和Al离子溶出特性
6.2 实验方法
6.2.1 溶出试样制备及测试
6.2.2 实验条件的选择
6.3 煅烧煤矸石的离子溶出特性
6.3.1 不同浓度NaOH溶液
6.3.2 不同实验温度
6.3.3 NaOH+Ca(OH)_2混合溶液
6.3.4 溶出特性与煤矸石煅烧过程中结构变化的关系
6.4 机械活化煤矸石的离子溶出特性
6.4.1 不同浓度NaOH溶液
6.4.2 不同实验温度
6.4.3 NaOH+Ca(OH)_2混合溶液
6.4.4 溶出特性与煤矸石机械力作用过程中结构变化的关系
6.5 化学活化煤矸石的离子溶出特性
6.6 复合活化煤矸石的离子溶出特性
6.7 强碱溶液离子溶出法进行煤矸石的活性评价的可行性探讨
6.7.1 强碱溶液离子溶出特性与煤矸石活性的关系
6.7.2 强碱溶液离子溶出量与煤矸石水泥强度的相关性
6.7.3 对离子溶出率的主要影响因素
6.8 本章小结
参考文献
第7章 结论
作者攻读博士学位论文期间发表论文和科研情况
致谢
发布时间: 2007-03-23
参考文献
- [1].煤矸石酸法提铝的活化技术研究[D]. 司鹏.华东理工大学2011
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