煤矸石的復(fù)合活化研究.pdf

1、煤矸石是煤炭開采和洗選過程中排放的固體廢渣，是我國目前排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一，其累計(jì)堆存近40億噸，占用土地1萬多公頃。大量堆存的煤矸石不僅占用大量的土地，而且對環(huán)境污染也相當(dāng)嚴(yán)重。因此煤矸石的處置和有效利用成為亟需解決的問題。針對上述情況，本論文就煤矸石用作高性能水泥性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分中的活性激發(fā)問題，開展了一系列性能試驗(yàn)和機(jī)理方面的研究。 采用水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法對不同溫度煅燒下煤矸石活性進(jìn)行了評價(jià)，結(jié)果證明原始

2、煤矸石未經(jīng)任何處理直接用作水泥混合材時(shí)基本上不表現(xiàn)出火山灰活性，會(huì)導(dǎo)致水泥強(qiáng)度大幅度降低。煤矸石經(jīng)熱力活化后表現(xiàn)出較好的火山灰活性，水泥強(qiáng)度得到明顯改善。主要原因在于煤矸石中的高嶺石在煅燒過程中發(fā)生分解，轉(zhuǎn)變成無定形的SiO2和Al2O3。用芒硝或水玻璃作為激發(fā)劑對煤矸石施加熱力-化學(xué)復(fù)合活化，在適宜的摻量范圍內(nèi)水泥強(qiáng)度，尤其是早期強(qiáng)度，得到進(jìn)一步改善。采用水玻璃的場合活化效果優(yōu)于采用芒硝的場合。煤矸石熱力-化學(xué)復(fù)合活化的適應(yīng)范圍為熱處

3、理溫度600～800℃，水玻璃摻量4％。 采用水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法同時(shí)對800℃煅燒煤矸石經(jīng)機(jī)械-化學(xué)復(fù)合活化后的活性進(jìn)行了評價(jià)，結(jié)果表明機(jī)械-化學(xué)復(fù)合活化對煤矸石的活性激發(fā)效果明顯。粉磨時(shí)間越長，激發(fā)效果越好，復(fù)合激發(fā)劑效果比單一激發(fā)劑好。綜合所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以復(fù)合添加6％水玻璃和5％熟石灰加水共同粉磨60min的激發(fā)效果最好，煤矸石摻量為30％的水泥砂漿28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到50.2MPa，為P?52.5水泥抗壓強(qiáng)度的86％。

4、 采用化學(xué)分析方法對煤矸石水泥體系水化過程中的結(jié)合水以及水化樣品Ca(OH)2含量隨齡期的變化測定結(jié)果表明：在煤矸石水泥體系水化硬化過程中形成的Ca(OH)2量明顯低于參比硅酸鹽水泥，說明煤矸石中的組分與硅酸鹽水泥水化后放出的Ca(OH)2之間發(fā)生了火山灰反應(yīng)。 利用掃描電鏡（SEM）和壓汞儀（MIP）分析了煤矸石水泥硬化體系的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)摻有機(jī)械-化學(xué)復(fù)合活化的煤矸石的水泥硬化體試樣中煤矸石顆粒與周圍環(huán)境結(jié)合較好，硬化漿

5、體結(jié)構(gòu)致密。而只經(jīng)過煅燒的煤矸石水化程度低，與周圍環(huán)境的融合程度很差，在顆粒的周圍存在較大的空隙和較多的微裂縫。 對同時(shí)摻有6％的水玻璃和5％的熟石灰的煤矸石樣品分別粉磨1h、2h、3h、4h、5h后進(jìn)行掃描電鏡觀察和粒度分析，發(fā)現(xiàn)在粉磨的初始階段以機(jī)械作用為主，隨著粉磨時(shí)間的延長，化學(xué)活化的作用開始占據(jù)優(yōu)勢，在活化過程中形成新的表面，并導(dǎo)致表面狀態(tài)的變化，有利于提高煤矸石的反應(yīng)活性。 此外，本文還就煤矸石活化過程中產(chǎn)生