煤矸石作为水泥混合材的应用与研究

煤矸石作为水泥混合材的应用与研究煤矸石作为水泥混合材的应用与研究一、摘要: 煤矸石是采煤和洗煤过程中排出的固体废物,是我国目前排放量最大的工业固体废弃物,目前,我国煤矸石综合利用的方式主要有:作为燃料使用、从煤矸石中回收有用矿物、用作充填复垦和制作建筑材料等。其中在制作建筑材料方面,由于煤矸石中含有大量的黏土类矿物,煅烧后可产生一定的活性。因此,将其作为活性火山灰材质作为混合材加入水泥中,不仅可以解决煤矸石的环境污染问题,而且还能替代部分水泥熟料,降低水泥成本。通过激发煤矸石的活性并将其用作水泥混合材料,已经成为处理这种废弃物的一种较有价...

煤矸石作为水泥混合材的应用与研究一、摘要: 煤矸石是采煤和洗煤过程中排出的固体废物,是我国目前排放量最大的工业固体废弃物,目前,我国煤矸石综合利用的方式主要有:作为燃料使用、从煤矸石中回收有用矿物、用作充填复垦和制作建筑材料等。其中在制作建筑材料方面,由于煤矸石中含有大量的黏土类矿物,煅烧后可产生一定的活性。因此,将其作为活性火山灰材质作为混合材加入水泥中,不仅可以解决煤矸石的环境污染问题,而且还能替代部分水泥熟料,降低水泥成本。通过激发煤矸石的活性并将其用作水泥混合材料,已经成为处理这种废弃物的一种较有价值的途径,符合国家的节能减排,发展循环经济政策。二、关键词;煤矸石生态水泥石灰石水淬活化作用三、正文: 3.1 煤矸石的定义及替代意义煤矸石的定义及替代意义煤矸石是在掘进、开采、洗煤等过程中排出的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低,比煤质坚硬的黑色岩石,是碳质、泥质和砂质页岩的混合物,具有低发热值,含碳20%-30%,有些含腐殖酸,主要成分是Al2O3,SiO2,另外还含有数量不等的Fe2O3、Cao、Mgo等及一些微量元素。我国是个煤炭生产大国,因此每年都要排放出大量的煤矸石,占中国工业固体废物排放总量的40%以上,而这些煤矸石都是露天堆放在各个厂矿内,不仅占用大量土地,还影响生态环境,污染周围土壤和地下水; 在一定的条件下还能发生自燃,排放二氧化硫、氮氧化物等有害气体,污染大气环境并影响当地居民的身体健康。煤矸石属于固体废物,代替部分粉煤灰也符合国家废物利用政策,煤矸石资源广,可以在粉煤灰紧张时不影响公司水泥生产,而且运费及价格都比粉煤灰低,通过对煤矸石的化学分析可知,化学组分可以达到混合材的活性系数指标,为煤矸石的替代作用打下基础。煤矸石代替部分粉煤灰作水泥混合材,煤矸石必须具备作为混合材的活性指数,即Al2O3、SiO2的含量总和要达到70%才具有较好的活性,煤矸石具有比较好的活性。 3.2煤矸石掺加石灰石煅烧将未燃煤矸石掺加低品位石灰石后,在1 100℃和 1200下进行了煅烧试验。煅烧后的改性煤矸石有C2S、C3A等胶凝矿物形成,胶凝活性提高。用作水泥混合材时,活性指数可达89%。将掺加20%石灰石的煤矸石在1 200℃下煅烧,应用水泥熟料煅烧热效应计算,该种改性煤矸石的理论热耗为310 kJ/kg,仅为水泥熟料理论热耗的16%。煤矸石掺加石灰石煅烧,在1 200℃时生成了具有水硬性的胶凝矿物,改性煤矸石替代水泥熟料30%后,其水泥28 d的抗压强度仍可达到硅酸盐水泥28 d抗压强度的89%。而且利用煤矸石本身的发热量在1 200℃下煅烧煤矸石,其理论热耗仅为水泥熟料热耗的16%。 3.3煤矸石在水泥浆体中主要作用煤矸石在水泥浆体中主要有两种作用,一是物理密实填充作用,二是对水的吸附作用。物理密实填充作用可有效地分散水泥颗粒,填充原充水空间,置换出更多的水来润滑水泥颗粒,这是在掺量较小时流动度下降没有出现像曲线后部一样极端下降的原因。但是,因为球磨煤矸石疏松多孔[6, 7],对水有吸附作用,当其掺量加大且有较大的比表面积时,对水的吸附作用加强,所以在大掺量时,净浆流动度急剧下降。 3.4水淬煤矸石作为水泥混合材用锻烧后的煤研石作水泥混合材也取得了一些经济效益。但锻烧后的煤研石是红色,作为混合材掺人水泥后,不同程度地改变了水泥的颜色,且标准稠度用水量加大。利用水淬高炉矿渣的原理,在煤研石锻烧完成时的高温状态下喷水急冷,并通过余热烘干,形成水淬煤歼石。水淬煤研石是经过1000一1200℃左右锻烧后通过喷水急冷形成,大部分是黑色,有部分是玻璃体状,并有少量因急冷不均呈粉红色及少量的未燃烧完全的煤歼石。松散容重一般在1200kg/耐左右,水分在3%以内。 3.5活化煤矸石水泥混合材粉煤灰、矿渣等对提高混凝土抗氯离子渗透性能有很好的作用。而煤矸石对混凝土抗氯离子渗透的影响,有研究表明煤矸石对混凝土的抗渗性能较有利。掺入经不同温度煅烧的煤矸石后,水泥胶砂强度均比掺入未经煅烧的煤矸石的明显提高。 3.6煤矸石颗粒群分布对水泥活性的影响有实验从物理激活的角度出发,将煤研石粉磨成一系列不同颗粒群分布的试样,分别与纯硅酸盐水泥相匹配,制成一系列煤研石水泥,测其胶砂强度。并采用灰色关联分析的原理阴,探讨了在与一定细度水泥匹配的情况下,煤研石粉体各粒径范围的颗粒体积百分数与煤研石水泥强度的相关性。旨在为使煤研石活性得到更有效地发挥。相关实验表明小于10um的煤研石颗粒对煤研石水泥强度增长有积极贡献;而大于10um的颗粒对强度增长不利。在煤砰石总体细度一致的前提下,控制煤研石颗粒群分布较宽,可以使之具有相对较多的小于10林m的颗粒。四、结论: 4.1煤矸石的长期堆存,破坏生态平衡,但是煤矸石又是丰富的天然资源,工业、农业和建筑业中有着广阔的应用前景。利用煤矸石,不仅可以缓解我国耕地紧缺的现状,而且可使煤矸石变成人们可以利用的一种资源,解决当前临的资源紧缺问题,同时还可以改善人们生存的环和减少自然灾害的发生。 4.2将煤矸石作为水泥混合材取代一部分粉煤灰不仅有利于解决粉煤灰供应不足的工业问题,还可以再一定程度上改变水泥的性能,如抗渗性和强度等。 4.3 煤矸石在应用与水泥混合材时可以经过一些处理,比如变水淬煤矸石和活性煤矸石。 4.4 煤矸石颗粒群分布对水泥活性活性和强度有较明显的影响。

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